作为新型成形技术,金属半固态加工已成为当今最活跃的研究领域之一。获得细小、均匀的初生球状组织是整个半固态加工技术的基础和关键。为此,本文针对工业上广泛应用的亚共晶成分的铝硅ZL101合金,通过实验研究了稀土细化ZL101合金半固态初生相组织的影响,从理论上分析稀土细化机理;确定了得到球状初生组织的最佳细化剂含量和合适的工艺条件,为工业生产提供了一定的研究基础和理论依据。研究结果表明:在添加稀土的条件下,通过实验研究,相同保温温度下保温200s后的获取最佳的ZL101-稀土合金初生相形貌的浇注温度是618℃;在稀土Sc的影响下,最佳ZL101初生相组织的工艺条件为:Sc加入量为0.6wt%,保温温度为590℃,保温时间为60s,此时,其最小的晶粒平均等效圆直径达到29.91μm,其平均形状因子最佳的为0.94。混合稀土细化处理及低温浇注制备半固态ZL101初生球晶的工艺过程,获得了最佳工艺条件:保温温度为590℃,保温时间为200s,稀土的加入量为0.5%,此时,其晶粒在铸态下的形状因子为0.78。在618℃浇注,590℃保温200s后,在半固态ZL101铝合金中添加Y2O3的最佳加入量是1.5wt%,此时半固态ZL101合金初生相平均等积圆直径为22.48μm;而稀土镨的最佳添加量是0.3wt%,此时半固态ZL101-Pr合金初生相平均形状因子为0.86;Sc和Zr的混合细化的最佳是0.3wt%Sc和0.2wt%Zr。本文的特色之处在于:低温浇注时,采用稀土细化作用获得了细小、圆整且分布均匀的初生球状组织并研究了稀土细化ZL101半固态的新机制,为半固态合金技术发明和工艺上的创新提供可靠的理论依据和途径。