镁是地球中储量较多的元素之一,镁合金作为密度最小的轻质金属结构材料,具有一系列的优点,受到了汽车、电子、航空航天等领域的广泛关注。由于镁及镁合金为密排六方晶体结构（hcp）,与其他的晶体结构相比,其在室温下独立滑移系少,对称性低,因此塑性与机械性能较差,这极大地限制了其在高端领域的广泛应用。研究表明晶粒细化是提高镁合金强度和塑性的有效方法,然而目前常用的晶粒细化方法只能将其细化到微米级,很难将其细化到纳米级,大尺寸的纳米晶纯镁块体的制备更加困难。为了排除合金元素的影响,本文以商用纯镁切削粉为原始材料,采用最优的氢化脱氢工艺对其进行加工得到平均晶粒尺寸为15 nm的纳米晶纯镁粉末,通过对热压烧结工艺的探索制备出了纳米晶纯镁块状材料,在此基础上采用热挤压技术成功制备出直径为10 mm的纳米晶纯镁棒材。利用X射线衍射分析氢化脱氢前后的相转变,通过光镜、透射电镜以及密度、硬度等测试手段,探索最佳的热压烧结工艺,并研究其热稳定性。通过光镜、透射电镜以及拉伸压缩等测试方法,对热挤压得到的纳米晶纯镁棒材的组织及力学性能进行了研究。本文最终确定了最佳的热压烧结工艺参数为550℃,20 MPa压力下保温时间为15 min,在该条件下进行烧结得到的块体硬度达到了81 HV_0.5。烧结后的块体在400℃热挤压后得到的纳米晶纯镁棒材,其拉伸屈服强度为265 MPa,压缩屈服强度为178 MPa,约为铸态纯镁材料的2.5倍。此外,在对纳米晶块体进行长时间高温热处理后发现,其组织均保持了原有的晶粒大小,没有发生晶粒长大,具有超高的热稳定性,为开发高性能纳米晶金属材料开辟了新路径。