非晶态合金原子排列具有长程无序、短程有序的结构特点,不含有传统晶体材料常见的位错、晶界等缺陷,因而呈现出许多独特的物理、化学及力学性能,受到人们的广泛关注。然而,非晶态合金的应变软化和室温脆性成为限制其工程应用的瓶颈。通过将“相变诱导塑性”的概念引入到非晶态合金中,本课题组成功制备出具有高的屈服强度,显著加工硬化能力和优良拉伸塑性的非晶复合材料。但是,目前所开发的“相变诱导塑性”效应增韧的晶复合材料的尺寸受限,严重限制了非晶态合金作为结构材料的广泛工程应用。同时,目前所开发的“相变诱导塑性”增韧的非晶复合材料组织对合金化元素及工艺等非常敏感,晶体增强相不够稳定,极易长大联结。此外,“相变诱导塑性”增韧非晶复合材料的变形机理以及变形过程中的组织演化尚不清晰。因此,亟待开发更加稳定的大尺寸“相变诱导塑性”增韧的非晶复合材料,并探索揭示其变形机理。基于以上亟待解决的科学问题和工程问题,本论文首先系统研究了合金化元素A1和Ag对CuZr基非晶复合材料非晶形成能力和亚稳奥氏体B2-CuZr相稳定性的影响,发现Al和Ag均能提高非晶基体的非晶形成能力。在此基础上,建立了 A1添加量-Ag添加量-冷却速度-相组成之间的选择关系,为制备出大尺寸的含有单一 B2-CuZr增强相的非晶复合材料奠定了基础;其次,本论文将异质形核理论引入非晶态合金,发现少量Sn的添加能与合金主组元Zr反应生成非常稳定的金属间化合物Zr5Sn3,Zr5Sn3与亚稳奥氏体B2-CuZr相具有相当低的二维面错配度,因而在快冷过程中,能作为形核剂促进B2-CuZr相形核,从而得到均匀弥散的非晶复合材料组织(晶体相尺寸小于100 um)。研究还发现,Sn元素的添加不仅能提高非晶基体的非晶形成能力,而且对B2-CuZr的马氏体相变能力影响不大。最后,本论文详细研究了近厘米级“相变诱导塑性”增韧的非晶复合材料变形过程中的组织演化规律及变形机理。研究发现该类非晶复合材料中具有微米级和纳米级两种尺寸的B2-CuZr相。在变形过程中,微米级B2-CuZr通过切变方式转变为含有大量高密度位错的马氏体板条,而纳米级B2-CuZr通过孪晶的方式进行切变转变为B19’-CuZr马氏体相。通过对中断拉伸试样的组织表征,发现铸态条件下,Cu46.25Zr48Al4Ag1Sn0.75非晶复合材料中晶体相由大量明暗相间的亚晶组成,明相为B2-CuZr,暗相为具有超点阵结构的B2-CuZr。初生马氏体优先在亚晶界形核,并向明相(B2-CuZr)延伸。随着拉伸的继续,初生马氏体板条扩展长大直至材料失效。在变形过程中,亚稳奥氏体相发生马氏体相变,吸收大量应变能,且该晶相能有效阻碍剪切带扩展,促进剪切带增殖,从而使得材料获得良好的拉伸塑性和显著的加工硬化能力。本论文的研究工作不仅适用于CuZr基非晶态合金,对其它大尺寸“相变诱导塑性”增韧非晶复合材料体系的开发、组织调控、性能优化和变形机理研究都具有重要意义,极大地拓宽了非晶态合金作为结构材料的工程应用前景。