通过粉末冶金工艺手段可以使粉末材料固化为一定形状、尺寸与性能的制品,然而,由于通过粉末冶金工艺生产过程较为复杂,且获得的制品内部会存在一定的孔隙。相对于其它致密材料而言,制品的塑性变形能力较弱,且在后续加工变形过程中易产生破坏,难以累积产生大的有效应变,从而影响晶粒细化效果,使其强度和韧性大大降低,影响了材料的力学性能,从而影响材料的使用性能。本文结合粉末成形工艺和ECAP(等通道转角挤压)工艺的变形特点,通过粉末包套的方式,以纯铝粉末为实验材料,在较低的温度下,进行了四个道次的等通道转角挤压,成功的实现了粉末颗粒固化成为高致密度的块体材料。运用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等显微分析手段,研究了试样挤压过程中显微组织的演化规律,研究形变前后试样内部微观结构变化特征,分析了材料致密化机理和晶粒细化机理。实验表明,经过四个道次、不同路径的挤压,均实现了材料致密度的提高,且颗粒得到明显的细化。从实验结果来看,第一道次挤压的致密化和粉末颗粒细化效果最明显,第一道次挤压之后,试样相对密度达到0.960,观察不到明显的孔隙,颗粒平均尺寸由原始的约40μm细化到22.64μm。其后的几个道次,试样的致密度进一步提高,颗粒进一步细化,但增加的幅度较缓。从挤压效果来看,A、Bc路径的致密效果和细化效果均要好于C路径,这主要与三种挤压方式的剪切模式有关。测试了挤压后试样各道次不同面的显微硬度,结果表明,第一道次试样横截面X平均显微硬度达到41.25HV,其后的几个道次显微硬度均有所增加。通过光学显微镜观察了不同路径下各道次挤压后X面和Y面上显微组织的演化规律,以及通过TEM观察Bc路径的不同道次的微观组织结构的变化,分析了细化机制和强化机制。分析认为静水压力、剪切特征和应变累积等因素的共同作用是粉末材料在ECAP过程中晶粒细化和致密化的主要因素。观察C路径第四道次试样横截面显微组织,试样边界和中间区域组织不均匀;A路径挤压方式第二道次,试样内部出现裂纹。ECAP工艺依然存在很多急需解决和完善的问题。ECAP过程中施加背压(back pressure),挤压件在通过模具转角处形成了较小的外圆角,使得挤压件获得更大的塑性变形量,材料塑性变形能力能得到显著提高,可防止样品产生裂纹,并且可以使脆性材料发生塑性变形。对于脆性材料而言,施加背压能够最大限度地降低挤压温度,这有利于得到更细小的晶粒。利用滑移线理论计算了带背压一道次ECAP的挤压力解析式,为BP-ECAP挤压模具强度设计提供了依据。根据挤压力,设计并制造了冲头、分割式模套和底板,为下一步BP-ECAP实验奠定了基础。