本文通过对Fe-21Cr-17Mn-2Mo-0.21Nb-0.83N高氮奥氏体不锈钢冷变形强化机制的实验研究,发现该类材料形变强化主导机制受控于形变孪晶的不断细化。形变孪晶随冷变形程度的加剧,发生持续细化的主要原因是,试验钢具有高浓度氮元素固溶在奥氏体晶格间隙位置,提高了电子浓度,显著降低堆垛层错能,利于产生孪晶；另外,氮原子电子结构特点,提高了金属键能,易于形成SRO偏聚畴,产生短程有序结构,使位错运动以平面滑移为主导,位错运动过程中产生的大量肖克莱不全位错,是孪晶的形核源。按照一般性的金属形变强化机制,变形强化主要是由于位错密度提高,或是形变诱发马氏体相变所致。卢柯等在对金属铜形变强化后导电性能的研究中发现,大量纳米尺度的孪晶形成,是形变强化的主导机制。然而,对于合金材料而言,有没有形变诱发孪晶细化的机制,孪晶界结构特点对于强化作用的影响等,还有待进一步探索。本文选用的试验钢属高氮奥氏体不锈钢。经固溶处理后,显微组织中呈现出大量的退火孪晶,在此显微结构基础上进行不同程度的冷变形,结果发现,随变形量的增加,孪晶数目不断提高,孪晶片宽度逐渐减小,形变诱发主孪晶和共轭孪晶(次生孪晶),尺寸细化到10nm左右,形变显微结构形成以孪晶形态为主的微观结构形式。而且,变形导致强度的提高与试验钢孪晶片的细化程度呈线性增长。形变诱发孪晶细化是材料强度提高的主导因素。通过试验钢大变形诱发纳米尺寸孪晶片高分辨图像的测试分析,发现在孪晶界面上存在氮元素偏聚,加强了孪晶界的强化效果。在冷变形55%的情况下,材料抗拉强度可达到1900MPa,并保持了延伸率大于10%的塑性。究其原因,是形变诱发孪晶细化产生强化作用的同时,孪晶形成也诱发了材料的塑性。这一性质十分重要,为研发大尺寸具有纳米结构的工程结构材料提供了诱人的前景,意义重大。