關於這個問題本人自覺可以答，不妖自來，知乎處女作。不會抖機靈，描述不專業求輕拍><
這個問題上面許多人提到， 該效應在納米範圍是不成立的，因為納米級材料與傳統材料所用模型不同。 對於材料問題，大都是提出一個合理的模型，利用模型解釋問題現象，模型不同就無法進行相互比較。對於傳統金屬材料來說，它是由一個個小晶粒構成的：
上圖分別是三維與二維的晶粒示意圖。細晶的意思就是這些晶粒較小而且形狀大小均勻。
而在晶粒中不可避免的會出現一些缺陷。這些缺陷包括細小的肉眼看不見的裂紋以及位錯等等（由於這兩者與本問題相關度最高所以提他們這兩個逗比）。裂紋嘛很好理解，位錯的解釋就要和大家講一個故事了：
那是193幾年的英國，倫敦牛津大學裏面法蘭爾老師正在安利他關於材料變形的模型，他說材料中的原子面啊，那是一起移動的，大家雙手合十（兩排原子面），兩手這麽一搓（兩排原子面的原子之間所有的鍵一起斷開），原子面相互移動了吧，材料就變形了。這時，我的大逗比同桌泰勒小子站了出來：老師你口胡！
那你小子說說是怎麽回事。泰勒：老師，地毯鋪在地上，硬拖是拖不動的，但如果我在地毯中間穿一根竹竿，把地毯弄出一個拱，把這個拱一點點挪，把拱從一邊挪到另一邊，不就相當於地毯挪動了嗎。
這就是著名的地毯模型，材料中的這個拱就是位錯，即上下兩層原子的錯位
其中每一個格代表一個原子。
接下來說正事。 當材料受力達到一定程度以後，材料中的位錯就會發生運動，產生位錯的位錯源會開動產生位錯，相應的材料就會發生塑性變形 ，這種現象稱為屈服，即材料服軟了。當力達到一定程度，材料中就會產生微裂紋或者本有的微裂紋會擴充套件，即裂紋生長變得更長更大，如果裂紋過大的話材料就會發生斷裂。
所謂塑性指的就是材料塑性變形的能力，簡單直白理解就是材料在斷裂之前所發生塑性變形的多少，所以如果材料中微裂紋擴充套件的過快，材料的斷裂的就越快，塑性也就越差。強度指的是材料抵抗變形的能力，強度高的材料不容易變形，（加了很大的力材料就彎了一點兒）。 一般在工業上，強度越高塑性越差，但強度與塑性實質上並沒有什麽一一對應的關系。
接下來講為什麽細晶會造成強度與塑性的共同提高，終於到正題了，累死我啦~~。
晶粒中的位錯會在晶界處發生堆積，同時堆積的位錯會對應力進行放大，堆積的越多，放大倍數越大：
晶粒越大，可以塞集的位錯就越多，造成很小的應力在晶界處就容易放的很大， 晶界處的應力促使下一個晶粒中的位錯源開動產生位錯引發變形的傳遞 （位錯源開動位錯所需要的力要比位錯運動所需要的力要大）。而晶粒越小，塞集位錯越少，應力的放大倍數就越小，使下一個晶粒的位錯源開動就需要加更大的力（比如下一個晶粒位錯開動需要的力是10，大晶粒造成的位錯堆積對應力的放大倍數是10，那麽你所需要加的應力就是1，小晶粒的放大倍數是5，那麽你所需要加的應力就增加到2了）。 綜上，細化晶粒使得材料變形更難，強度增加。
細化晶粒對塑性造成影響的原因是多方面的。 1)細化晶粒後，晶界面積增加，晶界上偏析產生的夾雜物相對減少，界面結合力提高，塑性增加。2）界面阻礙了微裂紋的運動。 上面提到，微裂紋擴充套件越快，材料越容易斷裂，塑性也就越差，而晶界對於裂紋來說就相當於一堵墻，裂紋想要穿過它很費力，現在墻多了，裂紋擴充套件的自然就慢，材料也就不容易斷裂了。3 ）由於材料晶粒細而均勻，所以材料中的塑性變形均勻 （想象一下，材料中的晶粒有大有下，自然是大晶粒所產生的塑性變形較大）， 減小了變形的大程度集中引起形成微裂紋，促使材料在斷裂前承受更多的整體塑性變形（ 即阻礙了微裂紋的形成 ）。
以上就是對這個問題的解釋啦。 其實材料的強度與塑性與很多問題有關，本處排除其他影響，只討論了晶粒大小影響。
人家第一次，可能邏輯不太清晰。這題專業性有些強，估計也沒什麽人關註點贊了，傷心。。
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雖然沒人看，但我還是更新下吧。最近看見一篇報道，關於納米範圍內細晶強化失效的：
近日，前沿院王昭老師課題組近日發表在納米材料領域權威期刊【納米快報】（NanoLetters，影響因子13.592）上的一篇論文嘗試給出答案：當材料尺寸下降到10納米以下，會因為表面能的變化而發生原子擴散的快速加劇，而正是這種微擴散使得材料的力學效能發生巨變，甚至打破了多年來確信不疑的Hall–Petch關系。這些結果使得解釋納米材料的「越小越弱」現象成為可能。文中利用Zener-Hollomon分析，深入探討了微觀接觸的強度S、尺度L、溫度T和應變速率R四者之間的關系並給出新模型，為隨後的實驗研究奠定一定的物理基礎。有興趣深入了解的可以下載看看。
