自1960年金属玻璃被首次成功制备以来,其优异的性能一直吸引着大量科研工作者的兴趣与关注。由于大块金属玻璃拥有大量的自由体积和长程无序的独特结构,其热膨胀和结构弛豫行为一直是备受关注的研究热点。尽管前人对这方面有不少研究,但到目前为止,得到的结论依然缺乏一致性,也很少工作把这两种性质与大块金属玻璃的自由体积以及玻璃化转变温度联系起来。因此,大块金属玻璃的热膨胀和结构弛豫行为依然值得我们更深入地探究。本工作通过运用热膨胀仪,采用循环加热的方法,对不同成分的大块金属玻璃结构弛豫前后两次升温时的热膨胀系数进行了测量,结果发现在线性膨胀阶段,同一成分的大块金属玻璃发生结构弛豫后的热膨胀系数比结构弛豫前均有所减少,且减少值与材料的原子堆积密度以及密度变化量均呈负相关的关系,表明大块金属玻璃的自由体积含量与其热膨胀行为有密切联系。把样品进行晶化处理后,我们发现尽管同一成分的大块金属玻璃在晶化后密度均有所上升,但晶化前后其线性膨胀阶段的热膨胀系数的变化并无太大的规律,这有可能是材料晶化后不再存在自由体积、产生了晶界以及内部多相膨胀叠加共同作用的结果。运用热膨胀仪对样品进行保温,获得了等温结构弛豫时不同成分大块金属玻璃的长度变化曲线。通过对获得的长度变化曲线进行拟合,我们发现大块金属玻璃进行等温结构弛豫时,在我们的观察时间内样品长度大致符合对数形式减少。通过对拟合得到的曲线结束阶段进行线性拟合,我们得到了大块金属玻璃的准稳态结构弛豫速率并计算了不同成分和状态的大块金属玻璃的结构弛豫激活能。结果显示不同材料的结构弛豫激活能随玻璃化转变温度增加略微有所上升。在用玻璃化转变温度对保温温度进行约化后,我们发现不同材料准稳态的结构弛豫速率变化有相同趋势并在数值上几乎相等,表明样品的结构弛豫行为在一定程度上与玻璃化转变温度有所关联。此外,对比铸态和退火态的样品,发现大块金属玻璃在退火后结构弛豫激活能大幅上升。通过测量铸态和退火态样品的差示扫描量热曲线和力学参数,发现退火后样品自由体积减少,而且处于更稳定的状态,表明与玻璃化转变温度相比,自由体积减少和重排可能是影响结构弛豫激活能改变的更重要因素。本文通过测量大块金属玻璃的线性膨胀的热膨胀系数和结构弛豫激活能,进一步地探究了大块金属玻璃热膨胀以及结构弛豫与玻璃化转变温度、自由体积之间的关系。