通过形变热处理方法进行晶粒细化是提高金属材料性能的一种重要途径,并在工业生产中得到广泛应用,如传统的轧制、锻造、挤压等塑性加工方法。随着技术的发展,采用大塑性变形方法进行晶粒细化已经可使金属的晶粒尺寸细化至亚微米级,产生了可以制备大块致密材料、工艺简单、成本低廉的超细晶材料制备技术,并受到国内外材料工作者的广泛关注。然而,传统的塑性加工方法的道次变形量及总变形量均有一定的局限,而用于制备超细晶的严重塑性变形方法虽然克服此限制,但变形金属的尺寸较小,使其工业应用受到极大限制。为此,本文提出了一种新的大塑性变形方法——步进式挤轧变形方法,并自主设计制造了实验装置,研究了金属板材在挤轧变形中的变形行为及微观组织演化。本文以厚度为3.000mm的1060工业纯铝板材为实验材料,进行挤轧变形行为及晶粒细化的研究。通过有限元分析及挤轧变形得到了如下结果：对于所选用的材料及变形条件,当步进长度为20mm,推进速度为5.0mm/s时,挤轧变形过程可以顺利进行；在推进速度一定的条件下,当轧辊角速度小于0.68rpm(即角速度为1/14 rad/s)时,变形试样的剪切变形速率与其和轧辊间的摩擦系数以及轧辊的转速成比例,当大于此值时,则仅与摩擦系数相关,而与转速无关；当挤轧变形为4道次,退火温度为200℃C,退火时间为10min时,所获得的晶粒最为细小均匀,其横截面晶粒平均尺寸为9.04μm,纵截面晶粒平均尺寸为12.20μm；当变形道次超过4道次时,样品与轧辊摩擦所产生的热量,影响了材料内部晶粒的进一步细化。本文研究表明：步进式挤轧变形方法可使金属材料连续产生塑性变形,并可使晶粒得到细化。