等通道转角挤压工艺（Equal Channel Angular Press，ECAP）是一种目前应用最多的剧烈塑性变形技术，在制备块体超细晶材料方面具有较大的应用背景。7075-T651超硬铝合金材料在航空、航天以及汽车等领域应用广泛，但其塑性成形能力较低，通过细化晶粒改善塑性，是提高低塑性材料成形能力的研究热点之一。本文主要通过ECAP工艺，并借助于有限元模拟方法，研究该材料晶粒细化的变形机制及效果。以7075-T651铝合金材料为研究对象，对ECAP变形过程进行工艺试验，应用Deform-3D有限元分析软件进行工艺参数仿真以及组织模拟，并对工艺试验后的试样进行金相分析、硬度测试。选择模具转角、挤压速度和摩擦三个工艺参数为变量，按照正交设计思路，进行了九组单道次ECAP工艺试验。由于7075-T651是一种难变形材料，挤压后，试样不同程度地产生了裂纹。对全部试样的内部硬度进行了测试，硬度均有所提高，截面处的硬度分布规律一般为中部最高，上部次之，下部最低，与模拟的等效应变分布规律较吻合。对成形较好的三组试样进行了金相分析，较原始试样，晶粒均有所细化。选取方案一（模具内转角=90°，挤压速度V=0.01mm/s，石墨润滑，变形后外形完好无裂纹）进行数值模拟，得到的载荷-行程曲线、试样形状与试验结果吻合，验证了数值模拟的可靠性。以此为基础，对模具内转角、温度、挤压速度和摩擦因素进行工艺参数仿真，结果表明，最大等效应变随内转角增大而减小；试样内部等效应变和等效应力分布的均匀性会随着温度的升高有所改善，最大等效应力有所下降，但温度升高会加速内部组织的回复过程，不利于晶粒的细化；提高挤压速度尽管可以增加成形效率，但引起的温度效应显著，温升能达到144℃；摩擦过大会导致试样表面应力集中，温度上升。方案六（模具内转角=105°，挤压速度V=0.3mm/s，石墨润滑）的模拟结果表明，内部存在三向拉应力状态区，轴向拉应力过大，超过材料的抗拉强度，导致材料发生断裂，与试验结果一致。通过对方案一进行微观组织演变模拟，动态显示试样内部晶粒尺寸变化和再结晶的全过程。相比初始晶粒尺寸40μm，可以发现晶粒得到不同程度的细化，试样头部、中部、尾部的平均晶粒尺寸分别达到了3.5μm、2.4μm、29.1μm，中部材料细化效果最好。考虑到静水压力对塑性的影响，对定背压和变背压加载下的变形过程进行了模拟分析和比较。两种方式下，背压对挤压力的变化影响均较大，且转角处等效应变速率分布更均匀。随着背压力增加，挤压力不断提高，但最终载荷-行程曲线趋于平稳，而无背压时，载荷有下降的变化过程；材料转角处的静水压力的数值不断增大，有利于晶粒细化，提高塑性。