在过去的十年中，晶粒尺寸在1μm以下的纳米晶和超细晶激起了人们的极大兴趣，这是因为，与传统金属材料相比它们有优异的力学性能：强度和延展性。因此，超细晶材料在汽车和航空领域中，作为高耐久性的结构组件，有极大的潜在空间。在此研究中，运用一种叫做累积叠轧的剧烈塑性变形技术加工了AA7075/AA1100多层复合板，以此通过产生超细晶的微观组织来改善其力学性能。累积叠轧是一种在金属合金中产生超细晶或亚微米晶粒的优异加工技术。在累积叠轧过程中，用钢丝刷将样品表面的氧化物除去，相互之间堆垛在一起，以厚度方向变形量为50%进行轧制。在轧制过程中结合的金属板材（叠轧的名字由此而来）和这个生产过程可以重复数次。金属材料在此过程中经受了强烈的塑性和剪切变形，导致了超细晶的微观组织的形成。与其他的剧烈塑性变形方法相比较，累积叠轧技术其中的一个优势就是可以并入到工业生产中来产生大量的超细晶金属板材，这个过程不需要对传统轧制工厂做重大的改变。平均晶粒尺寸在1μm以下的超细晶金属材料预期有更好的力学性能。为了将超细晶材料运用到实际生产中，它们必须有一定的体积尺度。对生产亚微米晶粒尺寸的块状的材料，累积叠轧是比较有前途的技术。在SPD技术产生以前，金属材料的晶粒细化都是通过传统的塑性加工和随后的退火处理导致的再结晶（不连续再结晶）得到的。通过传统方法可得到的晶粒平均尺寸在10μm左右，传统工业的冷轧总变形量在60-80%，相对应的米塞斯应变在1.06-1.86之间，然而ARB工艺的应变可能达到4.0。这就使变形金属产生大量超细晶显微结构成为可能。本研究工作的主要目的是，通过累积叠轧变形技术和后续的人工时效来同时提高AA1100/AA7075多层复合板的强度和延展性。同时，其他的一些目的有：(i)是否本实验结果的力学性能要比其他文献中报导的好或者比经过ARB变形的其他相似金属材料的性能好；(ii)是否可以通过ARB后续技术改善材料的机械性能，也就是在加工过的板材上运用热处理和其它的一些适用的技术；(iii)研究AA1100/AA7075累积叠轧板材微观组织的演变；(iv)优化AA1100/AA7075板材的累积叠轧温度，最后检验组份材料（高强AA7075铝合金和高延展性AA1100纯铝）联合作用的效果。本研究主要集中在ARB加工的AA7075/AA1100超细晶金属板材，由于它们高的比强度，对于汽车和航空领域的轻量化结构尤其有意义。本研究中的叠轧第一步是在470°C下通过第一道次加工一层复合板，然后通过后续的道次继续轧制，从初始厚度的11.4mm到1mm。在冷轧之前要进行道次退火。由AA7075和AA1100组成的复合板被用作累积叠轧技术的初始材料。累积叠轧要进行5个道次，每个道次的等效应变为0.8。研究多层复合板的机械性能和微观组织研究。本研究工作中应用的热处理技术是T6，因为它可以给予AA7075铝合金最佳的性能。由于AA1100是不能热处理的并且只能通过应变强化来增强，因此T6技术是本研究中对累积叠轧板材最好的热处理方式。本研究中通过拉伸实验和显微硬度实验分析了材料的力学性能。拉伸实验中，抗拉强度、屈服强度和延展性被作为材料的性能指标。事实就是这样，屈服强度赋予了材料的工作强度以避免在服役过程中出现灾难性的失效。抗拉强度表示材料或组件在最终突然断裂之前所能承受的最大应力。结果表明，复合板的抗拉强度、屈服应力要比初始材料的好。为了找出淬硬性是否存在AA1100/AA7075累积叠轧复合板中，分析了显微硬度。结果显示，AA1100/AA7075累积叠轧复合板的显微硬度要比单一的材料好。本研究中得到了超细晶显微组织，正如期望的那样，通过细晶强化、析出强化、超细晶材料的形成及界面反应的共同作用可以得到一种高性能的材料。由于延展性是韧度的一个性能指标，因此它的提高可以被认为是韧度的改善。在多层板复合材料中，通过与AA1100纯铝的结合，由于叠轧的内在和外在机制，AA7075铝合金的延展性得到了提高。由于纯铝是易于延展的，在铝片层之间有裂纹钝化的发生。预计会带来一个改善的韧化层，并有望减少对界面强化的需求。与纯铝相比，单一的运用AA7075铝合金是昂贵的，因此AA1100和AA7075的结合在经济效益上是吸引人地，因为与单一运用AA7075铝合金相比来说花费会降低。本研究的结果清晰地显示可以通过累积叠轧技术得到高强的超细晶块状铝。实际上这是很重要的，因为轧制是产生块状材料的最合适工艺。如果此工艺运用到实际生产，我们可以通过一个没有复杂的热机械处理的简单过程，可以不用合金元素而得到高强而简单的材料。这个符合最近社会上对循环和节省能源的需求。本课题主要结论如下：①随着累积叠轧次数的增加，铝合金7075/1100多层复合板机械性能随之增加。②在本课题中，薄板机械性能提高所涉及到的强化机制主要包括：超细晶强化，应变强化、固溶强化、位错强化、晶界强化和析出强化。③高温累积叠轧是生产轻质多层铝板的有效技术手段。高的轧制温度使得铝板在轧制过程中得到更好的变形且板材多层之间的结合也较好。④在本课题累积叠轧工艺中，存在两类变形机制的变化。一类是样品表面区域的剪切变形到中心的平面应变轧制。另一类是由于在反复的轧制过程中轧制方向不断变化导致应变路径是双向的，因此，晶粒细化的速度比常规轧制工艺快。最后，由于通过累积叠轧技术加工得到的层状复合板有较高的强度，因此建议AA7075/AA1100的运用。这需要在工程上对层状复合材料和超细晶材料的先进应用创新潜力要高，对生产这类材料在经济上是可行的。