等径角挤压（ECAP）技术作为一种非常高效的大塑性变形方法,从提出至今被不断地发展和完善。虽然ECAP可以获得超细晶材料且明显改善材料的强度与硬度,但是ECAP也有许多的缺点,如材料组织分布不均匀且材料的热稳定性普遍较差。超声波是一种频率20KHz以上的高频振动,被广泛地应用于医疗、工业、航天航空等领域。超声波能量对金属合金变形行为的影响一直是科学家研究的热点。由于超声波在作用过程中会释放大量的能量和热,这些能量进入到金属局部区域中,例如空位、位错和晶界,这使得金属材料的组织活性增强,内部的组织运动加剧,性能发生改变。同时,超声波振动将减小金属材料与模具内部的摩擦力,进而体现在挤压过程中挤压力明显减小。因此本文通过超声波辅助等径角挤压（Ultrasound-assisted ECAP）,简称US-ECAP,来解决ECAP中存在的这些问题,本文的研究内容以及成果如下:1、基于Deform-3d软件模拟US-ECAP与传统ECAP,探讨US-ECAP的可行性;通过正交试验分析可得:对挤压力影响较大的是超声波振幅、频率与试样直径。并确定相应的参数。2、本文将传统ECAP模具设计成具有一定锥度的对称分模自由套模具,并将其与有圆锥内孔的模套配合。由于模具自身重力的作用,两者箍紧在一起产生一个预紧力,并且在挤压过程中,随着挤压力的增大,合模力就会越大,解决传统ECAP模具存在的飞边问题。3、通过对ECAP和US-ECAP挤压6061铝合金进行挤压力、硬度、热稳定性对比,结果表明US-ECAP均优于ECAP;同时借助于金相试验、XRD、透射电镜从不同尺度揭示了US-ECAP得到的超细晶材料硬度大于ECAP超细晶材料硬度的原因。采用不同退火温度的热稳定性试验表明:US-ECAP得到的超细晶材料在热处理过程中再结晶体积分数达到50%所用的时间更长,表现出更好的热稳定性。通过透射电镜分析发现超声波会诱导Mg₂Si沿晶界析出,这是因为超声波作用于金属会产生热量,相当于对6061铝合金进行了人工时效处理,且Mg₂Si的存在、钉扎位错,从而增强热稳定性。