本研究通过对粗晶钨试样(起始态)进行4道次ECAP变形,制得ECAP变形态钨试样；通过对变形态试样进行应变量分别为50、69%、75%和94%的轧制变形,制备出具有不同应变量的轧制态试样；将轧制态试样进行1330℃×2h不完全再结晶退火,制得相应的退火态试样。检测了不同制备态纯钨试样的显微硬度和冲击断裂韧性,并在微观组织表征基础上,揭示了材料的微观组织演化行为及其对力学性能的影响。研究结果表明：(1)与初始态的块体粗晶钨比较,ECAP变形态试样的显微硬度提高了约14%,达到了473HV；冲击断裂韧性提高了约5.4%,达到10KJ/m2。而随着轧制应变量的增加,轧制态纯钨试样的显微硬度和冲击断裂韧性均呈线性增加。随着材料制备过程引入的变形量的增大,晶粒的细化、材料的致密度及位错密度逐步增加,以及非平衡大角度晶界所占比例增加和单个位错胞内部形成大量的Y形位错使裂纹扩展抗力增加等共同因素的作用,是导致上述不同制备态钨试样硬度和冲击断裂韧性变化的主要原因。(2)与不同应变量的轧制态试样比较,相应的再结晶退火态试样的显微硬度和冲击韧性均出现了明显的下降趋势,平均降幅分别达到30%和25%。断口形貌分析表明,微观断裂机制从解理断裂向晶间断裂的转变,是导致再结晶退火态钨试样韧性明显降低的主要原因。(3)三维原子探针(APT)检测结果显示了P、Si等杂质元素原子在再结晶退火态试样晶界周围明显的偏聚行为。这样的偏聚行为降低了晶界结合能和裂纹沿晶界扩展的抗力,从而导致晶界脆化。这被认为是导致上述微观断裂机制转变,从而引起使退火态钨试样脆化的主要因素。