高硼不锈钢具有优异的屏蔽中子、α、β、γ等射线的特殊功能,兼具耐蚀性好、使用温度高、成本相对较低等优点,是核工业乏燃料贮存格架、贮存容器和运输容器等必备的关键材料,业界渴求硼含量更高、力学性能更好的不锈钢实现密集存储。此前,高硼不锈钢研究工作主要集中在硼化物对力学性能、耐蚀性、屏蔽性能、焊接性能的影响方面。而由于钢中硼化物与基体晶体学特性的巨大差异,并与γ-Fe形成低熔点共晶,引起热加工困难、成品率低、力学性能下降,一直是高硼不锈钢开发应用的主要阻碍和瓶颈。本文分析认为对粉末冶金高硼不锈钢烧结行为及其热变形行为,致密化机理和热加工过程中组织结构演化规律开展系统深入的研究工作,是高硼含量不锈钢发展进步的核心问题。针对上述问题,本文研究了利用粉末形变热固结法制备高硼不锈钢复合板的技术路线,并提出一种在热模拟试验机上实现粉末形变热固结的模拟试验方法。对其中涉及的粉末冶金高硼不锈钢的致密化行为、热变形行为、粉末形变热固结模拟开展了系统的试验工作和理论分析,主要研究内容与研究结果如下:利用热压烧结制备致密高硼不锈钢,系统分析了高硼不锈钢气雾粉的组织结构特征及其烧结致密化过程中的组织演变规律。发现烧结过程中无相变发生,组织主要由正交晶系的M2B型硼化物和基体γ相构成。硼化物在烧结过程中发生Ostwald熟化,其尺寸和形貌随烧结温度变化显著。烧结体中存在奥氏体尺寸形貌明显不同的两种区域:等轴晶区和非等轴晶区,二者分别通过动态再结晶和枝晶长大形成。试验结果表明在1150°C-30min-30MPa氩气保护环境下烧结可获得强度为862MPa,硬度为305HV的致密高硼不锈钢,而且延长烧结时间可以改善塑性。利用热压烧结制备的致密高硼不锈钢块体材料进行热压缩试验,研究950~1150°C和0.01~10s-1范围内高硼不锈钢热变形行为和硼化物在其中的作用,以及组织演变规律。真应力-真应变曲线表明,在1100°C上下硼化物对高硼不锈钢变形抗力的作用呈现出截然相反的现象。变形温度低于1100°C,硼化物有颗粒强化作用;而当温度高于1100°C,硼化物对材料强度反而表现出恶化作用,应力水平远低于不含B的普通304不锈钢。高硼不锈钢表观热变形激活能和表观应力指数9)分别为355kJ/mol和3.2,远低于不含B的普通304不锈钢。热加工图表明最优的加工温度为950~1150°C,加工速率为0.01~0.6s-1。在失稳区,除了空洞还有裂纹生成。此外,热变形后硼化物发生转动,其生长方向倾向于与轧制方向平行,进而形成择优取向。率先提出并运用了一种在热模拟试验机上实现粉末形变热固结的模拟试验方法,解决以往小比例样品试验热变形控制精度差,难以模拟工程实际条件的问题。研究发现高硼不锈钢在1150°C温度、0.01~10s-1应变速率、50%压下量下,可获得接近完全致密块材。该试验结果证实热变形应变速率对形变热固结致密度没有显著影响,并发现应变速率引起的加工硬化差异显著影响粉体颗粒变形程度。此外,还发现塑性变形引起硼化物异常长大。成功地通过粉末形变热固结法获得高硼不锈钢复合板,其高硼不锈钢芯层与316L覆层复合率高,对裂纹扩展有很好的抑制作用,而且复合板的延伸率也可提高至20%左右。硼化物的Ostwald熟化过程应该主要由溶质原子沿着晶界的扩散过程控制,服从t1/4规律。本文提出的粉末形变热固结法制备高硼不锈钢复合板新型技术路线,拓展了我国高硼不锈钢的加工技术体系。其相关基础研究结果深化了高硼不锈钢形变热固结及热变形过程所涉及的组织结构演变规律、致密化机制、热变形行为等理论问题的认识,对我国高硼不锈钢的设计和生产提供理论依据和技术指导,具有重要的工程实践意义。