不锈钢是一种高技术含量的特殊钢种,其特殊的耐腐蚀、高寿命、耐氧化和高回收利用率决定其在国民经济中占有重要地位并得到广泛应用。不锈钢材料目前采用锻造或轧制方法及随后的再结晶处理来实现晶粒细化,但这种方法很难得到大尺寸的超细组织材料,也很难使晶粒尺寸达到纳米尺度。表面机械研磨处理技术是目前制备表面纳米化晶粒不锈钢材料的主要方法,但由于内部晶粒并未被纳米化,表面纳米层通常稳定性较差,决定了这种表面改性的不锈钢材料的使用性能极易劣化。机械合金化(亦称高能球磨)结合粉末冶金技术被认为是制备高性能超细晶金属／陶瓷复合材料的新方法,已成功制备出超细晶铜基、铝基等金属／陶瓷复合材料。为了提高不锈钢的整体综合性能,本论文采用机械合金化结合粉末冶金技术制备了超细晶粒不锈钢,并利用TiC陶瓷作为第二相颗粒增强相制备了超细晶粒TiC／不锈钢复合材料,系统研究了制备工艺对材料结构和力学性能的影响,重点研究了316不锈钢原材、超细晶不锈钢材料和TiC／不锈钢复合材料的抗氧化性、耐腐蚀性与摩擦磨损性能。本论文的主要工作如下:　　 制备了超细晶粒不锈钢粉体和超细晶粒不锈钢材料。以316不锈钢粉末为原料,采用高能球磨方法制备了不锈钢超细粉体,并用XRD分析、SEM、TEM、BET等技术表征了超细粉末的微观结构,得到最佳球磨工艺；采用放电等离子体烧结(SPS)技术制备了超细晶不锈钢块体材料,并研究了材料的物相组成、显微结构、抗弯强度、弹性模量、硬度、密度,得到优化的烧结工艺。　　 制备了超细晶粒TiC／不锈钢复合粉体和超细晶TiC／不锈钢复合材料。以316不锈钢粉末、钛粉、碳粉为原料,采用高能球磨方法制备了原位生成、晶粒尺寸达到纳米级的超细晶TiC／不锈钢复合粉体,用SPS工艺制备了超细晶TiC／不锈钢复合材料。通过XRD分析、SEM、TEM、BET等技术表征了超细晶复合粉体及其超细晶TiC／不锈钢复合材料的结构特点,并研究了该复合材料的抗弯强度、弹性模量、硬度、密度,分析了高能球磨工艺和SPS条件对复合粉体及其复合材料的物相组成、显微结构和力学性能的影响及规律。　　 研究了超细晶不锈钢及超细晶TiC／不锈钢复合材料的抗氧化特性和氧化机理。采用连续氧化增重法和不连续氧化增重方法研究了超细晶粒不锈钢粉体及其块体材料的抗氧化性能,并用DSC技术研究了超细晶不锈钢粉体的氧化反应动力学,发现超细晶粒不锈钢粉体的氧化活化能由122.6kJ／mol增加到321.06kJ／mol,提高了161.8％。超细晶不锈钢材料在900℃、1050℃下的氧化动力学遵循抛物线规律,其氧化机制以扩散控制为主；在1150℃下长时间氧化,其氧化动力学变为直线规律,氧化控制机制变为界面反应控制,耐氧化能力下降。　　 研究了超细晶不锈钢及其复合材料的耐腐蚀性和腐蚀机理。采用电化学方法研究了超细晶不锈钢和超细晶TiC／不锈钢复合材料在不同电解质中的腐蚀行为,腐蚀电解质包括强酸、弱酸、复合盐类及碱类等,并与316不锈钢原材的耐腐蚀性进行了对比。结果发现,三种材料在氯化铁和盐酸的混合溶液中腐蚀速率最大,在硫酸、硝酸和甲酸等酸性介质中腐蚀速率较大,在NaCl和NaOH溶液中腐蚀速率最小。　　 研究了超细晶不锈钢及其复合材料的摩擦磨损性和摩擦磨损机制。采用对磨磨损方法研究了超细晶粒不锈钢和超细晶TiC／不锈钢复合材料在不同条件下的摩擦磨损特性,并分析了磨损机制。发现超细晶不锈钢和超细晶TiC／不锈钢复合材料的耐磨性能均优于316不锈钢原材,与316不锈钢原材料相比,超细晶不锈钢的磨损率降低了24.4％,超细晶TiC／不锈钢复合材料的磨损率降低了42.3％。316不锈钢原材的磨损主要以粘着磨损为主,超细晶不锈钢的磨损机制主要以犁屑磨损为主、粘着磨损为辅,超细晶TiC／不锈钢复合材料的磨损以疲劳磨损为主。