由于铜及其合金具有导电性和导热性好的明显特点,在集成电路芯片制造以及铁路接触线等方面具有广泛应用。实践表明,铜靶材的细晶化可明显提高溅射沉积厚度的均匀性,但是,目前有关纯铜溅射靶材成形过程的晶粒尺寸工艺控制的研究不多。高导铜合金的高强化以及导电率调控一般采用冷变形结合热处理来实现,细晶化是其工艺控制的本质,而通过热变形工艺来实现细晶化调控的相关研究较少。因此,开展纯铜及其合金的热变形工艺对微观组织的影响研究具有重要意义。本文以TU1无氧铜和Cu-0.4Cr-0.15Zr-0.04Y高导铜合金为对象,采用DEFORM-3D有限元模拟软件与元胞自动机技术相耦合的方法,数值模拟研究了反向热挤压过程中速度场、温度场以及应力与应变场,在此基础上探讨了挤压温度和挤压速度等挤压工艺参数对铜及其合金的再结晶行为以及挤压态微观组织的影响规律,并通过工艺实验验证了模拟结果的可靠性。对纯铜棒材反向挤压的数值模拟结果表明,挤压温度200℃～300℃范围内时,未发生再结晶,在300℃～800℃范围时,随挤压温度升高,挤压棒材的晶粒基本上呈线性增加,其中,300℃～450℃阶段为不完全再结晶阶段,挤压温度在500℃～550℃范围内发生完全再结晶,晶粒尺寸较小,组织均匀性较高。与工艺试验比较表明,数值模拟结果具有良好的精度,晶粒尺寸模拟的相对误差为±5%以内。在纯铜棒材挤压数值模拟结果的基础上,开展了纯铜管材的反向挤压数值模拟研究。结果表明,挤压管材的晶粒尺寸随挤压温度变化与棒材挤压有类似的变化规律,但再结晶行为随挤压温度变化的温度区间有明显差别。在200℃～400℃时为不完全再结晶阶段,500℃～800℃时为完全再结晶阶段。在500℃挤压时晶粒尺寸较小且均匀性较高,其平均晶粒尺寸为24.3μm,而挤压温度超过600℃时,再结晶晶粒明显长大;另外,在本研究工艺参数范围内,提高挤压速度也可一定程度上提高再结晶体积分数。对Cu-0.4Cr-0.15Zr-0.04Y铜合金反向挤压的数值模拟结果表明,再结晶晶粒在晶界位置优先形核;在同一水平位置,管材边部的等效应变和温度高于心部,边部再结晶晶粒比中心位置细小。在650℃时,只有在模具拐角处以及与模具接触的部位产生部分再结晶,当温度升高到800℃时,发生完全再结晶,晶粒细化效果最好。在本研究工艺参数范围内,挤压速度对再结晶晶粒尺寸的影响较小。