ECAP使材料在等径弯曲通道转角处产生剧烈的剪切塑性变形，从而使变形材料晶粒细化至亚微米级甚至纳米级。ECAP作为具有工业化应用前景的强烈塑性变形方法之一而备受关注。本文以纯铝为研究对象进行了一系列的ECAP实验，并对ECAP变形过程进行模拟、分析，主要内容如下：(1)纯铝ECAP变形过程中的组织演化及细化机制分析以BC方式在室温下进行了铸态、轧制态、退火态纯铝的多道次ECAP变形。实验结果表明：ECAP方法能够使材料晶粒显著细化，经过8道次变形后均获得了等轴细晶组织。 经8道次ECAP变形后，铸态纯铝的晶粒尺寸由原始的1.0～1.5mm细化到1.4μm左右。轧制态及退火态纯铝虽然初始组织状态与铸态纯铝差别很大，但是在相同变形条件下经过8道次变形后均获得了等轴细晶组织，且晶粒尺寸相差不大；表明同种材料ECAP变形前的初始状态对细化的影响很微弱，即ECAP变形前无需对材料进行复杂的预处理。在纯铝中添加少量的Zn形成Al-3.3wt％Zn合金，其经过8道次ECAP变形后也获得了等轴细晶组织，且大角度晶界的比例较大，晶粒尺寸为1.3μm左右。ECAP变形后材料的硬度增大。1道次变形后硬度增大趋势尤为明显，随后增大的趋势变缓，ECAP变形4道次后硬度的增大趋势更为平缓。 室温ECAP变形晶粒细化机制可描述为：应变较小时，在强烈的剪切应变作用下，原始的粗晶内产生了一系列具有小角度晶界的亚晶带。随着应变的增加，变形带内的亚晶粒逐渐细化。随着应变的进一步增加，亚晶发生转动，使得亚晶界间的取向差逐渐增大，最终形成大角度晶界，获得等轴细晶组织。通过分析认为此过程中发生了连续动态再结晶。 (2)ECAP变形过程的数值模拟与分析采用商用有限元分析软件MSC.SuperForm，实现了纯铝ECAP多道次变形过程的数值模拟。分析了多道次变形过程的变形行为及等效应变分布规律，研究了模具几何形状对变形的影响，以及变形试件与通道内表面间的摩擦对变形的影响。 根据模拟所得的载荷—变形时间曲线，可将ECAP变形过程分为4个阶段：开始阶段、过渡阶段、稳定阶段和终了阶段。其中稳定阶段为主要的变形阶段，在此阶段中材料连续稳定地发生剧烈剪切变形，相应的载荷基本保持不变。ECAP变形过程中除了下表面和两端部网格畸变程度较小之外，试件大部分区域内网格发生了剧烈的剪切变形。以C方式进行的多道次变形过程中，如果试件初始晶粒组织为等轴状态，则经过2n次剪切变形后回复到等轴状态。 随着变形的进行，在模具转角处发生了剧烈的剪切变形，剪切应变在试件中得到累积，到稳定变形阶段试件中部已经获得了较大的等效应变。多道次变形过程中一直存在着一个最大的、稳定的、均匀的等效应变分布区域，且该区域内的等效应变值也随着变形道次的增加而增加。同时，变形在试件整体内的分布是不均匀的，这种不均匀随着道次的增加而累积，使得等效应变的增加幅度在试件的各个不同区域是不同的。 模具本身的几何形状不仅影响着试件变形过程中所获得的最大等效应变的大小，同时还影响着等效应变的分布情况。从φ和ψ对等效应变的影响程度来看，φ起主导作用，随着φ值的增加ψ值对等效应变的影响变小。随着ψ角的增大，试件内发生稳定变形的区域减小，且等效应变分布的不均匀性增大。 当模具角度φ为90°、ψ为0°、摩擦因子m为0.2时，变形后试件底部区域内的网格被严重拉长，且等效应变值很大；摩擦的存在使得试件内部变形分布的不均匀性加剧，局部等效应变值剧增，是极为不利的因素。除了采用润滑剂来减小摩擦的影响之外，适当增大角度ψ能提高模具转角处金属的流动性，从而消除摩擦的不利影响。