金属玻璃也称非晶态合金,由于其内部不存在类似于晶体中的位错、晶界等缺陷,从而使其具有不同于晶体材料的优良性能,诸如高强度,高弹性模量等。金属玻璃结构特性及优异性能,使其成为许多个领域中有较大应用前景的新型材料。在金属玻璃中,自由体积是一个被广泛用于研究其结构和性能的重要物理量。对于金属玻璃来说,在不需要外界提供能量(比如说加热或者外应力做功)或者不改变系统能量的前提下,原子自由移动的物理空间被定义为自由体积。自由体积的增加会显著增强金属玻璃系统的塑性。而在一定温度下等温退火过程中,由于自由体积的湮没,金属玻璃系统往往会变脆。金属玻璃的某些物理性质也与自由体积密切相关,比如说,自由体积的改变会使系统粘滞系数或者扩散系数发生几个数量级的变化等等。因此,无论是从结构还是从性能的角度来说,自由体积的研究对于金属玻璃而言都有着重要的实际意义。目前已有多种对金属玻璃中自由体积进行表征的方法,但是这些方法往往只能从宏观上对金属玻璃的自由体积进行定性研究。其中,差示扫描量热法(DSC)应用最为广泛,而且基于DSC对金属玻璃自由体积进行的研究工作已经可以实现定性甚至定量化研究。相对而言,通过正电子湮没技术,可以对金属玻璃中自由体积的尺寸以及不同尺寸的自由体积浓度等诸多细节进行研究。相关研究表明,金属玻璃在经过一系列的工艺处理后(如在室温下对它进行压缩,或对其退火处理),其性能会发生变化,原因是金属玻璃中的自由体积含量发生了变化。在玻璃化转变温度附近对金属玻璃进行退火处理,由于温度高,原子扩散速度快,扩散使得自由体积发生消亡,导致金属玻璃中的自由体积减少,从而影响金属玻璃的一些性能。本论文开展了以下研究工作：通过真空吸铸法制备出Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10块体金属玻璃,对吸铸样品在不同条件进行退火处理。通过X射线衍射(XRD)对铸态及退火样品的微结构进行表征：用正电子湮没寿命谱及DSC分析不同退火状态下样品中平均自由体积的变化。结果表明,Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10金属玻璃在累计退火及等温退火不同的时间后,自由体积含量均发生了变化。累计退火过程中,随着退火温度的升高,Zr6413Cu15.75Ni10.12Al10金属玻璃中的平均自由体积含量降低：等温退火过程中,随着退火时间的增加,自由体积含量逐渐降低,并趋于一个稳定值。另外,金属玻璃作为一种非晶态材料,具有一些优异的性能,使它具有巨大的应用前景,如果可以按照理论计算的方式预测金属玻璃的一些性质就会很方便。本文采用“模量规则”计算了金属玻璃的剪切模量,对此种方法进一步改进,使得计算出的剪切模量更贴近于工程设计。同时结合Johnson提出的金属玻璃中剪切模量与屈服应力的关系,计算了金属玻璃的屈服应力,得到了理想的数据。这种方法可以被用于设计所需要的金属玻璃,具有一定工程应用价值。