在工业领域中管件往往因内表面磨损、腐蚀等失效。管件往往通过内表面改性,以提高其强度、耐磨性、耐腐蚀性等。然而,现有的内表面改性手段,诸如复合嵌套、喷涂以及电镀等,存在工艺复杂、成本高、改性层与基体结合不牢固等问题。表面纳米化是近年新兴的表面改性技术。通过在样品表面制备纳米结构表层,大幅提升材料表面的强度、硬度、耐磨性以及化学活性。其中表面塑性变形法工艺简单、成本低廉,呈梯度分布的硬化层与基体结合良好且不改变化学成分。迄今,大量研究集中于板材和棒材,而对管件内表面关注较少,因此,本论文旨在开发新的内表面纳米结构表层的制备技术,选择具有广泛应用背景的奥氏体不锈钢,运用X-射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等结构表征技术研究其微观结构,并测试内表面的硬度、硬度梯度以及表面粗糙度。获得如下成果:1)开发出点接触、高速表面塑性变形技术-管件内表面碾磨技术（Pipe inner-surface grinding）。PISG可以产生:高剪切应变（>10）,高应变速率(¹0⁴ s^-1),高应变梯度(>0.5μm^-1)的表面变形。2)PISG在AISI 304不锈钢管内表面制备出单相纳米结构奥氏体表层和呈梯度分布的硬化层。表层晶粒被细化至20 nm,硬度提高至基体的2倍以上,硬化层厚度可达800μm。3)建立了AISI 304不锈钢微观结构演化至纳米尺度的一般过程。随着塑性变形的增加,微观结构演化经历如下4个阶段:i)位错滑移主导,形成平面型位错列;ii)变形孪晶主导,孪晶交叉以及变形导致的马氏体相变;iii)剪切带主导,剪切带的萌生、发展以及剪切带内部结构演化;iv)纳米晶形成。