气体辅助注射成型(Gas-Assisted Iniection Molding，GAIM)是在常规注射成型(Conventional Injection Molding，CIM)的基础上发展而来的一种新颖聚合物加工技术，目前已在工业界得到广泛应用。但是，关于GAIM工艺过程中的基本问题探索方面，截至目前，学术界的研究工作主要集中在气体穿透过程中的数值模拟、气道结构设计及其对制品力学性能的影响等方面。鉴于此，本文首先采用模拟手段阐述GAIM和CIM工艺过程中物理场的异同，与此同时，重点研究聚合物及其共混物以及玻纤增强聚合物的GAIM制品的形态结构、形成机理和力学性能。通过以上研究，分析了GAIM和CIM在工艺过程中物理场异同点的机理，阐明了GAIM工艺过程结晶形态、相形态的形成以及玻纤取向行为的影响机制，从而为进一步改善GAIM制品的性能提供了理论指导和实验依据。主要研究结果如下：(1)采用数值模拟方法，研究聚合物在CIM工艺中的熔体充模过程、GAIM工艺中的短射以及气体穿透过程中物理场的变化。在GAIM工艺过程中，由于气体的穿透作用，熔体在型腔内前进的速率和剪切速率要比短射和CIM充模过程中的速率和剪切速率大将近3个数量级，而GAIM工艺中的短射过程和CIM工艺中的充模过程中对应物理场大小大致相同；熔体在GAIM工艺过程中的冷却速率更快，因此其成型周期更短；(2)考察成型工艺参数对GAIM制品的穿透长度和残余壁厚的影响。结果表明，延迟时间和熔体温度对残余壁厚率和穿透长度的影响较大，预注射量和气体压力对残余壁厚率的影响不大，但预注射量显著影响气体的穿透长度；(3)研究HDPE和iPP的GAIM制品的结晶形态、取向结构和力学性能，并和对应的CIM制品进行对比。结果表明，由于气体的穿透作用更容易使聚合物取向结晶，所以GAIM制品出现了shish kebab、shish等取向结晶结构，而CIM制品基本上都是球晶结构。由于这些取向结晶结构的存在，GAIM制品的力学性能一般要优于CIM制品的力学性能，但气体压力对其力学性能的影响不大；(4)对PC/PE共混物的GAIM制品的分散相形态演化、横晶形成及其力学性能进行研究。根据分散相形态和形变程度，CIM和GAIM制品表现出不同的层次结构。分散相在CIM制品的表层形变程度最大，而在GAIM制品的芯层形变程度最大，且GAIM制品中的分散相比CIM制品中的分散相有更大的长径比。导致这种差异的原因主要在于气体的穿透作用；尽管PC和PE两相极不相容，但在GAIM成型过程中，PE还可以在PC纤维上附生结晶而形成横晶结构。研究认为，宏观的剪切应力场不是形成横晶的主要因素，而PC粒子在形变过程中与PE界面之间形成的局部剪切应力场才是横晶形成的关键因素；气体的穿透有助于GAIM制品拉伸强度的提高，但有损于冲击强度。(5)考察了玻纤(GF)增强尼龙66和iPP复合材料GAIM制品中GF的取向规律、横晶形成以及其力学性能。GF在CIM制品的表层取向程度最大，而在GAIM制品的芯层取向程度最大，这主要归因于熔体短射之后气体穿透所带来的二次剪切作用。尽管GF和iPP界面粘结不好，但在GAIM成型过程中，iPP仍旧能够在GF上附生结晶而形成横晶结构。研究认为，宏观的剪切应力场并不是形成横晶的主要因素，而GF在宏观应力作用下调整取向形态的过程中所形成的局部剪切应力场，以及刚性的GF和熔体之间不能同步前进所产生的速率差才是iPP在GF表面形成横晶的关键因素。