非晶合金宏观性能潜在机理的研究是现在学术界的一个热门课题。由于非晶合金结构的复杂与不确定性，阻碍了其结构与性能直接关系的建立。本文提出了用原子键比例与自由体积含量来联合表征非晶合金的结构。这种新的结构表征取代了复杂的局部结构探索。原子键比例是一个全新的参数，我们给出了它的两种算法，分别为偏配位数法与统计学算法。偏配位数法可通过非晶合金的平均偏配位数来计算原子键比例，此种方法最容易被接受，但偏配位数不易获取；统计学算法可以直接通过组元摩尔分数与原子半径直接计算原子键比例，所以应用面极广，但只适合于仅含有金属键的非晶合金。使用这两种方法，我们同时计算了Ca60Mg15Zn25, Zr67Ni33,Al90Y10等一组非晶合金中各类型原子键所占的比例，这两种结果得到了相互的验证。我们分别研究了非晶制备工艺与常见处理方法对原子键比例与自由体积含量的影响，发现非晶制备过程中，淬火的初始温度与冷却速率对自由体积含量的影响很大，但对原子键比例几乎没有影响。高压处理有利于自由体积的湮灭，而塑性变形却有利于自由体积的形成。同时，高压也有利于非晶合金中较小原子进入较大原子的间隙，从而增大异类原子成键的数量，减小了同类原子成键的数量。对于组元原子尺寸相差较小的非晶合金，高压难以改变各类型原子键的比例，而对于组元原子尺寸相差较大的稀土基非晶合金，原子键比例变化较大。前人对纯金属弹性模量进行了加权平均来估算非晶合金的弹性模量，取得了显著的效果，即M f iMi。统计学算法建立了成分与原子键比例之间的关系，而材料的宏观性能往往都继承于原子间的相互作用，非晶合金也不例外，本文以原子键为组元，使用加权平均的方法来研究非晶合金的多种宏观性能。这种新的混合准则解释了一些原来无法解释的问题，以Zr-Cu体系为例，弹性模量并非单调地随着Cu含量的增加而增大，由于大的负的混合焓，Zr-Cu键的强度远大于Zr-Zr键和Cu-Cu键，使用新的混合准则便可准确的拟合出弹性模量随成分的变化曲线。与此同时，新的混合准则也应用于研究非晶体系的晶化温度、生成焓等，并取得了显著的成果。混合焓来自于异类原子的相互作用，本文利用异类原子所成键的比例计算了多体系的混合焓，所得结果与前人研究结果一致。快速冷却的过程中，原子的运动被迅速冻结，得不到充分的弛豫，从而残留下了大量的自由体积。自由体积含量体现了非晶合金的致密程度，较大的自由体积含量降低了材料的力学性能、化学性能以及非晶相的稳定性。本文通过高压处理，湮灭大量自由体积，使多种性能得到了显著的提高。