随着绿色制造、低碳经济的发展,铸造产品向高精化、轻量化、复杂大型化转型,为减少缩孔缩松等铸造缺陷的形成,以挤压铸造为代表的加压流变成型方法便显得尤为重要。加压流变成型方法是具有流变特性的包含纯液态和固液混合半固态合金熔体在压力作用下进行充型、补缩和凝固的过程。在此过程中合金熔体在压力作用下发生流变与凝固的耦合作用,从而带来组织细化、补缩和偏析减小等有益效果。然而,目前这种压力作用下流变与凝固的耦合作用对充型与补缩行为的影响还没有准确了解,更谈不上有效控制。本文以铝合金为对象,基于加压凝固条件下停止流变机理和条件,进一步研究挤压铸造铝合金的流变充型与流变补缩行为,为挤压铸造生产大型铸件的模具设计和工艺设计提供理论指导,从而有效减少缩孔缩松缺陷的形成。得到的主要成果和结论如下:（1）首先设计挤压铸造阿基米德螺旋线实验,研究圆管内铝合金的流变充型和流变补缩行为。分析沿螺旋线长度方向不同位置处初生α-Al相及共晶组织的沿程变化规律。结果表明:随着螺旋线长度的增加,初生α-Al相由细小的蔷薇状、颗粒状结构变为粗大的板块状结构,其体积分数由45.57%增大到70.35%,停止流变的固相分数高达70.35%,证明实验压力促进了包含纯液态和固液混合半固态合金熔体的流变能力;共晶Si相由细小的颗粒状、蠕虫状结构转变为粗大的片状、针状结构,且共晶Si颗粒的分布也发生了变化。（2）根据不同流变体的流变特性及其力学分析,揭示了挤压铸造铝合金的停止流变机理为:随着凝固的进行,合金熔体温度逐渐降低,流变阻力逐渐增大,而同时流变驱动力因摩擦消耗逐渐降低,当流变驱动力不能克服流变阻力时,流变速度快速减小而停止流变。（3）通过谐波法求解一维耦合热传导——热对流方程,得到温度的沿程衰减规律,进而求出流变阻力的沿程增大规律;另一方面求解压力的沿程衰减规律,结合合金熔体的停止流变机理和条件,从而建立了挤压铸造铝合金的流变充型距离数学模型。验证实验表明:模型计算结果与实验结果的最大相对偏差仅为8.2%。与现有的充型能力模型相比,本文的流变充型距离模型在预报精度及适用范围方面有一定的进步性。（4）针对长径比较大的杆架类零件,根据凝固原理中的平方根定律推导得到补缩通道直径的沿程变化规律,结合流变过程中的压力损失、非牛顿流体的流变阻力以及停止流变补缩的条件,建立了杆架类零件挤压铸造的流变补缩距离数学模型。验证实验表明:理论计算结果与实验结果的最大相对偏差仅为6.61%。而关于杆架类零件挤压铸造的流变补缩距离预报模型还未见报道。（5）针对高径比较小的盘类零件,考虑高度方向的热传导,结合凝固平方根定律,根据半径方向的流变驱动力不能克服流变阻力而停止流变的条件,建立了盘类零件挤压铸造的流变补缩范围数学模型。验证实验表明:该模型计算的流变补缩距离与实验结果吻合良好,最大相对偏差仅为11.8%。而关于盘类零件挤压铸造的流变补缩范围预报模型还未见报道。（6）根据建立的流变充型距离及流变补缩距离理论模型,揭示了主要工艺参数对充型缺陷和致密度的影响规律:适当增大外加压力和流变速度,均有助于改善包含纯液态和固液混合半固态合金熔体的流变性能,从而增大合金熔体的流变充型和流变补缩距离。此外,增大补缩通道初始直径可以减小压力降,从而增大流变补缩距离。最终得到充型完整、表面光洁、无缩孔缩松缺陷的致密铸件。（7）进一步研究盘类零件挤压铸造的流变补缩范围模型在实际生产中的应用,重点分析沿半径方向的致密度和力学性能的变化规律,进而验证加压流变的补缩规律。结果表明:材料密度、硬度及拉伸性能均随着流变半径的增大而降低,这充分说明了沿流变半径方向,流变补缩驱动压力逐渐降低,而材料的流变抗力却逐渐增大,随着流变半径的增大流变补缩驱动力与材料流变抗力的差值越来越小,甚至变为负值,该过程补缩由完全补缩变为不完全补缩。