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有别于传统的晶态金属材料，块体金属玻璃具有高强度、高弹性极限、耐腐蚀等优异性能，因此作为新一类结构材料而受到关注。目前，制约其工程应用的主要障碍在于合金玻璃形成能力对尺寸的限制以及拉伸载荷作用下单一剪切带易于失稳扩展导致灾难性断裂。在金属玻璃基体中内生韧性相，是抑制单一剪切带失稳扩展，从而促进形成多重剪切带产生塑性应变的有效途径。在已发现的块体金属玻璃合金体系中，铜基块体金属玻璃具有高强度、低成本、不含有毒性元素等优势，然而其玻璃形成能力仍有待于提高。本工作系统研究了通过调整合金成分来优化Cu-Zr-Y-Al四元合金玻璃形成能力以及块体金属玻璃的力学性能。另外，还研究了通过获得含B2-CuZr相金属玻璃基复合材料来改善在拉伸载荷作用下的塑性变形能力。主要内容及结论如下：
⑴利用“3D法”，在Cu-Zr-Y-Al四元合金中定位出玻璃形成能力最强的铜基合金Cu45Zr42.55Y3.45Al9，铜模浇铸形成块体金属玻璃的临界直径(Dc)为14mm。同时，该四元合金玻璃形成能力最强合金成分定位于Cu42Zr44.4Y3.6Al10(Dc=16 mm)，以该合金为基础，利用1.5 at.％的Hf元素部分替代Zr元素，可有效地阻止CuZr晶体相的析出。Cu42Zr43Hf1.5Y3.5Al10合金形成块体金属玻璃的临界直径提高至18 mm。
⑵在Cu-Zr-Y-Al四元合金中以具有最佳玻璃形成能力的Cu42Zr44.4Y3.6Al10合金为基础，在成分空间上向B2结构CuZr化合物趋近，(Cu0.5Zr0.5)x(M)100-x(M=Zr0.15Y0.225Al0.625，84≤x≤92)系列块体金属玻璃中成分接近CuZr化合物的Cu46Zr47.2Y1.8Al5(Dc=4 mm)金属玻璃在韧性上明显优于Cu42Zr44.4Y3.6Al10金属玻璃，这与其较低的剪切模量和较高的泊松比相一致。这表明在成分空间上向塑性的金属间化合物调整，可优化出韧性得到改进的金属玻璃。
⑶通过降低合金熔体的冷却速率，可在Zr46.9Cu45.5Al5.6Y2.0(Dc=5 mm)成分处获得12 vol.％或24 vol.％的B2-CuZr相分布于金属玻璃基体上的内生复合材料，棒材直径分别为6 mm和7 mm。相对于Cu46Zr47.2Y1.8Al5单相金属玻璃，含24 vol.％B2-CuZr相的复合材料在压缩载荷作用下可形成多重剪切带，表观塑性应变达到6.5％；但在单向拉伸载荷作用下仍不具有明显的塑性变形能力，这归因于金属玻璃基体韧性低和塑性区小。