據(jù)介紹，對金屬材料進行嚴重塑性變形可顯著細化其微觀組織，使晶粒細化至亞微米（0.1~1微米）尺度，從而大幅度提高其強度。但進一步塑性變形時，晶粒不再細化，材料微觀結構趨于穩(wěn)態(tài)，達到極限晶粒尺寸，形成三維等軸狀超細晶結構，絕大多數(shù)晶界為大角晶界。
如何突破這一晶粒尺寸極限，進一步細化微觀組織，在繼續(xù)提高金屬材料強度的同時提高其結構穩(wěn)定性，是當今納米金屬材料研究面臨的一個重大科學難題。
研究表明，塑性變形過程中提高變形速率和變形梯度，可有效提高位錯增殖及儲存位錯密度，從而促進晶粒細化進程。為此，盧柯研究組利用表面機械碾磨處理在金屬純鎳棒表層實現(xiàn)了高速剪切塑性變形，這種塑性變形可在材料最表層同時獲得大應變量、高應變速率和高應變梯度。隨著距表面深度增加，應變量、應變速率和應變梯度呈梯度降低，形成呈梯度分布的微觀結構。
納米尺度的層片厚度是超高硬度的本質原因，而高熱穩(wěn)定性源于其中的平直小角晶界和強變形織構。這種新型超硬超高穩(wěn)定性金屬納米結構有望在工程材料中得到應用，以提供其耐磨性和疲勞性能。
