تغییرات خواص مکانیکی با تغییر ابعاد

این مکانیسم‌‌‌‌ها در شکل 1 نشان داده شده و رژیم‌‌‌‌های مربوط به هر کدام در ادامه توضیح داده شده‌‌‌‌اند.

که در آن H سختی، G مدول برشی ماده، b بردار برگرز نابجایی و ν  ضریب پواسان است.

در حالی که برخی از این مشاهدات اولیه، به خصوص سختی و استحکام با مطالعات بیشتر تایید شدند، ثابت شد که برخی دیگر از این رفتارها به دلیل تخلخل بالا در نمونه‌‌‌‌های بالک یا سایر عیوب ساخت بوده و ویژگی‌‌‌‌ ذاتی مواد نانوکریستالی نیست. اما مساله انعطاف‌‌‌‌پذیری همچنان موضوعی است که نیاز به مطالعات بیشتر دارد و با این که بسیاری از مواد نانوکریستالی انعطاف‌‌‌‌پذیری بالایی را که پیش‌‌‌‌بینی شده بود از خود نشان نمی‌‌‌‌دهند و در واقع انعطاف‌‌‌‌پذیری پایینی تحت تنش دارند، اخیرا مثا‌‌ل‌‌هایی از انعطاف‌‌‌‌پذیری خوب همراه با استحکام بالا در تعداد محدودی از موارد دیده شده است.
سه محدودیت اصلی در بحث انعطاف‌‌‌‌پذیری برای مواد نانوکریستالی می‌‌‌‌توان نام برد که شامل موارد زیر هستند: 1- عیوب ناشی از ساخت. 2- ناپایداری نیرو در تنش. 3- ناپایداری جوانه‌‌‌‌زنی و گسترش ترک.

تخلخل یکی از عیوب اصلی به خصوص در روش‌‌‌‌های تراکم با گاز خنثی است. حتی وقتی به چگالی تئوری دست پیدا شود،  ممکن است پیوند بین ذرات کامل نشده باشد. مواد نانوکریستالی که توسط ball – mill پودرها تولید می‌‌‌‌شوند نیز مشکلِ کامل نبودن پیوندها پس از تراکم را دارند. عامل سطحی که برای جلوگیری از جوش سرد در طول ball-mill استفاده می‌‌‌‌شود، اگر بیش از اندازه در سیستم وجود داشته باشد می‌‌‌‌تواند مانع تشکیل کامل پیوندها پس از تراکم شده و بنابراین انعطاف‌‌‌‌پذیری را محدود کند. روش متداول دیگر برای تولید مواد نانوکریستالی، رسوب‌‌‌‌دهی الکتروشیمیایی است که مواد تولید شده با این روش نیز انعطاف‌‌‌‌پذیری پایینی دارند. دلیل این موضوع احتمالا افزودنی‌‌‌‌هایی است که برای رسیدن به ساختار نانوکریستالی اضافه می‌‌‌‌شود. هر چند، مواردی وجود دارد که از این روش استحکام و انعطاف‌‌‌‌پذیری خوبی بدون استفاده از افزودنی‌‌‌‌های آلی گرفته شده است.
گلویی شدن معمولا در تنش بیشینه در طول تست کشش آغاز می‌‌‌‌شود. مقدار تغییر طول یکنواخت به کرنش سختی بستگی دارد به این شکل که کرنش یکنواخت واقعی در یک نمونه استوانه‌‌‌‌ای ϵu=n  است که در آن n ضریب کرنش سختی است. برای یک ماده پلاستیکی ایده‌‌‌‌آل (مثل آلیاژهای آمورف) که در آن‌‌‌‌ها n=0  است، ناپایداری گلویی شدن دقیقا زمانی آغاز می‌‌‌‌شود که تسلیم رخ دهد. این معیار بیان می‌‌‌‌کند که نمونه از نظر مکانیکی تا زمانی پایدار است که نرخ کرنش سختی به سطحی برسد که توسط جریان تنش در آن زمان مشخص می‌‌‌‌شود.  بنابراین موادی با ظرفیت بالا برای کرنش سختی پایدار هستند و موادی با ظرفیت کمتر برای کرنش سختی پتانسیل ناپایدار بودن دارند.
نمودار تغییر طول بر حسب اندازه دانه برای آلیاژها و فلزات مختلفی در شکل 3 نشان داده شده است. آشکار است که برای بسیاری از فلزات با اندازه دانه زیر حدود 30 نانومتر تغییر طول تا شکست بسیار پایین است (به طور معمول 2-3%).

در حالتی که نقص سختی کافی دارد، مکانیسم اورووان اتفاق می‌افتد. در این مکانیسم نابجایی شروع به خم شدن دور نقص می‌کند تا زمانی که بسته شده و بتواند حرکت کند. در این حالت پس از عبور حلقه‌های نابجایی از خود به جا می‌گذارد (شکل‌های 5 و6).