材料按其所起的作用大致可以分为功能材料和结构材料。日常生活和工业建设中常用的结构材料有铁及其合金(如碳素钢)、铝合金、镁合金、钛合金和镍合金等,而钢在结构材料应用中占的比例最大,按质量比超过80％,而且应用历史也最为悠久,但其强韧化依然是材料界研究的热点。最近,金属玻璃,例如具有超高强度的非晶钢,作为一种新型的材料被研究开发出来,是一种应用前景广泛的潜在的结构材料,但其脆性和应变软化等力学行为机制仍待深入研究。　　 本文对铁合金的强韧化问题给出了一个可选的、初步的解决方案:制备微结构不均匀的铁基复合材料。通过调制成分和控制凝固速率在铁基非晶基底中原位析出晶体相,晶粒尺寸分布在100nm～150μm宽泛的范围内,而且非晶基底和晶体相的成分和力学性能都有很大差别。就像预期的那样,它具有很高的屈服强度(～1.70 GPa)和极高的断裂强度(～3.79GPa),同时也有很大的塑性变形能力(εp～12％)。　　 继而,通过对大塑性金属玻璃(Zr-Cu-Ni-Al)的纳米压痕及退火后透射电镜的观察,发现不均匀的微结构在单相金属玻璃里面也是其韧性的机制之一。岛状硬区被连通的软区包围,这种特殊的结构使得样品屈服时在不同地方同时萌生大量剪切带,增大参与塑性变形的体积分数,从而提高了材料耗散塑性功的能力,极大地韧化了材料。　　 我们认为相对于硬区,软区应该含有更多的自由体积。自由体积分布的不均匀性虽然已被广泛认识,但是人们还没有注意到在应力作用下自由体积的演化与样品屈服的关系。本文研究了自由体积在剪应力作用下随时间的演化过程,我们发现样品局部区域(剪切转变区)在小于宏观屈服强度的应力作用下就能发生塑性流动,指出了这种局部流动与玻璃转变的相似性,并且认为它是脆性金属玻璃和韧性金属玻璃在塑性变形能力方面差别较大的内在因为。