进行成形，这种方法称为半固态金属的流变成形。如果将半固态流变浆料完全凝固成固态坯料，再按需要将此金属坯料分切成一定大小，使其重新加热(也称坯料的二次加热)至金属的固液两相区，这种利用半固态金属坯料进行成形的方法称为半固态金属的触变成形。

流变成型工艺中，半固态浆料中固相颗粒的尺寸和形状与冷却速度、搅拌方法、搅拌速度等显著相关，并且易于维持在低固相分数状态，通过搅拌可用于凝固区间小甚至共晶合金或纯金属。流变成型具有工艺流程短、设备简单、节省能源、适用合金不受限制等特点，但是由于半固态金属浆料的保存和输送很不方便，严重制约这种成型方法的实际应用。

触变成型工艺中，半固态浆料中固相颗粒由母材晶粒未熔化的部分构成，颗粒尺寸与形状依赖于母材，并且易于维持在高固相状态，适合用于凝固区间大的合金。与流变成型相比，触变成型解决了半固态浆料制备与成型设备相衔接的问题，易于实现自动化操作。因此，触变成型工艺已成功实现了工业应用，目前国外已形成了一定的商业生产规模。但是，随着触变成型工艺的不断推广和应用，其主要缺陷也逐渐暴露出来：浆料制成本高、设备投资大、坯料的成分和微观结构的不均匀性、浆料制备过程控制难度大等，成为触变成型工艺发展的主要瓶颈。

半固态金属的成形工艺包括半固态塑性加工和半固态压铸：①半固态塑性加工包括半固态锻造、半固态挤压和半固态轧制等；②半固态压铸主要有2种工艺，分别被称为流变铸造 （Rheocast）和触变铸造（Thixocast）。   

半固态浆料或坯料的制备方法目前有很多种，主要方法介绍如下：

（1）机械搅拌法。机械搅拌法是制备半固态金属最早使用的方法。一般认为在凝固过程中，由于强烈搅拌引起熔体对流，使得枝晶臂变形、熔断，造成了游离晶核数目大量增加，在后续的凝固过程中，这些游离晶核在生长过程中由于溶质浓度场和温度场耦合的重叠效应，以近球状或球状的方式生长。机械搅拌法适用范围较广，几乎所有的半固态金属都可以用此方法制备。但是这种制备方法具有制备效率低、搅拌室和搅拌棒寿命短，以及合金液容易受污染等缺点。

机械搅拌法按其工艺特点可分为以下两种类型： ①在熔融的金属熔体中，保持其一定的过热度，然后插入一支带有浆叶的搅拌棒进行搅动，实现破碎枝晶的目的，有单螺旋和双螺旋搅拌工艺 ；②另一种是类似粘度测量的双筒旋转法，在制备半固态金属浆料的同时可测量一些与浆料流变特性相关的参数。

根据制浆的产量也可分为两种类型：①连续机械搅拌法，这种方法可以提高半固态金属浆料的产量，但缺点是装置结构比较复杂，设备投资费用高；②非连续机械搅拌法，这种方法设备简单，便于操作，但产量不高。  

（2）电磁搅拌法。由于机械搅拌法存在上述若干缺点，发展了电磁搅拌法。该法是利用旋转电磁场在金属熔体中产生感应电流，金属熔体在洛伦兹力的作用下产生激烈搅动，使传统凝固的枝晶组织转变为近球状或球状的非枝晶初生固相，从而达到对金属熔体搅拌的目的。目前，产生旋转磁场有两种方法：一种是在感应圈内通交变电流的传统方法；另一种是旋转永久磁体，其特点是电磁感应器由高性能永久磁材料组成，其内部产生磁场强度高。实践表明，电磁搅拌的功率大、搅拌效率低、能耗高，半固态合金坯料的制备成本高，同时存在着“集肤”效应，使得大铸锭合金径向组织不均匀。

目前开发的电磁搅拌半固态成形的具体成形方法有很多形式。电磁搅拌与连续铸造相结合虽然是生产半固态铝合金触变成形坯料的主流方法，但将传统电磁搅拌制备的半固态铝合金浆料应用于流变成形时，遇到的主要难题是浆料的输送困难，如浆料二次氧化、输送容器内壁的挂料及清理、浆料输送过程中可能出现的大幅度温度变化等问题。为了避免半固态铝合金浆料的存储和输送，日本Hitachi公司提出了一种浆料制备技术：直接在250 t立式挤压铸造机的压室中制备半固态铝合金浆料 (Semi-solid slurry preparation in the injection sleeve，简称SSSPIS)，然后再压铸。

（3）单辊旋转法。单辊旋转法也称为单辊剪切法，它的工艺原理是利用一个机械旋转的辊轮把静止的糊状结晶壁上生长的初晶不断剪切碾压破碎，并与剩余的液体一起混合，形成流变金属浆料。日本学者已经利用单辊旋转法制备过铝合金、灰口铸铁、球墨铸铁的半固态浆料。

（4）管道浇注法。北京科技大学有关课题组开发的直管浇注法、蛇形管浇注法、斜直管浇注法和倒锥形管浇注法等，并用A356合金进行了试验，也能得到良好的半固态组织。

（5）倾斜板浇注法（Inclined Cooling Plate Process）。这种方法也称为“新流变铸造法”（New Rheocasting，简称NRC），1996年日本UBE公司申请了专利。这种方法就是将低过热度的金属熔体浇注到导热良好、具有一定倾斜角的平板上，利用倾斜板的强烈激冷能力形成大量的自由晶，然后将其流入收集坩埚，再调节收集坩埚的各种冷却参数来制备浆料。在利用NRC技术制备半固态浆料时，浇注温度或浇注过热度对最终的半固态合金组织具有重要的影响。近年来有许多倾斜冷却法的变种，如波浪法、斜槽法、直管法、斜管法、蛇形通道法和正弦波通道法等，从原理上看还属于倾斜冷却法的范畴。   

（6）液相线铸造（模锻）工艺。东北大学和哈工大相关课题组分别从铸造和液态模锻的角度，提出了液相线铸造（模锻）的新型半固态成形技术。所谓液相线铸造（锻造），是将低过热度的合金液冷却至液相线温度保温一定时间后注入模具型腔，并施以机械静压力保压，便可获得球晶组织的半固态制件。其主要控制参数有浇注温度、保温时间及冷却速率等。液相线铸造时金属熔体的温度低，几乎没有过热，温度场均匀，在浇注过程中大量晶核在熔体中均匀产生，有利于形成颗粒细小、均匀、等轴的半固态浆料。

（7）低过热度浇注法。低过热度浇注方法是通过控制合金熔体的浇注温度和凝固冷却速度来制备半固态合金浆料。该方法与液相线铸造不同之处在于前者必须要有一定的过热度，而后者过热度必须很小，或没有过热度，或是过冷的金属熔体。

（8）应变诱发熔化激活法(SIMA)。应变诱发熔化激活法(Strain-Induced Melt Activation Process，简称SIMA)的工艺要点：利用连铸方法预先铸造出晶粒细小的金属坯料，将其加热到回复再结晶的温度范围内进行大量的热态挤压变形，使铸态组织破碎，然后再给以少量的冷变形，最后切分成一定大小的坯锭，迅速将其加热到固液两相区并适当保温，就可获得具有触变性能的半固态坯料。SIMA技术适用于各种高低熔点的合金系列，尤其对制备较高熔点的非枝晶金属具有独特的优越性，已成功应用于不锈钢、工具钢、铜合金和铝合金等，这种方法制备的半固态金属坯料纯净、生产效率高。

（9）化学晶粒细化法。在金属熔体中加入晶粒细化剂制备晶粒细小的金属坯料，再将坯料重新加热至固-液两相区进行保温处理，就可获得具有球状组织的半固态坯料。然而形核剂的加入通常都是以杂质的形式存在于结构中，改变了合金的性质，并且增加了工艺操作程序及生产成本等。

（10）粉末冶金方法。粉末冶金方法制备半固态金属坯料的一般工艺路线是：首先制备金属粉末，然后进行不同种类金属粉末的混合，再进行粉末预成型，并将预成形坯料重新加热至半固态区，进行适当保温，即可获得半固态金属坯料。目前由于精细粉末制备困难、价格昂贵， 粉末冶金方法制备半固态金属坯料还难以规模化实际应用。

（11）喷射沉积法。喷射沉积技术制备半固态坯料的工艺过程是：首先利用Ospray工艺将金属熔体雾化、喷射沉积到基板上，制成组织非常细小的棒状固态坯料，然后将该棒状固态坯料重新加热至金属的固液两相区，这种半固态坯料就可以进行触变成形。利用喷射沉积技术既可以制备低熔点合金的半固态坯料，也可以制备高熔点合金的半固态坯料。利用该法制备半固态坯料的价格较昂贵，只适合制备高级或难熔合金坯料和成形高级零件毛坯，尚不能大规模应用。  

（12）等温热处理法(SSIT)。半固态等温热处理法(SSIT—Semi-Solid Isothermal Heat Treatment)是上世纪90年代以来发现的新方法，它是将金属坯料进行等温热处理，使合金由枝晶转变为球状组织，为后续的半固态触变成形准备坯料。半固态等温热处理法省略了非枝晶坯料制备步骤，而在半固态成形前的二次加热过程中实现半固态组织的枝晶化，工艺和设备简单，可操作性高，还降低了镁合金半固态坯料制备时的氧化问题，为镁合金非枝晶坯料的制备开辟了新的方法。  

（13）SSR^TM技术。2000年，美国麻省理工学院的研究小组提出了SSR^TM技术(Semi-Solid Rheocasting)。其研究认为，影响形成非枝晶半固态浆料的重要因素是合金的快速冷却和热传导，在一定的搅拌速度下，能获得半固态组织，进一步提高搅拌速度对产生球形晶粒没有太大影响，当搅拌时间为2秒时就能产生非枝晶半固态浆料。基于该研究成果，SSR^TM改进的流变铸造是在快速热释放的同时进行搅拌，该技术的工艺过程：①首先将低过热度的合金液(以A356合金为例，过热度仅为7℃)送入坩埚中；②用搅拌棒对坩埚中的合金液进行短时间、小强度的搅拌，使合金熔体冷却到液相线温度以下(低于液相线2℃)；③然后移走搅拌棒，待坩埚中的半固态浆料冷却到预定的温度或固相率后，将其倒入压铸机压室直接压铸成形。

从以上浆料制备的原理可以看出，倾斜板浇注式流变铸造、液相线铸造(模锻)和SSR^TM技术，已经改变了机械搅拌和电磁搅拌依靠外力来打碎枝晶，获得球化的传统思路，转而直接从球形晶粒形核、长大的热力学和动力学条件上着手，从整个工艺流程来看，这些新型的制备方式简单，便于过程控制，生产成本低。因此，这些新型流变铸造技术的发展和工业应用前景十分光明。