Eine nanokristalline Mikrostruktur besteht aus Körnern mit typischen Korngrößen <100 nm und hohem Anteil an Korngrenzflächen. Solche Strukturen entstehen durch severe plastic deformation, rasche Erstarrung oder Gasphasenabscheidung. Die verfeinerte Mikrostruktur führt zu erhöhter Festigkeit und Härte (Hall-Petch-Effekt), kann jedoch Duktilität, Diffusions- und Korrosionsverhalten sowie thermische Stabilität stark verändern und erfordert gezieltes Korngrenzenengineering.