高氮奥氏体不锈钢具有良好的奥氏体稳定性、综合力学性能、相比传统不锈钢更优异的生物相容性,在骨科、介入科等植入器械中有广阔的应用前景。考虑到作为植入物的高氮钢往往是在冷变形状态下使用,因此需要高氮钢在变形状态下仍具有良好的耐蚀性能与力学性能。针对变形态高氮钢点蚀行为机制不明晰、低氮含量大变形高氮钢耐点蚀能力较差、大变形高氮钢难于进一步强化和变形影响高氮钢腐蚀疲劳等问题,本文选择变形态的高氮奥氏体不锈钢为实验对象,开展如下四个方面的研究工作。1、通过系统的电化学实验表征研究了不同变形量的高氮奥氏体不锈钢的点蚀行为和临界点蚀温度,并研究变形通过影响点蚀行为进而影响临界点蚀温度的相关机制。主要研究结果如下:高氮钢的临界点蚀温度随氮含量的升高而升高。冷变形后,较低氮含量高氮钢的临界点蚀温度显著降低;较高氮含量高氮钢临界点蚀温度开始稍稍升高,大变形后稍稍降低。另外,本论文发现冷变形明显促进较低氮含量高氮钢的点蚀形核;而较高氮含量点蚀形核开始稍有抑制,大变形后明显促进。变形会促进高氮钢的亚稳点蚀生长、亚稳点蚀向稳态点蚀转变过程并抑制再钝化过程。冷变形对高氮钢临界点蚀温度的影响主要与高氮钢的点蚀形核过程相关。2、采用化学方法与电化学方法探究硝酸钝化对大变形高氮钢耐点蚀能力的影响。并从硝酸钝化对钝化膜影响分析相关的机制。主要研究结果如下:硝酸钝化能显著提高大变形高氮钢的耐点蚀能力。硝酸钝化温度越高,大变形高氮钢的耐点蚀能力提高越明显。首次发现75℃是大变形高氮钢硝酸钝化的较适宜温度。并且发现硝酸钝化提高大变形高氮钢耐点蚀能力主要是由于钝化膜中氧化铬层富集及氧化铬层中阳离子空位密度急剧降低,而MnS溶解对大变形高氮钢耐点蚀能力没有影响。此外还发现大变形不利于高氮钢的钝化膜的形成。3、通过调控大变形高氮奥氏体不锈钢中氮化物的析出行为,在保持高氮钢优异的耐腐蚀性能的同时,通过缺陷与第二相复合强化大幅提高其强度。主要研究结果如下:通过单向多道次冷轧,高氮钢获得主要为变形带区、少部分为孪晶区的大变形奥氏体组织,变形带宽度为数百纳米至数微米。低温时效后,大变形组织中析出大量纳米尺寸的球状Cr2N,其分布被约束在变形带范围内,并且变形带外及孪晶区无Cr2N析出。550℃峰时效后,大变形高氮钢保持了优异的耐点蚀能力,而时效条件更苛刻时,Cr2N长大且周围贫Cr程度加剧,耐点蚀能力显著下降。通过调控变形带中纳米尺寸Cr2N的析出,大变形高氮奥氏体不锈钢表现出优异的强化效果。550℃峰时效时,抗拉强度提高了 340 MPa,达到2160 MPa,同时其塑性基本保持不变。4、通过疲劳试验研究冷变形对高氮钢的高周疲劳行为与腐蚀疲劳行为的影响及其相关机制。主要研究结果如下:固溶态高氮钢的耐疲劳性能与耐腐蚀疲劳性能均高于传统316L奥氏体不锈钢。并且提高冷变形程度能够明显提高高氮钢的耐疲劳性能。在适当冷变形范围内,高氮钢在Hank’s溶液中的耐腐蚀疲劳性能有明显提高。进一步提高冷变形量,耐腐蚀疲劳性能则基本保持不变。