金属钛及其合金的质量轻、比强度高、生物相容性好等良好的性能使得它们在航空航天、船舶、汽车、医疗等各个领域都有广泛的应用。相比于钛合金，纯钛无毒且具有更优异的生物相容性及更好的耐腐蚀性，使得它的应用是不可替代的。然而由于纯钛的强度低，使其应用受到限制。动态塑性变形是在不改变材料成分的情况下，制备大块的超细晶/纳米晶材料从而改善其组织和强度的有效方法。其基本原理是:应变速率的提高会促进塑性变形机制从位错滑移机制向孪生机制转变，从而在动态塑性变形的条件下，在变形材料中引入更多的变形孪晶，获得细化的材料组织。迄今为止，此方法已成功应用于改善面心立方结构的金属的组织和性能。具有密排六方结构的纯钛拥有丰富的孪生系，且孪生对塑性变形的贡献也更显著。若再利用动态塑性变形的特点促进孪晶的生成，可望在在钛中获得更多的孪晶，从而改善其组织，提高其性能，扩展其应用。本研究旨在探索动态压缩变形中钛的组织演变，以帮助我们认识动态塑性变形条件下这种密排六方结构材料的变形行为和性能的演变规律。　　塑性变形的机制直接决定着材料组织的演变，而变形机制本身又受晶粒尺寸、织构（晶粒取向）的影响。本文从变形机制的角度出发，研究纯钛的动态压缩条件下组织演变。主要研究内容和结论如下:　　(1)织构对工业纯钛变形组织演变的影响　　织构是影响变形机制的一个重要因素。通常，研究织构和各向异性的研究者们关注的是不同取向的试样的流动应力的各向异性，或者变形中织构的形成与哪种变形机制有关，试图通过数值模型来了解滑移以及孪生机制对形成的织构的作用。应当看到，由于织构不同导致材料变形中开动的变形机制不同，织构不仅对材料力学性能有重要作用，也会对材料的组织演变起到重要作用。在已有研究工作中，尚缺乏织构对晶粒细化有效性的系统工作。本文通过同一纯钛板上沿轧制方向和板材料法向两个方向的试样，经动态压缩变形至不同累积应变量时的晶粒尺寸、孪晶界分数、织构和相应的硬度的变化，探讨起始织构对动态压缩变形晶粒细化的有效性以及晶粒尺寸、织构对材料硬度的影响。发现:相同变形条件下，初始压缩方向靠近[0001]方向的试样能产生更多的孪晶，从而可以被更快地细化。原因是此取向的晶粒的滑移系开动困难。　　(2)纯钛动态压缩变形过程中剪切带组织特征　　通常，随着压缩应变量的增大，材料会出现剪切失效。与准静态压缩相比，动态压缩更容易形成剪切带。而由于摩擦力的存在，常规压缩变形的圆柱形试样中的应变分布是不均匀的，造成变形后试样内不同位置处的晶粒尺寸和储存能不同。变形后的试样中因而可同时存在粗晶区和超细晶区。这会使后续的动态压缩变形中，剪切带在粗晶区区和超细晶区表现出不同的行为。大部分高应变速率下纯钛中剪切带的研究集中在采用特殊设计的帽形试样上，其变形是典型的简单剪切变形，并且针对的都是粗晶材料。对超细晶基体中形成的剪切带研究缺乏。而超细晶钛的应变硬化能力和率敏感性更低，应更容易形成剪切带。大量对钛的动态变形中产生的剪切带的研究都关心的是晶粒细化机制，对织构演变的研究屈指可数。本文利用EBSD技术系统研究了圆柱形密排六方结构钛试样在动态压缩过程中形成的剪切带内外的组织，主要围绕织构的演变展开研究。研究发现:变形过程中，剪切带外基体中形成稳定的压缩变形织构，这种织构对基面滑移有利;而剪切带内形成强的剪切织构，这种织构有利于柱面滑移。　　(3)纯钛动态压缩变形中的孪生行为与晶粒尺寸的关系　　晶粒尺寸是影响变形机制的主要因素之一。前期人们对钛在各种塑性变形过程中的组织演变的研究中发现，作为密排六方结构的材料中的一种主要变形模式的变形孪生只在变形的初期形成;随着应变量的增大，晶粒被不断地细化，变形孪生不再发生;在晶粒尺寸小于1μm的超细晶钛中没有发现变形孪晶。考虑到孪晶对协调方向的变形的重要性，以及同样可以协调方向变形的柏氏矢量含有方向分量的位错较难开动的事实，很难理解如果在超细晶钛中没有变形孪生，方向变形靠什么机制来协调？本文利用新近发展起来的SEM-TKD(透射菊池衍射分析)技术对大应变量的动态塑性变形纯钛试样进行观察，利用常规EBSD技术对小应变的试样进行分析以及利用高分辨TEM对位错类型进行观察，研究超细晶钛中的孪生机制的作用及变形模式的转变。研究发现:与一般研究结论不同，变形孪生在超细晶钛的变形和进一步细化中仍然起到重要的作用。前人研究中发现的在粗晶材料中孪晶生成率随晶粒尺寸的减小而单调地降低的规律，在晶粒尺寸小于1μm的超细晶尺度范围内仍然适用;同时，随着晶粒尺寸的减小，柏氏矢量含有方向分量的位错密度增加，也就是说柏氏矢量含分量的位错滑移对总变形的贡献增加，这意味着变形机制向着含分量的位错滑移的转变。