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随着纳米材料与超细晶材料的广泛应用,人们开始关注大塑性变形对材料晶粒细化效果的影响,其中ECAP挤压工艺在晶粒细化方面有着不错的效果,已得到科研人员的广泛认可。由于在变形过程中温度、应力、应变等场量与晶粒细化效果有着密切联系,而这些场量又由ECAP模具结构和工艺参数决定,因此为了获得良好晶粒细化效果,必须全面地研究不同参数对ECAP挤压效果的影响。本文主要运用DEFORM-3D软件全面系统地进行ECAP数值模拟与实验研究,分析不同工艺参数对挤压后试样的影响,研究结论如下:1.基于纯铜的ECAP有限元模型,探讨试样在ECAP挤压变形过程中的载荷、温升、等效应力和应变大小及分布规律。研究各工艺参数(模具内外角、摩擦系数、挤压温度、挤压速度、挤压路径和挤压道次等)对ECAP变形的影响,获得最佳工艺参数(模具内角为90°、外接弧度角为20°、摩擦系数为0.1、挤压速度为1mm/s、挤压温度为20℃、挤压路径为Bc),从而指导ECAP实验研究。2.在常规ECAP模具中施加背压,发现背压力从10MPa到320MPa,随着背压力的增加最大载荷逐渐增大,而等效应变分布均匀性也逐渐更加均匀,特别在背压力在160MPa时等效应变分布均匀性最好。3.对UV-ECAP进行数值模拟,UV-ECAP与常规ECAP相比,载荷有所降低,平均等效应变增大,且等效应变分布均匀性得到提高;分析振幅大小对挤压过程的影响,结果表明,随着振幅的增加,挤压载荷会不断减小,平均等效应变会增大,且等效应变分布均匀性得到提高,当振幅为20μm时,试样获得的载荷和等效应变达到最佳。4.本文采用ECAP模具是自行设计和专门定制的,在压力机上进行ECAP挤压实验,经过一道次后,挤压力变化趋势和模拟载荷-位移变化趋势基本一致,试样变形后几何形状也大致相同,根据试样在单道次和多道次挤压后晶粒细化的大小及分布发现,ECAP实验结果中晶粒细化情况可以验证模拟的等效应变分布规律。