一直是材料学领域研究的热点，通过细化晶粒，可在不改变材料成分()高材料的强度和韧性，同时获得相当好的塑性和超塑性。在当前各()细化晶粒的方法中，等径角挤压(ECAP-EqualChannelAngularPressing)以其独特的工艺成为最有大规模工业应用前景的一种方法。此方法模具结构简单，可以在材料截面积不变的情况下获得很大的剪切变形量，将材料的晶粒细化到亚微米级甚至纳米级，使材料呈现出和常规变形方式不同的机械性能。 目前为止，所有的ECAP过程都是作用于块状毛坯上的，并且研究主要集中在ECAP过程对材料的微观组织的变化，及对材料机械性能的影响上，对材料在变形过程中的织构变化，还没有系统深入的研究。而织构是金属板材成形过程的一个重要性能参量，本文采用一种全新的基于ECAP原理，适用于板材ECAP变形的方法，对板料ECAP变形的变形机制，微观组织和力学性能的变化，特别是板料的织构的演变进行了深入研究。 由于复合材料的塑性较差，ECAP变形过程应用于非连续增强金属基复合材料国内外很少报道，而相应于板状ECAP过程的报道则基本未见。因此本文也将探讨板状ECAP过程应用于颗粒增强金属基复合材料板材的可行性，ECAP变形的剪切变形模式对颗粒破碎的作用及对织构和力学性能变化的影响。 试验中，本文利用了X射线衍射仪，透射电镜，扫描电镜，光学显微镜，万能拉伸试验机，硬度计，及取向分布函数等手段，重点进行了以下几个方面的研究： 1.通过改变板状ECAP变形的模具及增加变形道次的方法，研究了ECAP变形过程中材料变形量与宏观变形织构之间的关系。结果证明当剪切变形量不断增加时ECAP变形存在一个稳定织构。对6061铝合金的试验表明，在相对较小的变形量下，材料内会形成旋转立方织构。但随着ECAP变形量的增加，旋转立方织构分量的强度的下降，{112}<110>分量的强度迅速增加并成为材料内唯一一个织构分量。表明ECAP变形时随变形量的增加存在一个亚稳态的旋转立方织构和一个最终稳定的一个{112}<110>织构分量。微观组织的观察表明ECAP过程可以得到晶粒或亚晶尺寸小于1μm的等轴细晶。 2.研究了ECAP变形过程的一个重要变形参数——变形温度，对织构形成及微观组织演变的影响。制备出了具有<111>//ND的γ织构线的板材。对6061铝合金在不同的温度下进行的ECAP实验表明，在适当的变形条件下，材料内将形成{332}<313>织构分量，并且这些分量沿γ织构线分散分布，构成了事实上的γ织构线。此时铝合金板材的平均板厚方向性系数R值高达1.5，较常规变形方式所能得到的提高了几乎50％。微观组织的观测表明此时试样内并未出现明显的亚晶尺寸长大的现象。此研究结果表明了ECAP变形可作为控制板料成形性的一种重要手段应用于金属板材的生产加工上。 3.对于可热处理强化的铝合金来说，其实际应用中仍可能会对变形后的材料进行去应力退火等热处理工序，或后续变形过程及应用中在一定温度下进行，因此研究ECAP变形后材料内的细晶组织的高温稳定性及退火过程中织构的变化也是本文的研究内容之一。对6061铝合金ECAP后变形组织的热稳定性研究表明ECAP变形后材料具有良好的热稳定性，退火结束时晶粒大小仍保持约为0.6μm.与轧制后铝合金经常出现的立方织构不同，ECAP变形后6061铝合金退火结束时的主要织构为旋转立方织构，这应与ECAP变形的剪切变形方式有关。 4.ECAP变形可以显著地提高材料的力学性能，本文中的颗粒增强铝复合材料板材ECAP变形前已经历了较大的挤压及轧制变形，因此本文将探讨此时的ECAP变形是否能进一步的提高材料的力学性能，并将对ECAP变形前后的铝基复合材料的颗粒状况、微观组织、拉伸力学性能及宏观织构的变化进行研究。实验成功的进行了0.58变形量下的体积含量10％的SiC颗粒增强6061铝基复合材料板料的ECAP变形。结果表明，虽然经历了大变形量的塑性变形，但随后的ECAP变形仍然可以提高复合材料板料的拉伸力学性能，其ECAP变形后的屈服强度和拉伸强度分别较ECAP变形前提高了20％。 5.最后本文利用有限元方法，研究了ECAP变形过程中的温度场及应力应变场，以期深入了解并揭示板状ECAP变形过程中的变形特点及变形机制。对ECAP变形时的计算机模拟结果表明，与常规块状的ECAP变形方式不同，板状ECAP变形中摩擦力是ECAP成型的关键。块状ECAP变形中摩擦力的存在会使变形能过多的耗散于摩擦功，需要尽量减小摩擦系数。而板料ECAP过程中的一定的摩擦力和尺寸精确的模具结构却是使ECAP变形能正常进行的关键。 可以预见，在能源与环境要求越来越高的今天，包括铝合金及其复合材料在内的板材正越来越多的得到了汽车工业等领域的关注。本文的研究结果对今后板料ECAP应用于大规模工业生产应具有重要现实意义。