非晶合金又称金属玻璃（MGs）,其独特的微观组织结构,表现出了迷人的特性,如较大的弹性伸长率、高断裂韧性、高疲劳强度、高硬度和高耐腐蚀性等,是高性能材料应用领域的重要一员。然而,由于缺乏精确表征其微观结构的实验手段和理论模型,因此难以建立如晶体材料中一样的经典结构-性能关系,以指导非晶合金性能的调控。尽管缺乏长程平移对称性的非晶合金的原子结构在宏观尺度上可能看起来是均匀的,但根据最近的实验和模拟结果,它们的局部动态和/或静态特性却有很大差异,存在本征的不同尺度、不同形式的结构不均匀性。这些不均匀性的特征与材料物性有着密切的关联,研究非晶合金的机构不均匀性可能是了解其机械行为结构起源的关键。针对上述问题,本文采用分子动力学模拟方法,以Cu-Zr二元非晶合金材料为主要研究对象,系统地研究了非晶合金不均匀性特征,建立了力学性能与结构不均匀之间的关联性指标,并对通过调控非晶合金微观不均匀性改变其宏观力学性能的作用机理进行了探究。具体内容如下:（1）首先借助Voronoi分析法,分析了Cu50Zr50MGs内部短程有序和中程有序结构的分布情况,结果表明非晶合金存在明显的结构不均性,为建立结构-性能之间的关系打下了坚实基础。随后,采用不同压头尺寸的纳米压痕模拟方法研究了经典Cu-Zr金属玻璃的局部弹性行为。结果表明:压痕范围内的力学响应由结构团簇的种类、数量和连接方式的不均匀性决定。在30 nm左右的临界压头尺寸下,局部力学响应与特征簇的分布直接相关,表现出明显的空间异质性。而在此之上,空间异质性将接近消失,局部五重对称的平均程度将成为关联力学响应的重要指标。（2）接着本研究基于分子动力学模拟,对三种冷却速率制备的相同尺寸Cu50Zr50MGs进行了不均匀性探究,并进行了单轴拉伸过程模拟,系统地研究了冷却速率对非晶合金不均匀性的影响。研究结果表明:较大的冷却速率,会导致非晶合金内部五阶对称结构减少,“类液区”增多,不均匀程度降低。这使得非晶合金受到外力作用时,应力局域化程度较低,剪切变形更加均匀,塑性变形能力得到提高。值得注意的是,非晶合金的不均匀性对较小的冷却速率响应更为敏感。（3）最后,通过分子动力学模拟对四种Al元素含量的非晶合金进行了比较研究,以阐明异质元素的添加对非晶合金不均匀性的影响机制。研究表明,在Cu50Zr50MGs中添加Al元素,会促进以Al原子为中心的额外二十面体急剧增加,这导致非晶合金内部的五阶对称系数升高,减少了不完整的、杂乱无序的碎片化结构的存在,有利于＜0,0,12,0＞连接形成程度更高的二十面体网络,使合金更加有序稳定,这些反过来又增强了非晶合金的强度。同时,Al元素的加入也会降低非晶合金的不均匀程度,并且在Al元素含量较低时,非晶合金的不均匀程度对Al元素的响应更为敏感。除此之外,研究发现Al元素的添加会提高非晶合金塑性变形的能力,这主要是由于Al有利于二十面体结构相互贯通,形成范围为更广、更为有序和均匀的二十面体网络,可以避免应力局域化,提升合金塑性变形能力。该论文有图56幅,表4个,参考文献127篇。