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本文首先研究了高能球磨制备430L不锈钢纳米晶粉末,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和马尔文激光粒度分析仪(MS2000)等手段分析了高能球磨中粉末的晶粒尺寸、颗粒形貌和粒度。采用相同的球磨时间(10h)不同球料比进行了430L不锈钢的球磨实验。研究结果发现:随球料比增大,粉末平均晶粒尺寸迅速减小,球料比从5:1增加到20:1,晶粒尺寸从32nm减小到23nm左右;球料比进一步增大,晶粒尺寸缓慢减小,球料比增大到30:1,晶粒尺寸约为19nm。采用相同球料比(20:1),经过不同球磨时间制备430L不锈钢粉末的实验研究结果表明:球磨初期(0～10h),粉末的晶粒尺寸迅速减小到23nm左右,其后晶粒尺寸缓慢减小,球磨时间达到50h,晶粒尺寸减小到15nm。SEM和MS2000分析结果表明,高能球磨中存在冷焊、断裂和加工硬化现象。粉末粒度的变化可分为四个阶段:即第一阶段,快速增大阶段(0～10h),平均粒度迅速增大到330μm左右,这期间以冷焊作用为主;第二阶段,快速减小阶段(10～20h),平均粒度约为100μm,这期间以断裂作用为主;第三阶段,粒度基本保持不变(20～30h),平均粒度约为98μm,这期间冷焊和断裂作用基本保持动态平衡;第四阶段,缓慢减小(30～50h),平均粒度约为55μm,这期间又以断裂作用为主。本文还研究了纳米430L不锈钢粉末(球料比20:1,球磨时间30h)的SPS放电等离子快速烧结工艺。利用阿基米德排水法、维氏硬度计和MTS810材料试验机等手段分析了不同烧结工艺条件下烧结试样的相对密度、维氏硬度和抗拉强度,采用透射电子显微镜(TEM)观察了试样晶粒尺寸。将430L不锈钢粉末在800～1000℃温度范围内保温3～15min,分析结果显示,同800℃下试样相比较,烧结温度达到900℃时,试样的各项性能都有很大提高,在900℃下保温5min,试样的相对密度、维氏硬度和抗拉强度分别达到96.25%, 255HV和706MPa,而在800℃保温5min,试样的相对密度、维氏硬度和抗拉强度仅为93.83%、167HV和165MPa;温度达到1000℃时,维氏硬度和相对密度分别为501HV和98.72%,但抗拉强度却下降到522MPa;分析还发现,在900℃下保温5min和15min,试样的相对密度分别为96.25%和99.43%;保温时间对试样的抗拉强度影响显著,保温时间延长到10min时,抗拉强度达到最大值713MPa,而后减小。保温时间对试样的硬度影响较小,从3min延长到15min,维氏硬度值变化范围为238～255HV。TEM分析显示,经过SPS烧结后,试样的晶粒长大,平均晶粒尺寸约为144～345nm。由上述研究结果得出:高能球磨制备430L纳米晶不锈钢粉末的合理球料比和球磨时间分别为20:1和20h;采用SPS放电等离子烧结,在900℃下保温5min试样具有较好的性能。