半固态加工技术的第一步,也是很重要的一步是半固态浆料的制备。本研究采用机械振动的新方法制备出了ZL101铝合金半固态浆料。使用机械振动法制备的铝合金浆料初生α晶粒平均尺寸为60μm～100μm,形状圆整,固相率可在5%～65%内变化,适合各种半固态流变成形方法。本研究首先包括机械振动制浆设备以及压铸模具的研制设计。其中机械振动装置的振幅和频率可调,振幅通过调整装置中振动电机的偏心块来控制,频率则由变频器控制。压铸模具使用于卧式冷室压铸机,其型腔根据标准压铸试样的尺寸设计。其次,本文研究了在机械振动的条件下液体的对流规律。通过研究聚苯乙烯颗粒-水模型在振动下的对流,发现振动台振幅较大时,液面振幅也较大,液体内部的整体对流比较强烈;振动台振动频率较大时,液面处的振幅较小,但是液面振动加快,液体由液面向下对流速度增大。液体的对流速度从液面向下呈减弱趋势。探讨了在机械振动条件下半固态非枝晶组织的形成机理。使用水-30%wt.NH4Cl溶液模拟合金熔体在振动对流下的形核结晶,通过试验发现,静止状态下过冷的液体内生长出发达的树枝晶,而振动使得溶液大量形核,生成均匀细小的等轴晶。提出在振动的条件下非枝晶组织的形成机理为过冷熔体在振动的作用下大量形核,生成细小的等轴晶,这些等轴晶在熔体的对流作用下,其各个方向均匀生长,最终成为近球状的颗粒。分析了振动制浆的工艺参数对半固态浆料质量的影响。铝合金半固态浆料的α晶粒的平均等效直径随着振动振幅和频率的提高而减小,随着保温时间和保温温度的增大而增大;晶粒的平均形状系数随着振幅以及振动频率的增大而增大,随着保温时间的增大先增大后减小,而在605℃左右保温时较高;固相率随着振动频率的增大而增大。另外,浇注温度越高,浆料质量越差,固相率越低。添加Al-5Ti-B细化剂有助于浆料晶粒的细化。分析了制浆工艺条件对压铸件质量的影响,并提出了适用于半固态流变压铸的振动制浆最佳工艺。通过压铸试验发现,振动频率以及保温温度对铸件质量的影响较为重要,而保温时间越长,铸件的三项性能指标均呈下降的趋势。确定用于压铸流变成形的最佳制浆工艺条件为:振动频率41.7Hz左右,保温温度605℃左右,保温时间3min。