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具有形变诱发相变行为的非晶复合材料因具有优异的塑性变形能力和加工硬化能力而受到研究人员的广泛关注。在变形过程中,形变诱发相变行为与剪切带萌生和扩展相互耦合作用是提高非晶复合材料塑性和加工硬化能力的原因。因此调控形变诱发相变行为是进一步优化非晶复合材料力学性能的崭新和有效的途径。本工作以β-Ti(Zr)和非晶相混合的(Ti45.7Zr33Ni3Cu5.8Be12.5)1-0.01xOx(X=0,0.73,1.45,2.16,2.87,3.57,4.26)(记作O0～O4.26,统称为ZTM-O合金)块状非晶复合材料作为研究对象,系统地研究了 Ti合金中典型的α稳定相元素——O元素在ZTM-O合金成型过程中对其形貌、微观结构、相组成的影响,并通过原位高能X射线衍射(in-situ HE-XRD)研究了其在形变过程中的微观力学行为和马氏体相变行为。通过详细分析与总结,阐明了 O元素添加对于TiZr基非晶复合材料的增强增塑的机理。随着O含量的增加,ZTM-O非晶复合材料的铸态组织由BCC结构的β枝晶相和非晶基体演变为BCC结构的β枝晶相、弥散的ω相和非晶基体三相共存。且β枝晶相发生了明显的粗化和熟化,O0样品与O0.73样品相比,β枝晶相尺寸由的44.03μm减小到17.23μm。纳米压痕结果显示,随着O含量的增加,β枝晶相的硬度明显提高,由2.48GPa增加至8.143GPa,而非晶相的硬度变化不大。力学性能测试结果表明,适当成分的O元素添加在有效提高屈服、断裂强度的同时大幅提高塑性。O2.87样品具有最优的综合力学性能,其屈服强度为1721MPa、断裂强度2169MPa、塑性应变12.56%,较O0样品分别提高了 29%、20%和114%。β枝晶相微观应力分析表明,O0.73样品中,β枝晶相屈服优先于宏观屈服;而O2.87样品中,β枝晶相与宏观屈服同时发生。原位高能X射线分析结果显示,O的添加能有效调制ZTM-O非晶复合材料在变形过程中的结构演变。O0～O1.45非晶合金在变形过程中存在β到α”的形变诱发马氏体相变。随着O含量的增加,相变临界应力大幅提高,由750MPa变为1650MPa,而相变转变量明显减少。TEM结果表明,O0～O2.87压缩断后样品马氏体相的微观形貌发生了明显变化:即从宽度为200～300nm、贯穿整个枝晶的粗大板条状α”马氏体变为宽度为10～20nm分布于晶界附近的细小马氏体。通过对ZTM-O合金枝晶尺寸的研究发现,冷却速率和O含量共同决定了内生枝晶相非晶复合材料枝晶相的尺寸。冷却速率控制着枝晶长大的扩散过程而O元素影响枝晶长大的驱动力。枝晶尺寸对ZTM-O的力学性能尤其是塑性有很大影响。当枝晶尺寸介于26～35μm之间时ZTM-O合金具有最优的塑性变形能力。