振动加载辅助塑性成形技术因具有降低材料变形抗力、提高成形极限与产品质量、降低能耗并提高生产效率等特点,不仅有利于常规金属材料的塑性加工,且有望成为一些难变形材料最有效的加工途径。在航空航天、汽车工业、武器装备等领域表现出广泛的应用前景。但迄今为止,无论是从唯象力学还是从晶体塑性理论,人们尚未真正阐明振动加载对金属塑性成形影响的物理本质,理论研究相对滞后。这严重迟滞了振动加载辅助成形技术在金属塑性加工领域的广泛应用。究其原因,主要是传统实验方法难以对成形过程中的物理场量进行有效的观测。此外,多晶材料在振动载荷作用下的组织结构演变为揭示其成形机理增加了复杂性。因此,本研究突破传统理论研究的局限性,选择单晶和非晶两种结构简单的金属材料作为研究对象,采用低频振动加载消除温升效应。探索了振动加载对单晶Cu和非晶合金塑性成形能力的影响规律,并对其影响本质进行了深入分析。特别针对原子尺度结构均匀、不存在位错、晶界的非晶态合金,探索了超声振动对过冷液态非晶合金与异质金属界面结合的影响,并揭示冶金结合机理。在此基础上,通过改变异质金属的空间分布,采用超声振动辅助热塑性成形技术,制备出高强、高韧Zr基非晶复合材料,为解决非晶合金的本征脆性提供了一种新的思路,也为探索超声振动塑性成形技术在非晶合金这类新材料中的应用提供的新的途径。通过上述研究,获得如下重要进展:（1）系统研究振动加载对单晶铜拉伸变形行为的影响,发现振动加载可有效增加单晶铜的变形能力。理论分析表明:振动加载激发了单晶铜中更多滑移系的开动,多滑移系的协同运动使其相对准静态变形表现出更大的塑性变形能力。值得思考的是,若金属材料中不存在位错等缺陷,振动加载又将如何提高金属材料的成形能力。（2）在上述基础上,选择不存在位错及晶界等缺陷、原子尺度均匀的非晶合金作为研究对象,系统研究了振动加载对非晶合金变形的影响规律,并揭示其机理。鉴于非晶合金的塑性成形发生于过冷液态条件,因此本研究选择三种不同脆度（粘度随温度变化程度）的非晶合金:Pd40Cu30Ni10P20,Zr35Ti30Be26.75Cu8.25和La55Al25Ni5Cu10Co5作为研究对象。结果表明:三种体系非晶合金的拉伸塑性（对应成形能力）均随振动频率的增加而增大,表现出振动频率敏感性。且在相同的振动加载条件下,脆度越大的非晶合金体系表现出更强的成形能力。理论分析表明:振动加载诱导非晶合金内部自由体积浓度增加,进而降低其粘度,并提高其成形能力。脆度大的非晶合金,内部原子具有更加明显的动力学非均匀特征,因此在振动载荷的作用下,更易产生自由体积,从而更利于变形能力的提升。分子动力学模拟分析揭示,振动加载能够抑制非晶合金内部流动单元的聚集,并破坏流动单元之间的关联作用,从而降低非晶合金的粘度。由此可见,振动加载对自由体积浓度/粘度及流动单元运动的影响,是提高非晶态合金的成形能力的主要原因。（3）通过提高振动频率至超声振动,进一步增强过冷液态非晶合金的热塑性成形能力,并结合超声振动的自清洁效应和加速原子扩散的特性,实现了非晶合金与不锈钢网的界面冶金结合。将过冷液态Zr35Ti30Be26.75Cu8.25非晶合金与不锈钢网叠加在一起,采用超声振动辅助热塑性成形技术制备三明治结构复合材料。结果发现:Zr35Ti30Be26.75Cu8.25非晶合金与不锈钢界面实现了冶金结合。理论分析表明:超声振动引起材料表层氧化皮破裂,促使材料新鲜界面接触,同时加速界面处原子扩散,是实现界面间的冶金结合的主要原因。通过增加不锈钢网层数,复合材料的断裂韧性从65 MPa·m1/2（单相非晶）增加至132 MPa·m1/2（三明治结构）。（4）通过调控增韧第二相的空间分布,实现了高强高韧非晶基复合材料的制备。本研究提出采用激光3D打印与超声振动热塑性成形耦合技术,将3D打印Ti6Al4V框架与Zr35Ti30Be26.75Cu8.25非晶合金复合,制备出框架增韧的复合材料。结果表明:Zr35Ti30Be26.75Cu8.25非晶合金与Ti6Al4V增韧框架在界面处实现了冶金结合,验证了超声振动在促进异质金属界面冶金结合的普适性,为优选非晶基复合材料韧性第二相扩大了选择范围。此外,通过调节Ti6Al4V框架的几何分布,制备出的Zr基非晶复合材料,其断裂韧性高达213 MPa?m1/2,同时保持1 GPa的高弯曲强度。理论分析表明:高断裂韧性主要源自Ti6Al4V框架自身的塑性变形,降低了裂纹尖端扩展驱动能,同时促进剪切带增殖,导致裂纹在扩展过程中发生偏折。有限元模拟表明,通过优化Ti6Al4V框架尺寸、构型等因素,有望进一步提升非晶基复合材料的综合力学性能。