近几年来，我们发现了大量关于纳米晶金属力学性能的研究。纳米晶金属的力学性能表征和测试手段也是层出不穷。随着纳米晶金属制备技术的不断进步，材料的晶粒尺寸、结构和纯度都可以实现精密控制和不断优化，这就为纳米晶金属力学性质的研究与发展提供了很好的技术支持，基于这一背景，我们通过实验合成不同晶粒尺寸范围和结构的纳米晶Cu并对其力学性质进行研究，从而进一步分析纳米晶金属在不同条件下的变形机理，最终为纳米晶金属的应用提供理论支撑。为了达到上述目标，我们的具体工作如下：1.不同晶粒尺寸的纳米晶Cu分别由磁控溅射和电刷镀技术制备。我们利用实验材料，设备，并进行了实验参数的优化，从而实现了纳米晶Cu晶粒尺寸的控制。对于电刷镀制备纳米晶Cu，通过控制电流密度和Cu离子的浓度，可以控制晶粒尺寸的范围非常广，制备出了不同晶粒尺寸的纳米晶Cu试样，并可以控制孪晶的生长。对于磁控溅射制备纳米晶Cu，通过改变溅射功率，溅射气压，可以把晶粒控制在更小的范围内。不同纳米材料的微观结构和晶粒尺寸是通过透射电子显微镜进行观察的。2.我们将用电刷镀制备好的~59nm，~120nm和~200nm的纳米晶Cu进行拉伸试验，通过对不同拉伸速率下的应力应变曲线的分析，我们可以知道纳米晶Cu的弹性，塑性与应变速率与晶粒尺寸的关系，通过对拉伸后形貌与断口形貌的分析可知：纳米晶Cu的断口有明显的韧窝形貌，为塑性断裂。韧窝的形貌与断裂的方式与晶粒尺寸与应变速率有着紧密的联系。3.我们对晶粒尺寸从~22nm到~210nm的纳米晶Cu进行深度敏感纳米压痕实验，利用Berkovich压头并将应变速率控制在0.004s-1，0.04s-1和0.4s-1。我们利用激光共聚焦显微镜观察压痕后的形貌并测量变形后的深度变化。我们建立了三个实验参数(hb，hi和hd)来表征在应变速率和晶粒尺寸影响下的变形程度。从而探究应变速率和晶粒尺寸和压痕后形貌之间的关系。为纳米压痕计算材料的硬度与弹性模量提供理论指导。4.我们对~10nm和~23nm Cu利用纳米压痕仪进行蠕变测试。应变速率控制从4×10-1s-1变到4×10-3s-1。通过分析我们知道：小晶粒尺寸试样在高应变速率下蠕变应变速率要大。是由于在这种条件下，加载阶段会存储大量的位错，从而影响保载阶段的蠕变行为。另外，通过将实验所得蠕变应变速率和理论蠕变应变速率进行比较，可以看出~10nm Cu所存储的位错将会很快被吸收，从而使得晶界滑移和Coble蠕变控制蠕变过程。对于~23nm Cu，蠕变过程则是由起初的位错运动和之后的晶界滑移所主导。