钽（Ta）是一种典型的过渡族难熔金属，为体心立方晶体结构，具有较高的熔点、密度、抗腐蚀性及优异的延展能力。由于其独特的物理化学性质，钽及其合金被广泛应用于电子、军工、航空航天及医疗器械等领域。高纯钽可以作为集成电路中铜金属与硅基板的理想阻挡层材料，以防止铜和硅相互扩散形成的化合物影响集成电路性能。作为制备钽阻挡层薄膜的源材料，钽靶材需具有较为细小的晶粒和均匀的晶粒取向。钽靶材微观组织的有效控制目前仍是其工业生产中的一项重要课题。传统的单向轧制变形易在材料中形成应力集中，造成材料的不均匀变形，进而使得材料退火过程中形成较强的再结晶织构。通过改变材料变形过程中的应变路径，可以一定程度的调控变形行为，提高材料的微观组织均匀性。基于此，还需深入地对钽金属在变形及退火过程中的相关机制进行系统研究，以期改进生产和加工工艺。
　　本研究以高纯钽为研究对象，利用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy,SEM）、背散射电子衍射技术（Electron Backscatter Diffraction,EBSD）、X射线衍射技术（X-ray Diffraction,XRD）及透射电子显微技术（Transmission Electron Microscopy,TEM）等，对不同应变路径下材料的变形、回复及再结晶的微观组织进行了表征和分析，主要结论如下：
　　①单向轧制（单轧）和周向轧制（周轧）样品在近表层均形成了以γ纤维和θ纤维织构为主的宏观织构，但不同取向晶粒内的微观组织出现较大差别。单轧样品{111}（＜111＞//ND,Normal Direction）取向晶粒中出现了大量微带和微剪切带，这与其在变形过程中开动单系滑移的变形机制有关。单轧样品中的{100}（＜100＞//ND）取向晶粒和周轧样品中的{111}和{100}取向晶粒中均出现明显的取向梯度，这与多系滑移变形机制有关。基于施密特因子（Schmid Factor,SF）及由此衍生的施密特因子差比值（Schmid Factor Difference Ratio,SFDR）的计算，进一步佐证了两种滑移机制的存在。此外，单轧样品中的变形储存能具有明显的取向相关性，而周轧在一定程度上减弱了这种取向相关性，缩小了两类取向晶粒的储存能差别。
　　②应变路径的变化，使样品厚度方向的能量分布均匀化，能量梯度变小。同一层中，应变路径的改变削弱了{111}取向晶粒内微带及微剪切带的形成趋势，使{111}和{100}取向晶粒的储存能差异减小，储存能分布得到均匀化。单轧样品沿厚度方向的γ和θ纤维织构组分波动较大，而周轧样品中的织构波动较小，尤其是θ纤维织构，沿厚度方向的分布较为均匀。
　　③不同应变路径下，γ-γ取向晶粒的晶界附近硬度值均为最大，θ-θ晶界附近的硬度值均为最小。通过对不同类型晶界的几何必须位错密度的计算发现，单轧样品中，γ-γ类型晶界的密度值为14.854×1014m-2，接近θ-θ类型晶界的3倍。周向轧制中，该倍数被减弱为1.94。另外，γ-γ类型晶界两侧均开动单系滑移且滑移系相近时，微剪切带便可穿过晶界至相邻的{111}取向晶粒中，而{100}取向晶粒因开动多系滑移，其内部出现较为明显的取向梯度。
　　④单轧样品总体上比周轧样品更快发生再结晶。单轧样品主要在{111}取向基体中通过大角度晶界迁移机制形核，新晶粒尺寸较大且多为{111}取向。周轧样品主要在交互区形核，由亚晶形核机制主导形核过程。新晶粒尺寸细小，晶粒取向与周围变形基体中畸变程度较高的点的取向相近。
　　⑤改变回复程度可以调控不同再结晶机制在退火过程中所占权重，进而调控再结晶组织。预回复改变了晶粒内部的位错形态，使亚晶通过倾转、合并和粗化等形成较大的亚晶，且这些大亚晶多为等轴状。长时间预回复后高温退火可以均匀化样品宏观织构，并在此基础上使得晶粒细化、等轴化，是较为有效的热处理工艺。