本文主要通过静态压缩、微压缩和微反挤压实验,采用元胞自动机、BP神经网络、SEM和TEM等方法,研究了超细晶纯钛的动态再结晶行为及不同退火状态超细晶纯钛的塑性微成形性能,为超细晶纯钛的工业应用提供一定的理论支持与科学指导。主要研究内容与结论如下:利用等径弯曲通道变形（ECAP）和旋锻复合细化工艺获得超细晶纯钛棒材,将其经200、300、350和400℃退火1小时后获得5种不同力学性能的超细晶纯钛。在室温条件下使用通道夹角为135°,采用C方式对纯钛棒材进行4道次ECAP变形,再利用旋锻工艺制备出平均晶粒尺寸为150nm的超细晶纯钛棒材,经不同温度退火后获得5种不同力学性能（4种不同晶粒尺寸）的超细晶纯钛。复合细化超细晶纯钛的再结晶温度为300～400℃,等效应变量和粗晶初始组织状态会影响超细晶材料的静态再结晶温度。在Gleeble 3800热模拟试验机上研究温度200～450℃,应变速率0.01～1s^-1条件下,超细晶纯钛的变形行为。研究发现,流动应力随着变形温度的升高和应变速率的减小而减小,流动应力曲线出现表征发生动态再结晶的单峰应力。与粗晶纯钛相比,在该实验条件下发生动态再结晶是超细晶纯钛的显著特征。峰值应力点对应的变形激活能为210.56kJ/mol,Arrhenius本构方程的准确性较高,平均相对误差为7.638%。本文建立的元胞自动机模型能够动态、可视化的模拟动态再结晶过程,且模拟的误差较小。模拟结果表明,再结晶晶粒优先在能量较高的晶界处产生,随着形核和晶粒长大的同步进行,逐渐将原始晶粒取代,最后随着应变的增加以晶粒长大为主。使用自主设计的模具,在DT-C324型微塑性成形机上进行微成形实验,研究变形温度、应变速率、试样尺寸和晶粒尺寸对超细晶纯钛塑性微成形性能的影响。室温微压缩实验中,流动应力随着应变速率和试样尺寸的增大而增大,但晶粒尺寸对流动应力的影响不显著。热微压缩实验中,流动应力随着晶粒尺寸的减小而增大。随着试样尺寸的减小,动态软化行为逐渐由动态再结晶向动态回复转变,导致流动应力随着试样尺寸的减小而增大。由于摩擦效应的存在,出现摩擦因子随试样尺寸减小而减小的现象。热微反挤压实验中,d=270nm的试样变形抗力最小且杯体表面质量良好,说明经350℃退火1h的超细晶纯钛具有较好的塑性微成形性能。BP神经网络对热微反挤压平均应力的预测误差为6.188%,在微制造领域有很好的应用前景。