本论文利用X射线衍射分析仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(HRTEM)、示差扫描量热仪(DSC)、力学性能试验机、显微维氏硬度计等实验手段系统研究了 ZrCuNiAlTa块状非晶合金基复合材料的形成机理、显微结构、变温和等温晶化动力学、过冷液态区形变行为以及变形后的结构和性能。利用Lennard-Johnon势函数对三维二元体系非晶材料在玻璃转变温度附近的压缩变形过程进行了分子动力学模拟。　　采用电弧熔炼/水冷铜模吸铸技术通过在强非晶形成体系ZrCuNiAl中添加难熔元素Ta原位合成了含晶态第二相的块体非晶基复合材料。XRD、SEM和DSC实验结果表明:合金中Zr、Cu元素含量比例不同会影响ZrCuNiAlTa合金铸态基体的结构、热稳定性和晶化行为。当化学成分为(Zr75Cu25)74.5Al7.5Ni10Ta8时,合金铸态形成了由单一非晶相基体和球形 Ta固溶体颗粒组成的块体非晶合金基复合材料(BMGC)。　　(Zr75Cu25)74.5Al7.5Ni10Ta8的变温晶化动力学研究表明BMGC的玻璃转变激活能较低,而晶化表观转变激活能较高,说明该复合材料非晶基体具有良好的热稳定性。等温晶化动力学研究表明:在等温条件下合金晶化过程中经历了三个阶段,且存在两种不同的转变机制。在晶化的初期和后期,晶化机制是扩散控制的成核率稳定的三维长大;在晶化中期是成核率不断变化由扩散控制的三维长大。晶化中期出现Avrami指数大于4.0,说明在晶化过程中出现了形核自加速现象,即瞬态形核或爆发形核。BMGC良好的热稳定性和晶化过程中异常的Avrami指数都源于复合材料内存在大量结构缺陷,从而增加了缺陷形核的几率,促进了晶化过程中形核速率增加而抑制了长大速率。　　利用Instron力学性能实验机研究了(Zr75Cu25)74。5Ta8Al7.5Ni10块状非晶基复合材料在过冷液态区内(673K-723K),应变速率8×10-4s-1-8×10-2 s-1条件下的单向压缩变形行为。结果表明:BMGC在过冷液态区内的形变行为强烈依赖于温度和变形速率。在低的应变速率和较高的温度下的流变特征表现为牛顿流变,而在高的应变速率和较低的温度条件下转变为非牛顿流变。在不同的温度下,牛顿流变转变为非牛顿流变的临界应变速率是不同的。利用高聚态物质的展宽弛豫函数关系(Stretched Exponential Function)和基于自由体积模型的过渡态理论(Transition State Theory)对该块状非晶基复合材料在过冷液态区内的流变行为进行了分析。研究发现,BMGC在过冷液态区中的流变行为能很好地符合高聚物的展宽弛豫函数关系式,说明含有第二相的块体非晶合金在过冷液态区中的流变行为具有与非晶高聚物相似的粘滞流变特征。此外,根据过渡态理论中应力和应变率的关系式对实验数据进行了拟合,得到了 Zr55.9Cu18.6Ta8Al7.5Ni10块状非晶基复合材料不同温度下形变过程中的活化体积Va ct。研究发现非晶基复合材料具有比单相非晶合金在变形中具有更大的活化体积和较低的流变应力,这是由于第二相与非晶基体界面之间由于弹性模量和膨胀系数等机械和热学性能不同引起两相界面间不匹配导致大量的结构缺陷所引起的。　　对变形后的非晶基复合材料的结构和性能的研究表明,高应变率下的形变可引起非晶结构的有序化和硬度降低,这归因于形变诱导了复合材料中非晶基体的自由体积的增加,同时证明了材料的变形过程就是自由体积总量及其分布变化的过程。　　分子动力学分析结果表明模拟的应力-应变曲线开始阶段材料发生了弹性形变,然后出现加工软化现象即应力突变,最后流变应力趋于稳定状态。径向分布函数和平均原子势能的变化说明非晶微观结构会受到应变量的影响,形变会导致材料原子团簇中原子间距离减小,而系统平均自由体积增多,体系的能量升高,结构的长程无序性增加。当材料的内部缺陷增加,变形过程中的流动应力也相应减小,这些现象与实验结果吻合。