金属锆（Zr）有着比强度高、热中子吸收面积小、热稳定性和耐腐蚀性能良好等优异性能,在航空航天及核工业不断发展的大背景下,具有作为结构材料应用的巨大潜力。近年来,剧烈塑性变形技术制备超细晶金属材料备受广大研究者的关注,其中,累积叠轧（Accumulate rolling bonding,ARB）工艺生产效率高并且可制备大尺寸材料,是有望实现工业化生产的一种塑性变形方法。本文以Zr702板材为研究对象,利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射（EBSD）技术、透射电子显微镜（TEM）以及拉伸试验机等实验手段,采用ARB技术对其开展显微组织、织构及力学性能的演变行为及机制研究。本文主要研究内容如下:研究了不同累积叠轧道次对Zr702板材的组织及性能的影响。结果表明,所有经过ARB变形的Zr702板材均呈现出较明显的0001双峰基底织构。同时,随ARB循环道次的增加,在112 0方向上的织构逐渐减弱但在101 0方向上织构逐渐增强。此外,在ARB样品中均观察到了一些c轴大都接近法线方向的未变形晶粒,分析认为该方向的棱柱滑移不易被启动,造成了非均匀变形并使样品晶粒呈粗-细晶（CGS-UFGs）混合结构分布。沿RD方向的拉伸试验结果表明,随着ARB循环次数的增加,强度逐渐增加,延伸率逐渐降低。与未变形试样相比,经过累积叠轧三道次的样品（ARB3）的屈服强度提高了约99%,但仍保持了7.4%的断后延伸率。另外,施密特因子（Schmid factor,SF）计算结果表明,所有样品的主导滑移机制均为棱柱滑移（prismatic.＜＞slips）。随ARB循环次数的增加,基面滑移系（basal.＜＞slip）的平均SF值逐渐降低,这是导致屈服强度发生变化的重要因素之一。另外,非均匀变形导致的背应力硬化及位错密度等亚结构的演变等因素也对样品力学性能产生了重要影响。研究了退火温度和退火时间对ARB3样品的显微组织和力学性能的影响行为及机制。结果表明,ARB3样品的再结晶平均晶粒尺寸和再结晶体积分数随退火温度及退火时间的增加而逐渐增加。反之,位错密度随退火温度及退火时间的增加而逐渐降低。当退火温度为550℃、退火时间为30min时,ARB3样品可呈完全再结晶的等轴晶晶粒组织。同时,经过工艺优化发现,当退火温度为500℃、退火时间为20min时,ARB3样品能够获得95%左右的再结晶体积分数,而平均晶粒尺寸仅为4μm左右,相比与原始板材,晶粒大小被细化了约79%,同时,能够达到较好的强度与塑性的配合,组织性能优化明显。