非晶合金具有优秀的物理、化学和机械性能,并且表现出异于传统合金的辐照行为,这使其在核能领域有着广阔的应用前景。然而,目前关于非晶合金辐照效应机制的研究仍不充分。因此,本文利用分子动力学（MD）方法模拟了非晶合金的辐照过程,并以其结构中自由体积为特征参量,计算表征了辐照过程中非晶合金的微观结构演化,尝试对其辐照效应的微结构机制进行解释,希望为新型耐辐照材料的设计和开发提供帮助。为准确表征自由体积的数量大小和空间分布,本文设计了一种基于Vorinoi分形的新型自由体积算法,并进行了计算程序的开发。后运用MD方法模拟了PKA在Zr₂Cu非晶合金模型中的级联碰撞过程,建立了五个具有代表性的过程结构模型。通过对模型自由体积的计算,本文发现辐照会使材料结构中产生自由体积的激增区,其中包含了“类空位缺陷”及“大尺寸自由体积”。随着级联碰撞过程的发展,模型会通过结构自修复来消除辐照引起的自由体积分布不均匀,具体表现为“类空位缺陷”及“大尺寸自由体积”的迁移和湮灭,最终在弛豫过程中发生整体自由体积的重分布。此时,模型的微观结构基本恢复至未辐照状态,表现出良好的耐辐照性。但辐照仍造成了自由体积总量的增加,表明非晶合金的结构自修复作用不能完全抵消辐照带来的结构影响。此外,本文发现级联碰撞过程中自由体积的变化与元素有着紧密联系。为了进一步研究辐照过程中自由体积与非晶合金组成元素之间的关系,本文以包络球的方式分别计算了五个模型中Zr和Cu原子邻近自由体积的分布情况。结果表明,辐照前自由体积更倾向于邻近Zr原子分布;而级联碰撞过程中,“类空位缺陷”的产生虽然与元素之间没有直接联系,但在其迁移转化时更倾向于以Zr原子为中心变化;辐照后Zr周围自由体积的平均值增加了5.1%,Cu周围增加了2.2%,表明辐照后Zr周围的微结构变化更加明显。从而证明非晶合金自由体积的分布存在元素选择性,且辐照诱导非晶合金微结构变化存在元素选择性。该发现可帮助选择或设计高辐照抗性的非晶合金材料。