镁基大块非晶合金具有极高的比强度，属于新一代轻质高强材料，比强度超过工业用铝合金和钛合金，具有良好的应用前景。通常，金属大块非晶对于制备条件要求非常苛刻，真空度以及组元纯度等因素对其玻璃形成能力有非常大的影响，氧的存在会明显降低其玻璃形成能力。本研究发现通过在镁基非晶中添加适量稀土可以显著提高其玻璃形成能力和制造性能，使得镁基玻璃可以在低真空条件下甚至是在干燥大气条件下制备。在空气和氩气保护条件下采用常规无水冷铜模喷铸方法制备出一系列Mg65Cu25RE10(RE=Y,La，Ce，PrNd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Er)块体金属玻璃。文中对添加稀土对镁基非晶的玻璃形成能力(GFA)和抗氧性的有益作用进行探讨。Mg65Cu25RE10(RE=Y,La，CePr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Er)块体玻璃形成体系中稀土合金元素具有连续的原子尺寸和电负性(原子亲和力)，可作为一个理想体系来系统研究原子尺寸差和电负性差等键参数对非晶形成能力的影响。实验研究表明，原子尺寸差和电负性差耦合作用可作为玻璃形成能力(GFA)判据。 研制出的新型Mg基大块非晶(金属玻璃)材料的断裂韧性接近氧化物玻璃。但与氧化物玻璃和高聚物不同的是大块金属非晶材料具有良好的导电性，因此该金属玻璃断面结构可方便地使用高分辨率扫描电镜在纳米尺度下观察。所以该材料为研究脆性材料断裂问题提供了一种难得的理想材料。本论文系统研究了该材料的力学性能、断裂机制，通过对其断裂面结构的系统观察和研究，发现了这类脆性非晶材料具有与其它韧性金属材料类似的脉纹结构特征，只是其脉纹结构的尺度是纳米级的(约100nm)，并指出它们这可能是孔洞或韧窝萌生和长大形成的。该结果表明这种脆性材料在变形区发生了塑性流变。塑性变形区的存在支持脆性金属玻璃的宏观脆性断裂在微观尺度上属于韧性断裂的结论。另外，研究还发现在具有不同韧性的金属玻璃断裂面上都存在类似的脉纹结构和塑性变形区，但尺度不同，从几十个纳米到几十个微米.进一步研究发现，塑性变形区的大小与材料的断裂韧性和强度存在定量关系。表明不同成分的、不同韧性的金属玻璃可能具有相似的局域软化断裂机制。 我们还在镁基脆性块体金属玻璃的断裂面上观察到了波长在100nm，幅值约2-3nm的周期性纳米级条纹，研究发现这是弹性波与动态扩展的裂纹前端相互作用的结果。在裂尖与弹性应力波相互作用时，塑性变形微区的演化对裂纹快速扩展动力学以及裂面图案的形成起着至关重要的作用。 以上研究结果有助于深入理解非晶态材料断裂行为，同时为改进非晶材料的脆性，设计新的具有塑性的金属玻璃材料，在微米或纳米尺度上设计安全可靠的结构部件提供了理论依据。另外对于克服大块非晶材料脆性，设计更有塑性的大块非晶材料也有重要的意义。通过在非晶单相基体中引入强韧相，稳定剪切带运动或阻碍裂纹扩展，可以大大提高这类材料的塑性和断裂韧性。