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块体非晶合金（Bulk Metallic Glasses,BMGs）,简称为大块非晶,是由超急冷凝固在内部形成无序结构的固态合金。不同于传统金属,非晶合金常温塑性变形表现为集中在局部的剪切带生成和扩展行为。研究不同状态下剪切带行为对理解大块非晶力学性能和变形机理至关重要。剪切带行为往往受到应变率、温度以及应力状态等多种因素耦合影响,仅通过单一试验方案难以明确应变率和温度敏感性的机理。针对这一难题,本文的研究目的是设计一系列试验,系统研究大块非晶在不同应变率、不同应力状态和不同温度下的力学性能、剪切带行为和破坏模式,相互对比试验结果明确应变率和温度敏感性的机理及应力状态的影响;并尝试利用理论模型进行概括。这些试验包括:准静态/动态单轴压缩试验、常温下准静态/动态双剪切试验、低温下准静态/动态双剪切试验以及剪切带实时温升测量试验。研究方法是在测试大块非晶力学响应的基础上,同步采用高速摄像机实时观测剪切带扩展行为和破坏过程,随后利用扫描电镜观察剪切带、裂纹形态和试样断口形貌特征,探究应变率、正应力和温度在大块非晶变形过程中所起到的确切作用。为探究具有不同塑性变形能力的大块非晶是否表现出不同的应变率和温度敏感性,本文采用两种塑性差异很大的组分(Zr65Cu18Ni7Al10和Zr50Cu40Al10,分别简写为Zr65-BMG和Zr50-BMG)作为试验材料。本文主要工作和重要结论概括如下:1.准静态/动态单轴试验结果表明,大块非晶极限强度从准静态到动态大幅下降;准静态下Zr65-BMG表现出较大塑性,而Zr50-BMG塑性变形能力有限。虽然两种组分塑性差异很大,但表现出基本一致的剪切带行为和破坏模式,且具有显著的应变率敏感性。实时拍摄图像显示,剪切带行为在准静态下以多重剪切带扩展主导,而在动态下表现为单一剪切带扩展和分叉;破坏模式在准静态下以滑移主导从而发生剪切破坏,而在动态下以裂纹扩展主导。有所不同的是,准静态下Zr65-BMG发生渐进式滑移,表现出稳定破坏的模式;而Zr50-BMG沿滑移面发生的滑移十分有限,导致不稳定破坏。应变率对剪切带形成的影响机理可以归因为随应变率提高而增多的“可参与变形的自由体积”（available free volumes）;对剪切带行为的影响源于应变率对自由体积聚集程度的控制,即高应变率下自由体积聚集于很窄的区域内,导致仅足够发生单一剪切带扩展;对破坏模式的影响则是受到不同剪切带行为和时间尺度的共同控制。2.准静态/动态双剪切试验发现了与单轴压缩相似的应变率敏感性。对比单轴压缩试验发现,正应力的存在延缓了破坏过程,但不影响应变率敏感性。由于双剪切试验消除了正应力的影响,进一步探究剪切带转变为裂纹的机理发现,剪切带-裂纹转变最初源于形成于剪切带内部的纳米级空穴,通过偏离剪切带方向的剪切滑移变形（简称偏轴剪切,off-axial shearing）逐渐演化为沿剪切带分布的孔洞。其应变率敏感性表现为,准静态下偏轴剪切在滑移面上多个位置发生,且垂直于剪切带方向的偏轴剪切位移分量相对较小,故产生宽度限制在微米量级的孔洞;滑移过程中,这些孔洞逐渐连结,最终导致试样完全破坏。在高应变率下,一系列同步的偏轴剪切引发剪切带分叉集中发生在转变区域,从而带来相当大的偏移（拉伸）应力分量,导致裂纹直接扩展。3.低温准静态/动态双剪切试验表明,准静态下Zr65-BMG剪切强度随温度降低而升高。剪切响应均表现出塑性变形,但随温度降低锯齿流变现象逐渐消失。这是由于沿剪切带的偏移剪切以及随之产生的孔洞在低温下受到抑制,延缓了剪切带-裂纹转变过程。此外,动态下温度敏感性并不显著。4.基于动态双剪切进行的剪切带实时温升测量试验,证实了动态下剪切带扩展过程中其内部温升比较有限（剪切带-裂纹转变时刻温升约为194～270 K）,不足以造成显著的热软化效应;但与准静态剪切带温升对比,仍有一定程度的提高。动态下试样断口表面形成熔融痕迹,则是因为裂纹扩展阶段局部温升超过了玻璃化转变温度。5.应变率效应主要影响了大块非晶剪切带行为,温度效应主要影响了剪切带-裂纹转变过程。破坏模式表现出的应变率敏感性,主要是由不同应变率下剪切带-裂纹转变时刻的温升控制。综合应变率、温度效应对大块非晶力学性能和破坏模式的影响,引入“STZ协同剪切模型”基本复现了应变率和温度对大块非晶力学性能的影响;结合试验中剪切带行为和剪切带温升结果,分别改进了模型中与应变率和温度相关的部分。为考察应变率和温度对稳定/非稳定破坏行为的影响,基于“剪切带韧性”的概念引入局部应变能与剪切带行为临界耗能比值,作为破坏趋势的理论判据。判据随应变率变化趋势验证了Zr65-BMG在准静态下该比值始终小于1,即应变能完全被剪切带行为耗散,故发生稳定破坏;而Zr50-BMG在准静态下比值始终大于1,故发生不稳定破坏。动态下,两种组分的趋势比值均远大于1,故均发生不稳定破坏。判据随温度变化趋势验证了Zr65-BMG在准静态下始终保持稳定破坏,并预测了随温度降低,Zr50-BMG可能在准静态一定范围内由不稳定破坏转变为稳定破坏;同时验证了两种组分在动态下降低温度均难以发生破坏模式的转变。