难熔金属钨因其优良的综合性能,在航空航天、医疗器械、国防军工等诸多领域都具有不可替代的作用。而极端条件下的服役环境对钨的综合性能提出了更高要求。工业上多采用粉末冶金制坯和塑性加工改善性能相结合的方法制备钨,但传统塑性加工工艺,如轧制、挤压等,其应力状态不适合低塑性钨的大应变量变形,因而组织细化和性能提升效果有限。高压扭转（high pressure torsion,HPT）引入的高静水压力和大剪切变形能有效细化组织,从而显著提升材料的综合性能,目前已被广泛用于多种金属的块体超细晶（ultra-fined,UFG）材料制备。本文首先基于有限元理论,采用大型商用软件ABAQUS,对纯钨进行小变形量的限制型HPT变形模拟。结果表明,在变形过程中,试样表面的接触应力始终处于较高水平,说明未发生打滑现象。同时,试样始终处于高静水压力状态,正应力变化不大,而切应力在变形过程中发生了较大变化:在压缩变形阶段,坯料沿径向运动使得径向分切应力τzr和τφr值相对较大,周向分切应力τzφ基本为零;而剪切变形的引入使得τzφ显著增大。此外,等效应变沿径向呈梯度分布;沿高度方向,应变始终分布不均匀,从试样上下接触面到心部,应变逐渐降低;当扭转角度较大时（1/4圈）,由于死区的产生,导致心部应变值略高于接触面。利用准限制型HPT模具,在较低温度下对纯钨进行了不同圈数HPT实验,并通过X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）、电子背散射衍射（electron backscatter diffraction,EBSD）、透射电镜（transmission electron microscope,TEM）技术对变形组织进行分析测试。结果表明,随着剪切应变增大,组织显著细化,材料内部位错密度明显升高,由初始的1.18×1014 m-2增至3.89×1014 m-2;当应变增至一定程度,组织内晶粒尺寸及取向分布趋于均匀,并伴随有小角度晶界（low angle grain boundary,LAGB）向大角度晶界（high angle grain boundary,HAGB）转化现象,5圈HPT变形后大角度晶界比例增至62.1%;在变形初期,微观变形方式以晶内位错滑移为主,当晶粒细化至接近位错平均自由程时,晶界滑移成为重要变形方式。对HPT变形钨进行显微硬度与纳米压痕测试,结果表明,HPT能显著提高纯钨的显微硬度,且随着等效应变的增加,材料强度和均匀性都大大提高;致密度、残余内应力和位错密度共同影响钨的弹性模量,使其显著提升后随着变形量的增加逐步降低;并且在多种因素的共同作用下,试样的微观强度和纳米硬度随着变形程度的增加快速上升后趋于平稳。基于位错强化和细晶强化理论,建立了纯钨高压扭转变形强化模型,发现高压扭转变形后Hall-Petch关系发生偏折,K值显著降低。