本研究以制备力学性能优异的不锈钢块材为目标。通过高能球磨制备纳米晶粉体，并利用放电等离子烧结技术（Spark Plasma Sintering，SPS）制备出了高致密度、高强韧性的奥氏体不锈钢块体材料。使用高能球磨机对304L粉体，于1h、5h、10h、15h、20h、25h一系列不同球磨时间进行研磨细化。本文通过X射线衍射（XRD）对球磨粉体进行晶粒尺寸及物相分析，利用扫描电子显微分析（SEM）对球磨粉体的颗粒尺寸、形貌进行观察，研究了球磨时间对球磨粉体的影响。球磨过程中，304L粉体发生马氏体相变，晶粒细化到纳米级，球磨粉体颗粒为细小片状颗粒组成的微米级多层片状结构。使用高能球磨1h制备的304L纳米晶粉体，分别在850°C、900°C、950°C、1000°C、1100°C经SPS（保温5min）烧结制备块体材料，并使用不同球磨时间制备的纳米晶粉体在950°C SPS烧结。分别借助XRD、透射电子显微镜（TEM）对烧结体进行物相的定性分析和微观结构研究，利用SEM对拉伸试样的断口形貌进行观察。通过密度测量、硬度测试与拉伸试验对其致密度、维氏硬度、抗拉强度、屈服强度、延伸率等重要力学性能指标进行研究。SPS烧结过程中，球磨粉体中的马氏体转变为奥氏体，最终得到亚微米级奥氏体不锈钢块体材料。球磨1h粉体的950°C烧结体相对密度达到99.11%，基本实现完全致密化，相对于标准熔炼退火态304L，其硬度、屈服强度和抗拉强度分别提高了21%、100%和27%，具有较优异的力学性能。