纳米稀土金属与合金由于比表面积和晶界面积的显著增加，使其在晶体结构、热力学及相变特性、功能特性、力学性能等方面均显示出与传统稀土材料明显不同的特点。对纳米尺度下稀土金属和稀土合金结构和性能的认识是研究和开发具有高性能的新型纳米稀土材料的关键所在。本文利用惰性气体蒸发-冷凝法和放电等离子烧结(SPS)技术，制备出了系列纯稀土金属的纳米粉末和纳米晶块体，并对其物性、热力学特性及力学性能等参量进行了测试和分析；利用本研究组研发的创新技术路线：合金铸锭均匀化处理→高能球磨制备非晶合金粉末→SPS致密化与晶化，制备出了致密、单相的纳米晶SmCo3，Sm2Co17和SmCo9.8合金块体材料，并对系列纳米晶Sm-Co合金的晶体结构、相稳定性、相转变规律及性能进行了研究。　　 利用惰性气体蒸发-冷凝法，制备出了纯稀土Sm、Dy、Er、Nd、Tb、Gd的纳米粉末，其中，除了Sm纳米颗粒具有密排六方和菱方两种晶体结构外，其它5种稀土纳米粉末都具有单一的密排六方晶体结构。利用SPS技术首次制备出了系列纯稀土金属的超细纳米晶块体材料，测定了系列纯稀土纳米晶块体的物性、热力学特性和力学性能，并分别从纳米尺度效应的物理本质上解释了纳米稀土金属的基础特性相对于同种粗晶材料发生显著变化的原因。　　 制备出了致密、单相的纳米晶SmCo3合金块体，对其晶体结构和磁性能的研究表明，纳米晶SmCo3合金具有单一的Be3Nb型菱方晶体结构，其矫顽力达到33kOe，剩磁和饱和磁化强度的比值（Mr/M50kOe）达到0.8。发现了纳米晶SmCo3合金在500-575K范围内由弱铁磁性向强铁磁性状态转变的反常磁化现象。利用第一性原理计算研究了纳米晶SmCo3合金的磁性能，结果表明，与同成分粗晶合金相比，由于纳米晶合金晶粒尺寸显著减小使单胞体积发生膨胀，导致晶胞中原子占位及原子间距发生改变，增强了原子间的交互作用，使纳米晶SmCo3合金的磁性能显著提高。　　 制备出了致密、单相的纳米晶Sm2Co17合金块体，对其晶体结构、相稳定性、相转变规律及磁性能的研究表明，纳米晶Sm2Co17合金在室温下具有Th2Ni17型密排六方晶体结构，与传统粗晶合金室温下具有Th2Zn17型菱方晶体结构明显不同，表明在一定纳米尺度下，Sm2Co17合金的高温相能够在室温下稳定存在；随纳米晶粒尺寸增大，合金发生由2:17H相向2:17R相的转变，原因是伴随纳米晶粒长大，晶界原子对体系结构和能量状态的作用减弱，引起系统吉布斯自由能的变化而使相的稳定性发生改变。与粗晶合金相比，单相纳米晶Sm2Co17合金具有更加优良的磁性能主要是大量纳米晶界对磁畴壁产生钉扎效应以及纳米晶粒之间交互作用的结果。　　 制备出了致密、单相的纳米晶SmCo9.8合金块体，对其晶体结构、相稳定性、相转变规律及磁性能的研究表明，纳米晶SmCo9.8合金在室温下具有TbCu7型密排六方晶体结构。SmCo9.8相只能在晶粒尺寸小于10nm时才能稳定存在，伴随纳米晶粒长大，SmCo9.8将向Sm2Co17(2:17H)相发生转变，这种相转变的本质原因同样是纳米尺度效应使合金体系的吉布斯自由能发生改变，导致SmCo9.8相失稳而向自由能较低的Sm2Co17相发生转变。纳米晶SmCo9.8合金的磁性能不高是由于合金体系中含有少量的非晶组织所导致的。