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316L不锈钢经超声喷丸处理后,表面晶粒细化至纳米级,形成一层纳米层。应用透射电子显微镜、扫描电子显微镜以及纳米压痕仪分析了纳米层的微观结构和力学性能。透射电子显微镜结果表明:纳米层的晶粒为取向随机的等轴晶,其直径为8nm左右;试样经扫描电子显微镜原位拉伸试验观察证实,纳米层能有效的阻滞材料内部滑移带的发展,因而导致材料屈服应力明显增加;通过纳米压痕实验得到纳米层与基体的弹性模量、硬度等力学性能参数。