在提高金属材料强度方法方面，晶粒细化是在不影响材料韧性的情况下提高金属强度的最有效方法之一。在诸多通过剧烈塑性变形的晶粒细化工艺方法中，等径角通道挤压技术（ECAE, Equal Channel Angle Extrusion）作为一种典型有效的方法，已被广泛应用于各种金属材料的晶粒细化。纯铜作为一种在各个领域被广泛使用的材料，其晶粒细化一直受到研究者的关注。在本文工作中，为了揭示通过ECAE制备的超细晶Cu的剧塑性流变行为及其本构关系，首先对超细晶Cu在不同应变率下的力学特性进行了研究，然后结合纳米压痕技术对超细晶铜在不同道次下的硬度进行研究分析，研究了不同道次对纯铜热激活体积和应变率敏感性的影响性，对变形机理进行分析，最后为了对这种超细晶Cu的塑性流动本构关系进行研究，首先基于金属塑性流动的热激活位错滑移机理，以典型钢DH36等金属材料塑性流动本构关系研究为基础，再结合超细晶铜Cu的剧塑性流变的特点，获得了DH36钢和超细晶Cu的塑性流动本构关系，本论文研究内容如下：（1）为了测试超细晶Cu在不同应变率下的剧塑性变形力学特性，利用MTS试验机与分离式Hopkinson压杆技术对超细晶Cu材料分别了进行10-3/s和约4,000/s应变率下的力学特性进行了测试，结果表明在10-3/s应变率下，随着挤压道次数的增加，Cu的流动应力呈现先增大而后逐渐减小至稳定状态的趋势，而在约4,000/s应变率的动态加载下，随着挤压道次数的增加，材料的流动行为则表现为逐渐增大进而稳定的趋势。（2）为了研究超细晶Cu硬度与挤压道次、应变率的关系，基于纳米压痕技术，通过应变率阶跃试验，获得材料在不同应变率下的硬度随着道次增加的变化关系，通过对其应变率敏感性以及热激活体积进行分析发现，随着变形的增加，超细晶Cu的应变率敏感性呈现增加的趋势，而热激活体积则是先减小而后趋于稳定的趋势。（3）为了揭示超细晶Cu晶界取向对流动应力的影响，文中基于Gourdet的再结晶以及晶界迁移理论的三参数本构模型推导出流动应力与晶界取向演化、亚晶内位错密度以及晶粒尺度的关系式，揭示了随着大角晶界比例的增加，材料的屈服应力下降，进而对应变率敏感性以及热激活体积的变化趋势进行理论解释。（4）为了研究不同挤压道次下材料的微观结构，基于背散射电子衍射（EBSD, electronbackscattering diffraction）技术，对4种代表道次的试样进行了微观分析，结果显示，随着挤压道次增加到32道次，大角晶界的比例增加到41%，晶粒尺度下降到341nm；而对于具有相同等效变形的试样，晶粒尺度以及大角晶界的比例会严重影响材料的力学性能。（5）为了获得超细晶Cu的剧塑性流动本构方程，首先基于物理概念塑性流动本构理论，结合系统试验与唯象本构方法，对典型金属材料DH-36钢等几种材料的塑性流动本构关系进行了系统研究。然而，通过对这类模型进行理论分析发现，这类物理概念模型并不适用于材料剧塑性变形。为此，文中作者借鉴了这些金属的塑性流动本构关系研究思路和方法，基于纳米压痕试验结果，建立了应变率耦合下的剧塑性变形流动本构关系，通过与试验数据对照，模型预测结果与试验结果吻合良好。