高锡含量的铜锡合金因具有强度高、摩擦系数低以及耐磨耐蚀性好等优点,而广泛应用在交通、航天、航海等高速重载领域。然而由于常规铸造下包晶相的含量少以及晶间硬脆δ相的存在使其变形能力差、塑性较低,极大的限制其应用。因此,为了提高该系列合金的力学性能,本文以Cu Sn20合金为研究对象,采用熔体约束流动诱导形核装置制备半固态浆料,研究制浆工艺参数（熔体处理温度、冷却通道角度和循环水流速度）对半固态浆料显微组织的影响,获得最优制浆工艺参数,然后采用底注式挤压机进行流变挤压成形,研究挤压参数（成形比压、充型速率）对铸件显微组织和力学性能的影响,最后探讨短时固溶处理对铸件组织和性能的影响。本文的研究结论如下:半固态浆料制备过程中随着熔体处理温度升高,半固态浆料的显微组织由蠕虫状转变为蔷薇状或近球状,初生α相平均晶粒尺寸减小,但当温度过高时,半固态浆料显微组织中存在大量枝晶,初生α相平均晶粒尺寸增加,形状因子随着处理温度升高逐渐减小。随着冷却通道角度增加,半固态浆料的显微组织由蠕虫状转变为近球状或者等轴状,初生α相平均晶粒尺寸呈先减小后增加的变化趋势,形状因子呈先增加后减小的变化趋势。随着循环水流速度的增加,初生α相平均晶粒尺寸逐渐减小,形状因子逐渐增加。半固态浆料的最佳制备工艺参数为:熔体处理温度960℃、冷却通道角度45°、循环水流速度540 L/h,初生α相形状因子0.746,平均晶粒尺寸36μm,包晶相含量最多,占总体积的34.47%。初生α相中心Sn元素质量分数由8.07%提高到12.5%,晶间组织中Sn元素质量分数由26.94%降低到了24.41%,固溶强化效果显著。工艺参数对半固态浆料显微组织的影响顺序:熔体处理温度>冷却通道角度>循环水流速度。通道内壁对半固态浆料的瞬时强烈激冷效果,抑制溶质Sn元素扩散,导致包晶β-Cu5Sn相发生无扩散的类马氏体转变生成亚稳包晶β’-Cu5.6Sn相。类马氏体转变使其晶格结构发生改变,由体心立方结构变为简单四方结构,在点阵变形区发生明显浮凸或倾动,导致大量针状和板条状组织生成,板条状组织较为粗大且数量较少;针状组织相互交错,自由生长且数量较多,通过TEM进一步证实板条状和针状组织为β’相。半固态流变挤压铸造时,当充型速率一定,随着成形比压增加,缺陷数量逐渐减少,铸件致密性逐渐增加,而初生α相平均晶粒尺寸和延伸率呈先减小后增加的变化趋势,形状因子、布氏硬度和抗拉强度呈先增加后减小的变化趋势。当成形比压一定,随着充型速率增加,初生α相平均晶粒尺寸呈先减小后增加的变化趋势,铸件致密性、抗拉强度和延伸率呈先增加后减小的变化趋势。当成形比压130 MPa、充型速率21 mm/s时,铸件显微组织中无明显的缩松缩孔等缺陷,初生α相分布均匀,晶粒尺寸27μm,形状因子0.765,晶粒细小,形状完整,综合性能最好,抗拉强度、延伸率和布氏硬度值分别为421 MPa、2.8%和150.1HBW,较液态挤压铸造分别提高了28.9%、833%和35.5%,断裂方式由脆性断裂转变为混合型断裂。挤压参数对铸件组织和性能的影响顺序:成形比压>充型速率。铸件在750℃下进行短时固溶处理时,当固溶时间为10 min,初生α相发生长大,平均晶粒尺寸为54μm,但晶粒变得尖锐,晶粒间发生相互吞并导致晶粒的尺寸差异较大;当固溶时间为20 min,初生相继续长大,平均晶粒尺寸达到79μm,但其分布变得均匀,不发生明显的团聚以及粗化;当固溶时间为30 min,初生相晶粒发生团聚,且个别晶粒发生明显粗化现象导致其晶粒变得尤为粗大,晶粒间的尺寸差异更大,组织的均匀性降低。当固溶时间为20 min时,组织最为均匀,缩松缩孔等缺陷完全消失,抗拉强度和延伸率分别为657 MPa和11.4%,较固溶处理前分别提高了56.1%和307.1%,断裂方式由混合型断裂转变为韧性断裂。