非晶合金具有高强度、高弹性极限、耐磨及抗腐蚀等优异力学性能,因而长期以来备受关注。然而,非晶合金多通过剪切带快速扩展进行塑性变形,这使得应变快速局域化,导致其延性差,易提前失效,故应用受限。近年来,人们发现,非晶合金基体中的马氏体相变组元可通过应力诱发相变,有效减缓非晶基体的应力/应变集中,阻碍非晶剪切带扩展,从而提升非晶合金的延性。NiTi形状记忆合金是一种典型的马氏体相变材料,发生应力诱发马氏体相变时,输出6-8%均匀点阵切变,可快速缓解邻接区域的应力/应变集中;此外,相变生成的马氏体强度高,可提供显著的加工硬化能力,从而抑制应变局域化。因此,可猜测,若将相变组元NiTi与非晶组元复合,有望利用相变组元NiTi的马氏体相变特性改变非晶组元的剪切带扩展方式,提高非晶组元的延性,延缓非晶组元提前失效,从而获得具有良好力学性能的NiTi/非晶复合材料。本文采用磁控溅射技术制备了具有不同调制周期(层厚)和调制比(层厚比)的a-NiTi(非晶)/a-CuZrAl(非晶)纳米多层膜,并巧妙利用NiTi与CuZrAl的晶化温度差异,通过热处理获得NiTi(晶体)/a-CuZrAl(非晶)纳米多层膜;其中,NiTi组元可发生应力诱发马氏体相变,与a-CuZrAl构成相变组元/非晶组元复合材料。此外,为比较相变组元与位错滑移组元对非晶组元变形机制影响的差异,本文通过添加Nb、Fe元素,压低NiTi合金的相变温度,使其无法相变而只能发生位错滑移,从而制得NiTiNbFe(晶体)/a-CuZrAl(非晶)纳米多层膜,构成位错滑移组元/非晶组元复合材料。研究结果表明,虽然NiTi单层膜的纳米压痕硬度仅为NiTiNbFe单层膜的1/2,但NiTi/a-CuZrAl多层膜的硬度整体高于NiTiNbFe/a-CuZrAl的硬度,这与纳米多层复合材料的硬度混合定律不符。同步辐射掠入射XRD-原位拉伸实验证实,NiTi/a-CuZrAl中的形状记忆合金组元NiTi在变形过程中发生了马氏体相变。应变速率敏感性测试结果表明,相变组元NiTi提高了a-CuZrAl的应变速率敏感性,这暗示非晶组元加工硬化能力得以提升,从而展现出更高的延性及断裂强度。综上,本文利用形状记忆合金组元NiTi的均匀点阵切变特性,提高了非晶组元CuZrAl的加工硬化能力,延缓了非晶组元的提前失效,获得了具有良好力学性能的NiTi/a-CuZrAl纳米多层复合薄膜。本文研究结果有助于加深人们对相变组元/非晶组元复合材料的强化及塑性变形机制的理解,并有望为设计高性能非晶复合材料提供思路。