大块非晶合金具有高硬度、高抗拉强度、高断裂应变和较低的杨氏模量等优点，因而引起了人们的广泛关注，然而迄今为止，其形成机理尚未完全清楚。由于大块非晶制备过程具有时间短、冷却速率高、试样尺寸小等特点，采用实验方法探索其制备过程中的规律比较困难，因此，本文采用数值方法模拟其制备过程并从熔体自由能、原子团簇、界面能以及动力学因素如粘度以及冷却速率的影响等几方面，从抑制形核入手，深入研究大块非晶形成机理。　　 针对真空吸铸过程，建立数学模型，得到了大块非晶合金熔体的温度场、温度梯度、冷却速率分布。计算表明：真空吸铸制备大块非晶时，试样底部出现温度回升现象，最高可回升至695K。试样心部和顶部有晶相析出，最大晶相分数为0.014。　　 针对大块非晶合会特征，引入准规则溶液模型、Miedema生成热模型，并考虑原子尺寸对于混合熵的影响，建立了大块非晶合金熔体的混合焓及自由能计算模型，计算了二元、三元和四元锆基合会体系的混合焓，并与实验结果进行了验证。应用该模型计算得到了成分三角形中Zr-Al-Ni，Zr-Al-Cu，Ni-Al-Cu，Zr-Al-Ni-Cu合金体系的自由能分布，分析了自由能与熔体温度以及合金成分的关系。　　 原子团簇出现会对熔体自由能产生显著的影响进而影响非晶形成过程，因而建立了熔体自由能的多种原子团簇统计力学模型。采用该模型计算了Zr系合金熔体的自由能，计算表明原子团簇的出现导致液相自由能降低。(Zr80Al20)1-xNix熔体中只含有Zr2Ni原子团簇时，在XNi=0.35附近合金熔体自由能下降约4000J/mol。而当熔体中同时出现Zr2Ni和.ZrNi原子团簇时，合金熔体自由能进一步降低，在xNi=0.40附近最大可下降8000 J/mol。　　 界面能是形核过程的阻力，因此综合考虑界面内能和界面熵以及液相/晶相成分对界面能的影响，建立了多元系大块非晶界面能模型。针对Zr-Ni-Al三元系和Zr-Al-Ni-Cu四元系进行了界面能的计算，得到了不同温度下合金熔体自由能随成分的分布图：对Zr-Ni-Al三元系和对于含锆66.67％的Zr-Al-Ni-Cu四元合会系，界面能较高的区域与目前已知的容易形成非晶的成分范围相符。　　 由于大块非晶制备过程中的冷却速率较高(101-103K/s)，因而属于亚快速凝固，因此以大块非晶熔体界面能作为研究对象，通过考虑界面处的非平衡溶质再分配以及深过冷熔体中原子团簇的影响，进而建立其非平衡条件下的界面能模型。应用该模型对于Zr66Al8Cu7Ni19合金计算表明，由于熔体中原子团簇和界面处溶质再分配的影响，界面能增加约0.045-0.07 J/m2，其中，原子团簇使界面能增加约0.02 J/m2，而界面处溶质再分配使界面能增加约0.04-0.06 J/m2。　　 形核率可以反映非晶形成能力的大小，因此综合考虑热力学、大块非晶合金的特性(如粘度，玻璃转变温度等)及冷却速率的影响，建立了大块非晶非稳态形核率模型并进行验证。Pd82Si18和Zr65Al7.5Ni10Cu17.5合金的形核率随着粘度增加急剧降低。较高的冷速亦会导致形核率降低，当冷却速率为103K/s，Pd82Si18合金熔体的形核率峰值降低至104mol-1s-1。而冷却速率为102.55K/s时，则Zr65Al7.5Ni10Cu17.5合金熔体的形核率峰值降低至105mol-1s-1。　　 利用大块非晶合金熔体自由能模型以及界面能模型建立大块非晶合金形核率模型并对Zr基合会进行计算。计算表明：Zr66Al8Ni26合金中原子团簇的出现降低了熔体自由能进而导致形核率下降约两个数量级。而考虑深过冷熔体中原子团簇对于熔体自由能以及界面能的影响后形核率降幅更大，下降约6个数量级。因而形核过程受到抑制并导致大块非晶合金不易出现晶相。