相对于传统的粗晶材料而言，纳米晶体材料具有高强度高硬度的特点，但是同时又表现出很低的延展性和断裂韧性，这已然限制了纳晶材料的推广和应用。这与传统意义上的Hall-Petch关系理论认为的纳晶材料理应具有高强度高塑性的观点是不相符的。诸多研究表明纳晶材料剪切带的形成和发展是导致其韧性降低，材料过早失效的主要原因。本课题主要研究了最细小晶粒(晶粒直径为2～4nm)对于纳米晶体材料力学性能的影响，所做工作具体如下:　　(1)深入了解了剪切带的演化发展过程，总结了目前有关高强度、高韧性纳米晶体材料的出现，在此基础上提出了最细小晶粒(晶粒尺寸为2-4nm)能够有效地抑制剪切带发展，提高断裂韧性的设想。　　(2)研究了基于位错理论的晶界滑移机制对纳晶材料断裂韧性的影响，晶界位错由裂纹尖端处发射，沿晶界滑动并在三晶交处堆积。位错发射过程中可以对裂纹产生屏蔽作用，提高材料断裂韧性;　　(3)建立了基于最细小晶粒存在的纳晶材料分布模型。在该模型中晶粒包含两种形式:普通纳晶晶粒（晶粒直径在10-100nm之间）和最细小晶粒。　　(4)研究了最细小晶粒的存在对晶界滑移机制的促进作用，最细小晶粒的存在促进了位错的发射能力和堆积能力，从而显著提高纳晶材料的断裂韧性。　　根据以上研究工作，得出的结论如下:　　(1)当晶粒尺寸较小时(一般低于10nm)，基于位错理论的晶界滑移机制对纳晶材料断裂韧性具有较为明显的影响，最高可增韧30％;但是随着晶粒尺寸的增大，单一的晶界滑移机制就不能用于解释高强度高韧性纳晶材料的出现。　　(2)当最细小晶粒存在于三晶交处时，非晶晶界上会堆积多个位错;并通过拉盖尔多项式计算了晶界位错之间的距离。　　(3)三晶交处的最细小晶粒可以有效地堆积晶界位错，晶界上位错的个数受到晶界堆积位错能力和发射位错能力的共同影响。计算结果表明，晶界堆积位错的能力与最细小晶粒的尺寸有关，最细小晶粒的尺寸越大，堆积位错的个数越少;晶界发射位错的能力与普通晶粒尺寸有关，普通晶粒尺寸越大，发射位错个数越多。　　(4)通过对比基于最细小晶粒存在的纳晶材料有效应力强度因子K*IC和无位错影响的应力强度因子KIC，发现:在普通晶粒尺寸大于10nm的情况下，由于最细小晶粒的存在，纳晶材料的断裂韧性最高可提高100％，而且具有尺寸效应，随着普通晶粒尺寸的增加而减小;　　(5)最细小晶粒的存在，有效抑制了晶间裂纹的产生和发展，使得相邻裂纹无法连接在一起，防止了局部软化和剪切带的产生，大幅提高了纳晶材料的断裂韧性。本文提出的包含最细小晶粒的复合模型为高强度高韧性纳晶材料的制备提供了理论支持，对纳米晶体材料的研究指明了一个方向，具有一定的理论参考价值。