随着全球化经济竞争的加剧，开发新型的净加工成形技术，实现优质、高效、清洁、敏捷生产和可持续发展已成为当今制造业发展趋势。半固态技术正是适应这一趋势而出现的一种新型的净成形工艺。自从美国麻省理工学院D.B.Spencer等学者发现锡铅合金半固态触变性能之后，立刻引起了国内外学者及企业界的极大兴趣，半固态技术的研究和应用得到了迅猛的发展。 半固态技术具有以下优点：充型平稳，无湍流和喷溅，加工产品质量高，兼具传统铸造和锻造成形之优点；与铸造相比，减轻了对模具的热冲击，大幅度提高了模具寿命；成形件表面质量高，内部结构致密，气孔、偏析缺陷少，力学性能高等。适用于轻合金材料、难加工材料以及外观复杂产品的净加工成形。 但由于人们对半固态加工认识时间尚短，且该技术涉及多学科交叉，目前与半固态相关基础理论及其在工业应用的研究还不够完善，有待进一步探索和创新。本文通过对半固态铝合金二次加热的理论及实验研究，揭示了半固态二次加热组织演变之规律，建立了半固态材料模型、流动应力模型及数值仿真模型，不仅对于半固态触变成形基础理论和计算机模拟仿真有重要的理论意义，而且对于优化半固态生产工艺也具有重要的指导意义。具体研究内容如下： 实验研究了加热温度、保温时间和加热速度对半固态组织的影响。在实验数据的基础上，得到了ZL101合金半固态体积分数与加热温度之间的关系式。 对ZL101 铝合金试样在各种不同工艺参数下的感应加热温度及温度均匀性进行了研究。运用CAE技术模拟了加热频率、加热时间、线圈电流强度、线圈尺寸、加热后停留时间等参数对坯料温度场的影响；在此基础上探讨了多学科设计优化方法在半固态二次加热中的应用，对ZL101铝合金试样感应加热过程中电磁场、温度场等耦合场进行了模拟和多学科参数优化，得到了加热频率、加热时间、电流等参数的最优组合，以及二次加热中获得均匀温度场的所需的工艺条件和参数。 对ZL101铝合金半固态流动特性进行了实验研究。在实验数据的基础上，通过对半固态变形过程的变形机制及组织演变机理的研究，建立了ZL101流动应力三段模型，进一步指导数值模拟仿真的研究。 进行了铝合金半固态触变成形热力耦合有限元模拟及实验研究，在deform平台上，通过自定义材料库和数学模型，分别对半固态镦粗过程和挤出成形过程进行了计算机仿真研究，得到了变形力－行程曲线，应力应变场、温度场和网格变形信息。为预测半固态材料成形过程的流动行为、控制和预防成形缺陷、优化工艺参数和指导生产奠定了基础。 最后对模拟结果与实验结果进行了对比，证实了本文研究的可靠性。