采用Gleeble-3500热模拟机对等通道转角挤压(ECAP)+旋锻复合细化工艺制备的超细晶纯锆,在温度为300~450℃、应变速率为10-3~10-1s-1的条件下进行压缩实验,分析了超细晶纯锆在热变形过程中流变应力特点及显微组织演变规律。并使用人工神经网络建立了超细晶纯锆压缩本构模型。结果表明:变形初期流变应力迅速升高,达到峰值应力后逐渐进入稳态流变阶段。随着温度的升高和应变速率的降低,稳态流变应力降低。超细晶纯锆屈服强度显著高于粗晶纯锆;超细晶纯锆的应变速率敏感指数m值为0.028-0.132,高于粗晶纯锆,而且低应变速率和高温有利于提高超细晶纯锆的塑性;TEM结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,超细晶纯锆呈现明显的动态回复与再结晶,晶内位错密度减小,晶界逐渐清晰,晶粒尺寸逐渐增大。基于人工神经网络的压缩本构模型预测结果表明:预测值与实验值的平均相对误差(AARE)为0.5385%,相关系数(R)为0.9991,模型预测精度高。