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利用近液相线半连续铸造法和垂直电磁连铸法分别获得具有非枝晶组织的6061和A356半固态坯料,研究开发了半固态触变成形两段式二次加热新方法,对变形铝合金6061和铸造铝合金A356二次加热微观组织的演化机理进行了研究,相比于原有二次加热工艺,两段式二次加热组织的晶粒等效直径小,晶粒圆整度好,组织的粗化率低,微观组织固相颗粒内部含有少量的液相可有效减少成形过程中缺陷的产生。通过两段式二次加热可以获得组织均匀、细小且球化完整适合于触变成形的半固态类球状组织,为研究半固态触变成形跨尺度模型中典型体元的建立奠定了有效的实验基础。在前人经验模型的基础上,建立了考虑液相分数影响的半固态触变成形两相模型,通过引入液相因子,描述液相含量对半固态成形过程的影响。为了进一步研究半固态合金的宏观变形行为及微观尺度上固相和液相各自的变形机制,建立了微观和宏观两个尺度上表征半固态变形行为的跨尺度模型。采用Gleeble热模拟试验机对6061铝合金半固态坯料进行了半固态触变压缩实验,对半固态铝合金应变硬化、应变软化和稳态变形三个不同阶段的变形机制及微观组织演变特征进行了分析。利用动态机械性能分析仪(DMA)测试了半固态6061铝合金不同温度下的弹性模量。基于以上实验数据,通过对非线性有限元软件ABAQUS的二次开发,建立数值模拟仿真平台,对铝合金半固态触变成形跨尺度力学模型进行验证,结果表明：跨尺度本构模型计算结果比经验本构模型和两相模型更加精确,与半固态触变压缩实验曲线吻合更好,能够在更宽的的温度和应变范围内更加准确描述半固态触变成形过程,可以同时适用于低固相分数半固态变形行为和高固相分数半固态合金的变形行为研究,应用范围更广采用多元线性回归方法拟合了半固态铝合金变形行为的流变应力本构方程,对适用于半固态压铸数值模拟分析的粘度模型进行了研究,结果表明半固态铝合金6061的粘度和剪切速率关系满足幂律定律,为更加准确确定半固态压铸过程中所需要的工艺参数提供了理论依据。采用商用仿真软件AnyCasting对汽车发动机零部件进行了数值模拟,优化模具设计及工艺参数,研究了内浇口厚度、充型速度及充型温度对6061铝合金半固态压铸过程的影响,对半固态充填流动响应进行了分析,预测了铸件缺陷。