20世纪70年代出现的半固态加工技术，作为一种先进的金属加工方法，可以集液态金属成形性好和固态金属加工成形零件力学性能好的特点于一体。半固态加工技术的关键是制备非枝晶的半固态浆料，目前应用的浆料制备方法很多，如机械搅拌法、电磁搅拌法等，但都有投资大、操作复杂、效率低或浆料不均匀等缺点，因此开发高效且经济的浆料制备技术具有重要的工业应用价值。同时我国是镁资源大国，但镁合金在熔炼、加工过程中易氧化燃烧，甚至爆炸，这极大地限制了其的工业应用。所以研究阻燃合金的半固态浆料制备技术具有很大的应用价值。本课题运用气流搅拌法制备AZ91D-Ca阻燃镁合金的半固态浆料，系统地研究了气流搅拌工艺参数对半固态浆料组织的影响，同时探讨了非枝晶组织的形成机理。另外，本课题通过Ca元素的添加来提高AZ91D镁合金的阻燃性，探讨了Ca的添加对铸态组织、气流搅拌半固态组织、流变铸造组织的影响及影响机理。研究结果表明：运用气流搅拌法能够制备非枝晶的AZ91-Ca阻燃镁合金的半固态浆料，且气流搅拌工艺参数对半固态组织形貌有很大的影响。优化后的工艺参数为：吹气速率为5L/min，冷却速率为0.245℃/s，搅拌头旋转速率为150r/min。此时获得的半固态组织初生相颗粒尺寸为71μm，形状因子为0.57（近球状），并且初生相颗粒在熔体中均匀分布。气流搅拌处理对AZ91-Ca合金凝固过程中的形核和长大有很大影响。由于气泡的异质形核作用及剧烈对流形成均匀的浓度场和温度场，气流搅拌处理能够提高形核率。同时对流加快溶质和热量的传输，初生相颗粒的生长速率会提高。随着对流剧烈程度的提高，溶质扩散边界层厚度减小，成分过冷作用减弱，能够促进界面稳定性，初生相颗粒形貌会逐渐向蔷薇状或球状转变。在紊流条件下，初生相颗粒主要以球状生长，而在层流条件下，初生相的生长形貌为蔷薇状。Ca的添加能够细化铸造组织晶粒，同时β-Mg相数量会随着Ca的添加逐渐减少，分布形貌会由连续网状向不连续的骨骼状或颗粒状转变。Al2Ca新相会在晶界析出，当Ca含量达到0.97%时，Al2Ca相在晶界呈连续网状分布。随着Ca含量的增加，气流搅拌处理后的初生相颗粒密度先升后降，而颗粒尺寸则先降后升。当Ca的添加量为0.51%时，初生相颗粒尺寸最小，形状因子最高。此时平均颗粒直径为76μm，平均形状因子为0.58（近球状），颗粒密度为7982/cm-2。由于剧烈对流对溶质扩散边界层形状的影响，气流搅拌处理会弱化Ca的晶粒细化作用。