高压扭转(High Pressure Torsion，HPT)是剧烈塑性变形(Severe PlasticDeformation，SPD)技术制备超细晶金属材料(100-500nm)一种典型方法。SPD技术最关键的因素是大的塑性变形。量化变形与微结构细化之间的关系对SPD技术的发展有至关重要的作用。以往的SPD条件很难进行此项研究。本文以纯铜为模型材料，利用HPT变形的特点(HPT试样上的剪切应变正比于中心距和扭转圈数，在单个试样上可以获得连续变化的变形量)，在改进的HPT装置上研究了变形诱导微结构细化过程微结构细化程度和变形量之间的关系。　　 本文设计、制备了一套HPT装置，解决了现有技术中加工过程的静水压力P不可控制，以及在处理过程的变形量难以定量分析的困难。对比分析了在静水压力2.0GPa和两种温度工况(低温(-100℃～-68℃)和室温)下经过不同圈数HPT处理试样上的微结构。两种温度工况下HPT处理试样上都观察到高密度的小角度界面和组织的取向择优，并且无差异。两种温度工况下获得的细化后微结构尺寸随剪切应变变化的规律无差异。室温下HPT处理试样的组织内发现高密度的位错和胞状的结构。室温下在变形诱导纯铜晶粒细化的过程中位错滑移变形机制起主导作用，热相关的变形机制不起作用。HPT处理可以在试样上获得亚微米级的大角等轴晶。纯铜试样的晶粒尺寸d从原始的d027.8μm细化到0.27μm，晶粒尺寸细化了两个量级。HPT处理后纯铜试样的硬度提高显著，从初始态的0.5GPa提高到1.1～1.6GPa。对比分析了微结构细化程度d/d0和剪切应变之间的关系。HPT处理后获得的微结构尺寸随应变量的增大而减小，当剪切应变γ＜10时，微结构尺寸急剧减小；当γ＞10时，微结构尺寸减小趋于平缓。建立了一个以位错为变形媒介的变形诱导微结构细化的唯象模型。简单剪切变形加载条件下，晶粒细化程度随剪切应变的演化方程的形式d/d0=δ+kexp(-γ-γ0/τ)，其中δ，k，γ0和τ是和材料以及加工工艺相关的常数。改变通常HPT处理的加载路径，对试样进行正反转交替加载HPT处理。结果表明，(n=±5)HPT比(n=10)HPT获得的晶粒细化效果显著。即对于相同的名义变形量，不利于织构形成的加载路径有利于形变诱导微结构细化。