FeCrAl不锈钢具有优异抗高温氧化性能和较低热膨胀系数,是生产汽车尾气净化器载体的理想材料。但由于FeCrAl不锈钢中Al含量较高,生产中凝固成型控制困难,锻造轧制易开裂。这严重制约了我国汽车尾气净化器的研发和生产。为此,本文主要从以下五个方面对FeCrAl不锈钢相析出及形变机理进行了研究:（1）平衡凝固相变研究;（2）非平衡凝固过程AlN的析出机制研究;（3）α’相析出行为研究;（4）动态再结晶行为研究;（5）动态应变时效行为研究。采用Factsage相图计算和热膨胀实验相结合的方法,研究了 FeCrAl不锈钢在平衡凝固和冷却过程中的相变和析出行为。基于相图计算结果,确定了完整的平衡相转变路径。结合垂直截面图与等温截面图分析发现,在冷却过程中,（Fe,Cr）7C3的析出主要受到Cr、Al和C含量的影响,Al含量的降低或Cr含量的增加会缩小（Fe,Cr）7C3的相稳定温度区间。Al含量的增加会减小σ的相稳定温度区间。FeCrAl不锈钢的平均线膨胀系数会因α’相的存在而降低,因（Fe,Cr）23C6的析出而升高。通过定向凝固实验和热力学、动力学计算,研究了冷却速率对FeCrAl不锈钢非平衡凝固过程中AlN夹杂物析出的影响。利用场发射扫描电子显微镜的Feature功能,研究了不同冷却速率下析出的AlN夹杂物的数量和尺寸。分别建立了 Ohnaka扩散-AlN析出耦合模型和溶质微观偏析有限差分法-AlN析出耦合模型,确定了 AlN颗粒的生长机理。结果表明,AlN在固液两相区析出。随着冷却速率的增加,AlN颗粒尺寸减小,颗粒数量增加,但体积分数变化不大。在凝固过程中,AlN开始析出后氮含量随冷却速率的变化而显著变化。增加冷却速率和降低钢液中的氮含量会缩短夹杂物的生长时间,从而减小FeCrAl不锈钢中析出的AlN粒子的尺寸。在凝固过程中,随固相分率的增加,在液相中氮、铝和铬的偏析度降低,在固相中铝和铬的偏析度升高。固相中氮的偏析度首先升高,并在AlN夹杂物开始析出后降低。通过热力学分析及三维原子探针仪和纳米压痕实验对FeCrAl不锈钢475℃下α’相析出行为进行了研究。原子探针及热力学分析表明,纳米尺度的α相和α’相的分离是导致FeCrAl不锈钢在475℃下等温时效强化的主要机制。FeCrAl不锈钢中析出的α’相呈弥散的独立球状粒子。α’相中心区域Cr含量随475℃下时效时间的延长而升高,Al原子强烈的分配至富铁相中。稀土 La元素可在时效过程中富集于α’相的周围,抑制α’相的析出。纳米压痕实验表明,随475℃下时效时间的延长,FeCrAl不锈钢的硬度和弹性模量均有所升高。使用Gleeble-3500热模拟机进行高温压缩实验对铸态FeCrAl不锈钢的动态再结晶行为进行了研究。通过对真实应力-应变曲线的回归分析得到发生动态再结晶的表观激活能为300.19 kJ/mol,构建了相应的本构方程及相关热物性参数与Z因子的函数关系。采用改进的Avrami模型建立了动态再结晶的动力学模型。结合压缩试样微观组织分析发现,动态再结晶晶粒的体积分数随应变的增大而增大;在固定变形温度下,达到相同动态再结晶体积分数所需的应变量随应变速率的增大而增大;动态再结晶晶粒尺寸随温度的升高或应变速率的降低而增大。微观结构观察还表明,连续动态再结晶是FeCrAl不锈钢发生动态再结晶的主要形核机制。通过单向拉伸实验对FeCrAl不锈钢在室温至600℃温度区间的变形性能进行研究。结果表明,应变速率为3.333×10-4 s-1,形变温度为200℃～400℃条件下,动态应变时效发生。抗拉强度呈现负应变速率敏感性。应变速率一定时,随温度的升高,应力-应变曲线依次出现A、A+B、B、C+D、C型锯齿波。应变速率降低会使动态应变时效温度区间向低温区移动。采用描述性统计方法对FeCrAl不锈钢发生动态应变时效时应力降特征进行了描述。根据McCormick模型对动态应变时效过程中溶质原子迁移的有效激活能进行计算,确定了置换原子Al与位错的交互作用是导致FeCrAl不锈钢发生动态应变时效现象的主要原因。