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非晶合金的成分设计是长期以来非晶研究中的基础问题,团簇加连接原子模型作为一种成分设计思想,被成功的应用在一些体系的非晶成分设计中。本文以Ni-Nb体系为例,利用团簇加连接原子模型系统的展示了金属-金属型非晶合金的成分设计步骤。团簇加连接原子模型将非晶合金结构分为团簇和连接原子两个部分,团簇为某种配位多面体,连接原子位于团簇之间的间隙,该模型可表述成[团簇](连接原子)1,3。非晶合金成分设计的第一步是从两个共晶相的结构中找到合适的团簇,并建立二元基础共晶和非晶团簇式；第二步,在二元非晶团簇式的基础上,进行适当的元素替换以提高合金的非晶形成能力。在这个思路指导下,M-Ni6Nb6 (M=Ni0.5Nb0.5)团簇被确定为Ni-Nb二元体系中与非晶形成相关的主团簇,二元共晶成分Ni59.5Nb40.5与非晶成分Ni62Nb38分别可用[M-Ni6Nb6]Ni3=Ni59.4Nb40.6和[Ni-Ni6Nb6]Ni3=Ni62.5Nb37.5团簇成分式进行解析。此外,提出了共晶点的双团簇理论,即共晶点成分可用两个不同的团簇式共同解析,这两个团簇式分别对应于共晶点两侧的局域最稳定液相成分点。Ni-Ta二元体系与Ni-Nb二元体系具有一定的相似性,Ni-Ta二元体系的共晶与非晶成分也可以利用团簇加连接原子模型进行解析。确定了Ni-Nb二元非晶的基础团簇式[Ni-Ni6Nb6]Ni3,在此基础上加入不同的合金化组元,可以显著的提高合金的非晶形成能力,Ni-Nb-(Zr, Ta, Ag, Cu)三元体系可利用铜模吸铸法制得临界尺寸为3 mm的完全非晶,进一步添加第四组元,在Ni-Nb-Ta-(Zr, Cu)体系获得临界尺寸为4 mm的完全非晶,是目前已开发出的Ni-Nb基非晶合金中非晶形成能力最大的,验证了团簇加连接原子模型在金属-金属型非晶成分设计中的适用性。本文详细研究了所制得Ni-Nb基非晶合金的热学、力学和耐蚀性能。热分析实验表明Ni-Nb基非晶合金均具有高的玻璃转变温度Gg和晶化温度Tx,合金的热稳定性与添加元素种类密切相关,[Ni-Ni6Nb5Ta]Ni3=Ni62.5Nb31.25Ta6.25三元非晶合金在所研究Ni-Nb基非晶合金中具有最高的热稳定性,其玻璃转变温度Tg可达935K。通过室温压缩测试和维氏硬度测试表征了合金的力学性能,Ni-Nb基块体非晶合金一般均具有高的硬度和强度,其中[Ni-Ni6Nb5Zr]Ni3和[Ni-Ni6Nb5Ta]Ni3合金的室温压缩断裂强度分别为3.2 GPa和3.4 GPa,并呈现一定的塑性。电化学腐蚀测试表明Ni-Nb基块体非晶合金具有优异的耐蚀性能,在1 mol/L的盐酸的耐蚀性远优异于常见的Zr基非晶；在3 mol/L的盐酸溶液中浸泡腐蚀结果表明合金的耐蚀性能与添加元素种类密切相关。非晶合金的电子浓度是影响非晶形成的重要因素。本论文基于团簇式和团簇球周期堆垛模型,计算了Ni-Nb基非晶合金的理想和实测电子浓度,指出合金的电子浓度接近理想电子浓度有利于非晶的形成。分析了不同添加元素对合金电子浓度的影响,Zr, Hf等元素的添加可以有效的提高合金的电子浓度；Ti,V等元素的加入降低了合金的电子浓度；Ta, Fe, Co, Cu等元素的加入对合金的电子浓度改变不大。详细分析了三元和四元非晶合金的电子浓度特征,阐明了电子浓度因素在非晶形成中的影响作用,指出电子浓度是影响非晶结构形成的重要因素,但不是非晶形成的充要条件,它与化学交互作用、原子尺寸错配等其它因素,共同决定着非晶的形成。