超细晶材料具有很多优异的性能，近年来受到很多学者的关注。等通道转角挤压(EqualChannelAngularPressing，ECAP)方法是制备超细晶材料最有前途的方法之一，它是通过强烈塑性变形而获得亚微米甚至纳米级微观结构均匀、致密的三维大尺寸块体材料的一种技术，对该技术制备工艺的研究是十分必要的。本文以纯铝为研究对象，采用二维和三维有限元模型对不同通道形状(圆形和方形通道)的ECAP变形过程进行一系列模拟及分析。 运用有限元分析软件ANSYS对单道次ECAP二维变形过程进行模拟，研究摩擦及模具几何形状对变形的影响。从等效应变分布规律和载荷-时间曲线关系得出，ECAP变形过程可分为四个阶段：开始阶段、过渡阶段、稳定阶段和终了阶段；摩擦对ECAP变形是不利的因素，它使变形试样网格发生畸变，进而导致应变分布不均，应采取有效措施尽量减小摩擦；随着摩擦的增大，试样与模具外转角之间产生的“间隙”逐渐减小甚至会消失；从模具角度φ和ψ对等效应变的影响程度来看，φ起主导作用。 由于二维模型无法得到试样沿宽度方向的应变分布及摩擦对变形的影响，所以采用三维模型进行模拟是非常必要的。运用MSC.SuperForm有限元分析软件，对方形通道、φ=90°、ψ=0°、不同摩擦系数条件下，单道次ECAP变形进行三维数值模拟，得到金属试样变形后沿宽度方向金属网格的变形情况、变形试样的接触情况、金属流动速度及试样内部的等效应变分布规律。通过比较发现：金属在通道的转角处发生剪切变形，沿宽度方向的Z面由于受到剪切变形作用，方形网格变为平行四边形网格，Y轴下表面网格发生严重的拉长，Y轴上表面网格没有发生很大变化；单道次变形后，试样与模具通道之间有2处间隙：Y轴上表面和外转角，试样与模具通道之间的“间隙”随着摩擦的增大而减小；金属试样在变形过程中，转角内侧金属流动较慢，外侧流动较快，摩擦的存在阻碍了已变形试样金属的流动；等效应变在试样的表面和心部及各个方向截面上分布不均，随着摩擦的增大，稳定区域的最大等效应变值从Y轴上表面向下表面集中，并且梯度增大。在ECAP变形过程中，圆形试样变形后总的变形规律与方形试样相似，但由于圆形试样圆滑过渡而方形试样有棱边，圆形试样比方形试样与模具接触的相对面积要大，即与模具通道之间的“间隙”要小；圆形试样变形后可以分为三个区域，即载荷分为三个阶段：初始阶段、稳定阶段和终了阶段；圆形试样变形后等效应变分布稳定区域的要比方形试样大。 -Ⅱ-文中对方形通道、φ=90°、ψ=37°、无摩擦条件下进行了多道次模拟与分析。通过比较二道次和四道次不同变形方式的等效应变分布规律，模拟优化得到较好的变形方式。对各种变形方式进行多道次模拟分析，结果表明：A方式多次变形会带来很大的不均匀分布，变形方式不理想，在实验中不宜采用；BA方式不适合多道次变形；BC和C两种方式各有优缺点，BC方式能够获得均匀的等轴晶组织，而C方式获得的应变值较大，所以在具体的实验过程中，可根据不同的需求选取不同的变形方式。同时对圆形试样二道次和连续的B方式的ECAP变形进行模拟，两种方法各有优缺点：采用大压下的方法实现二道次ECAP变形是可行的，得到变形后稳定区域的等效应变分布比较均匀；连续通道变形试样在第一通道稳定区域的等效应变分布梯度较大，第二通道的梯度较小；采用二道次和连续的ECAP变形得到的稳定区域的等效应变相差不大；连续变形在试样经过第二通道时，所需载荷急剧增大，且最大载荷平均值比二道次的载荷大，可根据加载时所需载荷条件来进行选择。