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块体超细晶（晶粒尺寸0.1～1μm）金属具有优异的物理、力学性能,是材料领域的研究热点之一。ECAP（Equal Channel Angular Pressing）是一种有效获得块体超细晶金属的强烈塑性变形（Severe Plastic Deformation, SPD）方法,ECAP变形参数及模具设计是制备超细晶材料的关键,而模具外角对材料流变、微观组织与力学性能有重要影响,但至今未得到充分研究。另一方面,电沉积制备的超细孪晶组织使铜的力学性能发生质的飞跃,而在强烈塑性变形制备的超细晶铜中极少出现孪晶,通过强烈塑性变形实现孪晶强化有待研究。此外,超细晶材料的力学行为显著不同于常规材料,建立强烈塑性变形超细晶材料的力学行为模型具有重要意义。 本文详细研究了块体超细晶纯铜（99.98%）的制备、ECAP模具外角、变形道次及室温轧制变形（Cold Rolling, CR）对纯铜微观组织与力学性能的影响、变形孪晶的形成条件等,提出了用于描述超细晶材料力学行为的孪晶复合强化模型。论文主要开展了以下几个方面的工作:（1）在全面分析ECAP变形原理及其主要工艺参数,包括模具角度、变形路径、变形道次、变形速度、变形温度,对比已有等效应变计算公式的基础上,推导了不同条件下ECAP变形力的上限解:网格法的分析表明,ECAP剪切变形的均匀性随模具外角的增大而逐渐减小:有限体积法（FVM）模拟分析了ECAP变形载荷与变形温升,当φ=90°时增大模具外角,变形力相应减小,而变形速度对变形载荷、变形温升的影响很小:自制了ECAP实验装置,并成功制备了12×12×80mm的块体超细晶纯铜。（2）纯铜晶粒尺寸随ECAP变形道次的增加而减小,4道次后平均晶粒尺寸从最初退火态的～100μm细化到～0.2μm,并趋于饱和。（3）ECAP变形道次增加,纯铜拉伸强度增大,延伸率降低,1道次ECAP变形后拉伸强度达到300MPa,是退火态的2.3倍,延伸率则从退火态的54%降低到23%;4道次后,拉伸强度达到420MPa,是退火态的3.3倍,延伸率～30%,并趋于饱和。 （4）对ECAP纯铜施以低应变速率(（?）≈2s-1)室温轧制变形后,在超细晶基体上获得了变形孪晶,孪晶宽度～0.4μm,而纯铜在同样的轧制变形条件下没有发现变形孪晶,也未见文献报道。通过孪晶形成临界应力σctwin、晶粒直径d和轧制温升的计算,分析了ECAP纯铜在低应变速率(（?）≈2s-1)轧制变形中变形孪晶的形成条件,结果表明:当d大于1μm时,不会形成孪晶:当d小于0.2μm时,易于形成孪晶,且形成孪晶的倾向对温度不敏感;当d介于0.2～1μm之间时,可以形成孪晶的温度随晶粒尺寸减小而升高。（5）ECAP纯铜在随后的轧制变形过程中,拉伸强度随轧制压下量的增加近乎线性增大。ECAP+CR孪晶/超细晶纯铜在保持延伸率不降低的情况下,屈服强度明显高于ECAP