金属材料的许多性能与其晶粒尺寸有着密切的内在联系，如随晶粒尺寸减小材料的强度硬度升高、塑性韧性增强。因此，细化晶粒一直是人们改善金属材料综合性能的一种有效途径。然而，由于技术及工艺上的种种约束，过去绝大多数金属材料的晶粒尺寸难以细化至亚微米级以下。强塑性变形技术是上世纪九十年代发展起来的一种通过塑性变形实现晶粒细化的方法，因该方法具有将粗晶材料细化至纳米量级的巨大潜力，引起人们的极大兴趣与关注。但是对强塑性变形方法的晶粒细化机理、材料的变形规律的研究仍处于起步阶段。本文提出了一种利用反复镦挤变形制备超细晶／纳米晶材料的独特方法，该方法通过对材料施加变化轴向的应变载荷，使材料经过不同方向产生的强烈塑性变形而逐渐细化至纳米量级。在室温下，利用反复镦挤变形技术能够获得累积高应变这一突出特点，实现了纯铜的反复镦挤变形过程。利用光学显微镜、扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪以及显微硬度计对不同镦挤量、变形量的纯铜样品组织形貌、晶粒大小和力学性能进行测试与分析，研究了镦挤变形晶粒细化过程，分析了镦挤量、变形量以及变形方向对组织变化、晶粒细化的影响，初步探讨强烈塑性变形晶粒细化机理。实验结果表明：反复镦挤变形方法能够制备出超细晶纯铜块体材料，随着镦挤变形量的增加，样品组织细化效果显著；镦挤量、变形量以及变形方向是变形过程中晶粒细化的主要影响因素。三维方向镦挤时，当单次镦挤量为25％、三维方向累积变形量达到3000％，晶粒大小趋于稳定，硬度趋于饱和，显微硬度从原始态的72HV增加到158HV；当单次镦挤量为47％时、三维方向累积变形量达到1880％，晶粒尺寸为80nm左右，显微硬度从原始态的72HV增加到162HV，屈服强度由退火态的73.876MPa上升到300.357MPa，增加了306.6％。二维方向镦挤时，镦挤样品镦挤面与未变形面组织相差很大，晶粒细化效果不明显。综上所述，反复镦挤变形方法能够有效细化晶粒、提高材料力学性能，是一种可行的通过强塑性变形制备超细晶／纳米晶材料的方法。