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金属纳米材料的光、电、声热磁等物理性能与组成金 属纳米材料的化学成分和结构具有密切关系，因此确定金属纳米材料的元素组成，小金属，纳米材料的形象分析，探讨金属纳米材料优异性能，是纳米材料研究的重要内容。方法主要有x-射线粉末衍射谱、能谱分析、x射线光电子能谱、紫外线可见分光光度计、电子显微镜等。
许多纳米纯金属的室温硬度比相应的粗晶高2～7倍。随着晶粒的减小，硬度增加的现象几乎是不同方法制备的样品的一致表现。早期的研究认为，纳米金属的弹性模量明显低于相应的粗晶材料。例如，小金属铋，纳米晶Pd的杨氏和剪切模量大约是相应全密度粗晶的70%。然而，最近的研究发现，这完全是样品中的缺陷造成的，纳米晶Pd和Cu的弹性常数与相应粗晶大致相同，小金属锑，屈服强度是退火粗晶的10～15倍。晶粒小子50nm的Cu韧性很低，总延伸率仅1%～4%，晶粒尺寸为 110nm的 Cu延伸率大于 8%。从粗晶到 15urn，小金属，Cu的硬度测量值满足 HallPetch关系;小于15nm后，硬度随晶粒尺寸的变化趋于平缓，虽然硬度值很高，但仍比由粗晶数据技HallPetch关系外推或由硬度值转换的估计值低很多。不过，纳米晶Cu的压缩屈服强度与由粗晶数据的HallPetCh关系外推值和测量硬度的值(Hv/3)非常吻合，高密度纳米晶 Cu牙D Pd的压缩屈服强度可达到 1GPa量级。
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