限制性模压工艺作为一种剧烈塑性变形方法,以其独特的细化晶粒优势,可以制备超细晶材料,提高金属材料强度,改善材料综合性能,在航空航天、交通运输等领域具有重大意义。本文主要通过实验研究了限制性模压变形对工业纯铝1060、工业纯铜T2的微观结构、力学性能与硬度的影响规律,阐明了模压变形对材料晶粒细化和强化的机理；采用软件ABAQUS模拟研究模压变形过程中的塑性应变分布与演变规律,以及循环次数、模具齿宽、模具齿倾角与板料厚度对模压效果的影响规律,为模压变形工艺和模具结构参数的优化提供科学指导。通过使用金相显微镜(OM)对模压前后材料的金相组织及晶粒大小进行分析发现,模压后材料的晶粒得到细化,第一个模压循环后细化最为明显,此后晶粒细化速率减慢；通过研究透射电镜(TEM)图像发现,模压后材料的微观结构是等轴晶粒与拉长晶粒的混合,晶界晶内有很多位错缠结,模压后板料的晶粒不均匀；通过对X射线衍射(XRD)图谱研究发现,模压后材料出现各向异性,K-△K曲线表明第四个循环后动态回复引起的点阵缺陷及微观应变下降比晶粒细化对峰宽起得作用更大。对初始试样及不同模压循环次数的试样进行拉伸试验,研究发现材料的屈服强度及拉伸强度模压后均上升,其中第一个模压循环的作用最为明显,之后的循环中强度上升速率减小,第四个模压循环后由于材料出现动态回复或微裂纹等原因其强度甚至略微下降；材料的断裂伸长率在模压后不断下降,第一个模压循环后下降最剧烈；通过对板料的均匀与非均匀塑性变形变化的研究发现,模压提高了板料的超塑性趋势；使用扫描电镜(SEM)观察拉伸试样断口形貌,研究发现试样的断裂均为典型的塑性断裂,拉伸断口表面韧窝的大小和分布跟模压的循环次数有关；通过对初始试样及不同循环次数后的试样进行维氏硬度测试,发现模压后材料的硬度明显上升,其中第一个模压循环后上升速率最大,并且硬度分布的均匀性随模压循环次数增加而升高。以有限元分析软件ABAQUS为平台,对工业纯铝1060及工业纯铜T2的模压过程进行建模分析,发现模压的位移载荷曲线按其特点可分为载荷迅速增大、载荷缓慢增大、载荷迅速增大三阶段,其中前两个阶段压平过程所需变形载荷大于压弯过程,最后一个阶段压平过程所需变形载荷小于压弯过程。通过对板料厚度方向的等效塑性应变分析可知,在板料厚度的中心层变形比较均匀,而靠近上下表面的部分变形均匀性差。通过对板料长度方向的等效塑性应变分析可知,板料两端存在不稳定应变区,板料中段其等效塑性应变周期性上下波动；板料中间的平均塑性应变值比表面的平均塑性应变值大；模压循环次数的增加有利于提高板料应变分布均匀性；板料表面的等效塑性应变分布不如中间分布均匀；纯铜的模压应变积累效果比纯铝更明显,模压后的应变分布更均匀。通过考察模压所需变形载荷、应变积累能力与应变分布均匀性,发现当板料厚度为2mm时,模具齿宽应尽量等于或大于料厚,可优先选择2mm或3mm；齿倾角选择40°与45°；料厚避免过薄,其大小应尽量在齿宽附近选择,当齿宽为2mm时,板料厚度可优先选择2mm或3mm。