纳米金属材料是形成纳米晶粒的金属与合金。具有晶界比例，比表面能，表面原子比例大等特点。粒径由100nm降至5nm，颗粒表面能与总能量之比由0.8%增至14%，晶界比例由3%增至50%，表面原子的比例增至40%，2nm时增至80%。具有特异性能:纳米可提高燃烧效率；含1.8%C的钢，纳米晶断裂强度可达4800MPa。
纳米固体中的原子排列既不同于长程有序的晶体，也不同于长程无序、短程有序的“气体状”固体结构，是一种介于固体与分子间的亚稳中间态物质。因此，一些研究人员把纳米材料称之为晶态、非晶态之外的“第三态晶体材料”。正是由于纳米材料这种特殊的结构，使纳米材料科学与技术之产生四大效应，即小尺寸效应、量子效应(含宏观量子隧道效应)、表面效应和界面效应，从而具有传统材料所不具备的物理、化学性能，表现出独特的光学、电学、磁学、催化、化学特性和超导性能等特性，使纳米材料在国防、电子、化工、冶金、轻工、航空、陶瓷、核技术、催化剂、医药等领域具有重要的应用价值。
由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对纳米颗粒而言，尺寸变小同时其比表面积显著增加，从而产生一系列新奇的性质。例如米颗粒对光吸收显著增加，与大尺寸固态物质相比纳米颗粒的熔点会显著下降，例如，2nm的金属颗粒熔点为600K，随着粒径增加，熔点迅速上升，块状金属为1337K。还有，小尺寸的纳米颗粒磁性与大块材料有明显的区别。一般固体的热运动于晶格振动，固体本身并不运动。而对于纳米金属粒子，除了晶格振动以外，颗粒整体也振动，结果使纳米金属粒子比导体中的电子自由程小，其磁畴比强磁性物质的磁畴小，有时甚至小于磁畴，从而呈单磁畴结构。

合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。
合金是宏观均匀，含有金属元素的多元化学物质，一般具有金属特性.任何元素均可采用作合金元素，但大量加入的仍是金属.组成合金的基本的、独立的物质称组元，或简称为元.由两个组元组成的合金称为二元合金，由三个组元组成的合金称为三元合金，由三个以上组元组成的合金称为多元合金.固态下，合金可能呈单相亦可能呈复相的混合物;可能呈晶态、亦可能呈现准晶状态或非晶状态.晶态合金中依其组成元素的原子半径、负电性以及电子浓度等等差异情况不同，可能出现的相有保持与基底纯元素相同结构的固溶体(solid solution)以及不和任何组成元素结构相同的中间相(inter-mediate phases).中间相包括正常价化合物、电子化合物、laves相、σ相、间隙相和复杂结构的间隙式化合物等等.合金在平衡状态下可能出现的相可以从相平衡图得知.
合金中组成相的结构和性质对合金的性能起决定性的作用.同时，合金组织的变化即合金中相的相对数量、各相的晶粒大小，形状和分布的变化，对合金的性能也发生很大的影响.因此，利用各种元素的结合以形成各种不同的合金相，再经过合适的处理可能满足各种不同的性能要求. 
高分子化学中现也借用合金一词，它指在 一定条件下把聚合物或共聚物与另一种聚合物或弹性物掺合而成的复合材料，如苯乙烯-丙稀腈共聚物树脂与丁二烯-丙稀腈橡胶掺合。

非晶态金属，也称金属玻璃。金属玻璃又称非晶态合金， 它既有金属和玻璃的优点， 又克服了它们各自的弊病．如玻璃易碎， 没有延展性。金属玻璃的强度高于钢， 硬度超过高硬工具钢， 且具有一定的韧性和刚性， 所以， 人们赞扬金属玻璃为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃”。
对科学家来讲，玻璃是任何能从液体冷却成固体而无结晶的材料。大多数金属冷却时就结晶，原子排列成有规则的形式称作晶格。如果不发生结晶并且原子依然排列不规则，就形成金属玻璃。不像玻璃板，金属玻璃不透明或者不发脆，它们罕见的原子结构使它们有着特殊的机械特性及磁力特性。普通金属由于它们晶格的缺陷而容易变形或弯曲导致永久性地失形。对比之下，金属玻璃在变形后更容易弹回至它的初始形状。缺乏结晶的缺陷使得原铁水的金属玻璃成为有效的磁性材料。
金属玻璃是 1960 年被发明的新材料，多年以来被各国科学家广泛而深入地研究。与相应的晶态合金相比，这种材料展现出非常独特的力学与物理性能，使之在多个领域都有广阔的应用前景。同时，金属玻璃作为结构无序材料中一类相对简单的代表体系，是研究非晶态物理的一个比较理想的材料模型。解决金属玻璃中的基本科学问题，比如它的结构表征、形变机理、玻璃转变、玻璃形成能力等，不仅可以促进金属玻璃本身的应用，而且也将推动整个凝聚态物理学的发展。

金属是一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。 地球上的绝大多数金属元素是以化合态存在于自然界中的。这是因为多数金属的化学性质比较活泼，只有极少数的金属如金、银等以游离态存在。金属在自然界中广泛存在，在生活中应用极为普遍，是在现代工业中非常重要和应用多的一类物质。
狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体(通常大于50%)，加入一种或几种其他元素而构成的合金。我国在1958年,将铁、铬、锰列入黑色金属，并将铁、铬、锰以外的64种金属列入有色金属。这64种有色金属包括：铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、硅、硼、硒、碲、砷、钍。
有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，电阻比纯金属大、电阻温度系数小，具有良好的综合机械性能。常用的有色合金有铝合金、铜合金、镁合金、镍合金、锡合金、钽合金、钛合金、锌合金、钼合金、锆合金等。有色金属中的铜是人类早使用的金属材料之一。现代有色金属及其合金已成为机械制造业、建筑业、电子工业、航空航天、核能利用等领域不可缺少的结构材料和功能材料。
另外还有就是合成金属，是由两种或两种以上化学元素，且其中至少有一种是金属元素所组成具有金属特性的物质称为合金。由两种元素组成的合金统称为“二元合金”，由三种以上元素组成的合金通称为“多元合金”。合金的结构和性质，决定于组成合金的组分间相互作用的特性。
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