与传统粗晶材料相比,块体超细晶(UFG)材料由于具有更加出色的力学性能和物理性能,成为当前材料领域的研究热点之一。强烈塑性变形(SPD)由于具有良好的晶粒细化能力,成为当前块体超细晶材料制备最常用的方法之一。近些年来,一些低温强烈塑性变形技术如低温轧制、低温多向锻造、低温高压扭转、低温等通道转角挤压等成功应用于块体超细晶材料的制备。与中高温强烈塑性变形相比,低温能够有效抑制动态回复过程,促进材料内部位错的有效积累,诱导机械孪晶的产生,从而提高晶粒细化的效率,在较低的应变量下得到超细晶组织。低温大载荷冲击变形是一种潜在的用来制备块体超细晶材料的新方法。与常见的强烈塑性变形方法相比,工艺简单、无需特殊的设备,有望制备大尺寸的块体超细晶材料,具有良好的工业应用前景。但目前关于低温大载荷冲击变形制备块体超细晶材料的研究还十分有限。因此,系统的开展块体金属材料在低温大载荷冲击下的微观结构演变与性能研究十分有意义。本文利用金相分析、TEM、XRD、显微硬度、极化曲线等表征手段系统研究了具有FCC结构纯铜和具有BCC结构的工业纯铁两种金属材料在低温大载荷冲击变形后的微观组织演变和腐蚀性能以及随后退火处理对微观组织结构和性能的影响。主要研究成果如下：(1)开展纯铜低温大载荷冲击变形实验,并成功制备出具有板条状结构的块体超细晶纯铜材料。当应变量为2.21时,从横截面观察晶粒为等轴状,尺寸为150-450 nm；从纵截面观察为板条状,宽度为30-220nm。微观组织研究表明,纯铜低温大载荷冲击晶粒细化是位错胞演变机制、动态再结晶机制和孪晶细化机制三者协同作用的结果；(2)经过190℃退火60min后,纯铜发生再结晶,高密度位错消失,晶界清晰平直,晶粒在横截面上仍为等轴状,尺寸变为200-450 nm；纵截面上仍为板条状,宽度为70-100nm,此外纵截面上还观察到大量的退火纳米孪晶,孪晶的宽度为10～100 nm；(3)经过低温大载荷冲击后,纯铜在0.5 M NaCl溶液中的腐蚀速率降低；经过190℃退火60 min后,试样的腐蚀速率进一步降低；(4)开展工业纯铁低温大载荷冲击变形实验,并成功制备出具有板条状结构的块体超细晶工业纯铁材料。当应变量为2.21时,从横截面观察晶粒为等轴状,尺寸为100-300nm；从纵截面观察为板条状,宽度为100-350nm。微观组织研究表明,工业纯铁低温大载荷冲击晶粒细化主要是由晶粒破碎机制和位错胞细化机制协同作用来完成的。此外,渗碳体的存在也对工业纯铁的晶粒细化起到一定的促进作用；(5)经过500℃退火60 min以后,工业纯铁内部位错密度明显降低,晶粒轮廓清晰,晶粒在横截面上仍为等轴状,尺寸变为120-310nm；纵截面上仍为板条状,宽度变为80～350nm。与纯铜不同的是,退火处理后没有观察到退火孪晶组织；(6)经过低温大载荷冲击后,工业纯铁在0.5 M NaCl溶液中的腐蚀速率降低,钝化电流减小,钝化区间变宽,钝化能力得到明显改善；经过500℃退火60 min后,虽然腐蚀速率增大,但钝化区间进一步增加,钝化电流更加平稳,说明退火处理后工业纯铁的钝化能力得到进一步改善,钝化膜更加稳定。