超细晶材料具有优异的力学性能,在保持韧性的同时,具有较高的强度,是近年来材料科学领域研究热点之一。反复镦挤(Cyclic Channel Die Compression, CCDC)和等径角挤压(Equal-Channel Angular Pressing, ECAP)都能够在不改变材料横截面积的情况下使变形试样积累较高等效应变,从而使块体材料的微观组织得到有效细化。根据该特点,将反复镦挤和等径角挤压工艺结合,提出CCDC—ECAP复合挤压大塑性变形工艺来制备超细晶材料的新思路。基于有限元数值模拟技术,分别对等径角挤压及复合挤压过程中应力场、应变场、金属流动速度场、挤压力等问题进行了分析,研究发现,经过复合挤压二道次以后,试样的最大等效应变能够达到10.1,而单一的ECAP二道次挤压效应变为7.82。且通过CCDC—ECAP变形后,等效应变分布比单一的ECAP变形要均匀。利用三维有限元模拟软件DEFORM-3D平台,建立等径角挤压、复合挤压三维有限元模型,分别对等径角挤压和复合挤压进行了2个道次的模拟分析,进一步探索6061铝合金在复合挤压法制备块体超细晶过程中的变形行为,弄清楚了6061铝合金在复合挤压时的等效应力、等效应变、金属流动特点、大小和分布以及它们对制备超细晶铝合金的影响。由等效应力和应变分布情况分析了在变形过程中出现裂痕甚至断裂的原因,分析发现,在CCDC-ECAP变形中,在工件前端应力较为集中,变形区存在较大的拉应力,由此推测出多道次复合挤压变形后工件前端会出现裂纹甚至断裂,可以再加工道次之间采取去应力退火及减小试样与模具之间的摩擦来解决试样在变形中断裂的问题。对350℃×2.5h均匀化退火的6061铝合金分别进行了2道次等径角挤压及复合挤压实验,测量了复合挤压两个道次的挤压力,发现计算的挤压力同测量的挤压力非常相近,说明计算过程选取的参数较为准确,为模拟过程中的摩擦系数、挤压速度等参数的选取提供了实验支持。通过分析两种变形工艺路线可知,CCDC-ECAP工艺在晶粒细化效果方面好于ECAP,二道次变形后,有部分晶粒尺寸接近3μm。同时在提高屈服强度等方面也较ECAP有效,CCDC—ECAP挤压一道次后屈服强度发生了明显的增长,由86MPa增长到124MPa,增长了约1.5倍。随着挤压道次的增多,硬度和强度呈上升趋势,经过四个道次挤压后,屈服强度增至245MPa。对6061铝合金进行一道次大塑性复合挤压变形微观组织演变有限元模拟,发现经过一个道次的大塑性CCDC—ECAP复合挤压变形后,试样积累了大的塑性应变,原始粗晶沿变形带破碎,晶粒尺寸得到细化,但是效果不明显,可以通过多道次的大塑性复合挤压来制取块体超细晶铝合金。与ECAP变形工艺相比,CCDC-ECAP工艺路线在细化晶粒与提高力学性能方面为较为优异。CCDC-ECAP工艺路线将是可作为后续深入研究中优先考虑的复合挤压加工工艺路线。