作为一种新型结构材料,高氮奥氏体不锈钢相比于传统奥氏体不锈钢,具有强度和韧性高、应变硬化能力好、耐腐蚀性能优秀以及磁化性能较低等优势,使其研发和生产成为当前材料界研究的焦点之一,并逐渐在各工业生产领域得到了广泛应用。目前,关于微观结构及实验测试条件等对高氮奥氏体不锈钢力学性能的影响已开展大量的研究工作,但关于固溶、冷轧和热轧这些处理方式对其力学行为的影响却鲜有报道,仍然有待进行深入系统研究。以往这些研究多数只关注高氮奥氏体不锈钢在特定加载应变速率条件下的力学行为,对较宽加载应变速率条件下的力学行为却关注的很少。因此,研究这些处理工艺及加载应变速率对高氮奥氏体不锈钢力学性能的影响不仅能够对高氮奥氏体不锈钢力学行为及相关机制有一个全面而深入的认识,同时也可为其实际应用中的合理使用奠定良好的理论基础。本论文采用1150℃固溶热处理8 h随后水淬的方法,得到具有单相均匀稳定的固溶态高氮无镍奥氏体不锈钢（简称固溶态高氮钢）;分别采用室温和1140℃进行多道次轧制,得到具有不同微观结构及轧制减面率的冷轧态和热轧态高氮无镍奥氏体不锈钢（简称冷轧态和热轧态高氮钢）。使用MTS-810材料测试系统和Agilent-G200纳米压痕仪开展一系列的拉伸实验和纳米压痕实验来对高氮钢的力学行为进行测试,并结合X-射线衍射仪检测、扫描电子显微镜及透射电子显微镜观察等实验手段对高氮钢的相关变形机制进行深入的分析讨论。本文主要的研究内容及研究结果如下所示:1.采用固溶热处理的方法获得具有单一面心立方结构的固溶态高氮钢;分别采用室温和1140℃轧制的方法获得轧制减面率分别为10%、30%和50%的冷轧态高氮钢和轧制减面率分别为30%、70%的热轧态高氮钢。宽加载应变速率范围（10-4S-1-1s-1）的室温单轴拉伸实验发现,相同减面率条件下,随加载应变速率的增加,屈服强度及极限抗拉强度增加,均匀应变及断裂应变呈下降趋势;固溶态高氮钢在整个加载应变速率范围内均保持着较高的强度和较好的塑性。屈服强度的增加是由高储存率或高位错密度位错运动受到的阻碍作用增强引起的,极限抗拉强度略有增加主要来自较高屈服时应变硬化能力较低;均匀应变和断裂应变的降低归因于相邻晶粒协调晶界变形的能力减弱及较低的应变硬化能力。同时发现,相同加载应变速率条件下,随轧制减面率的增加,屈服强度及极限抗拉强度增加,均匀应变及断裂应变呈下降趋势。屈服强度的增加是由晶粒内部空间的减少引起的;极限抗拉强度的增加主要来自较高的屈服强度;均匀应变和断裂应变的降低归因于较低的应变硬化能力。2.通过对固溶态、冷轧态和热轧态高氮钢的塑性流变行为进行分析可知,这种高氮钢表现出明显的两阶段应变硬化行为。利用Ludwigson方程对这种高氮钢的塑性流变行为进行分析,研究两个阶段的应变硬化行为与微观结构、加载应变速率之间的关系。基于Ludwigson方程和Considere塑性失稳准则,分析推导出了最大均匀真塑性应变和应力比（最大真应力/初始应力）与应变硬化指数的关系表达式:ε_U=n₁ σ_U = βσ_0.2（n₁n₂/α）^n₁同时分析讨论了强度和塑性与应变硬化指数之间的关系。3.采用室温轧制的方法获得了轧制减面率为70%的冷轧态高氮钢。使用纳米压痕仪分别对固溶态高氮钢和冷轧态高氮钢（轧制减面率70%）进行蠕变变形行为的研究。实验发现,在保载过程中,冷轧态高氮钢具有明显的蠕变变形行为,而固溶态高氮钢的蠕变变形行为则不明显。主要是因为冷轧态高氮钢微观结构细小,位错在加载阶段的存储密度较高且位错结构非常不稳定,在保载阶段容易快速松弛,产生明显的蠕变塑性变形。固溶态高氮钢由于晶粒粗大,位错在加载和保载阶段会形成一定的缠结,使位错结构的稳定性得到提升,在保载阶段难以快速释放,所以不会产生明显的蠕变变形行为。4.分别对固溶态高氮钢和冷轧态高氮钢（轧制减面率为70%）进行纳米压痕尺寸效应的研究。基于Nix-Gao模型的分析可知,这种压痕尺寸效应与统计存储位错密度、几何必须位错密度及微观结构密切相关。对于固溶态高氮钢,在压痕深度为200-2000 nm范围内观察到的明显尺寸效应主要是由于统计存储位错密度增加的速度小于几何必须位错密度减小的速度而导致。对于冷轧态高氮钢,在压痕深度为200-800 nm范围内观察到的明显尺寸效应主要是由于占主导地位的几何必须位错密度所导致,在压痕深度为800-2000 nm的范围内无明显尺寸效应的主要原因是由于快速增加的统计存储位错密度抵消几何必须位错的减小而导致。