超稳定玻璃（USGs）具有独特的结构和优异的性能,如高的热力学和动力学稳定性、优异的耐腐蚀性能、力学性能和光电性能,在涂层领域、微加工领域和电子器件领域的应用受到了广泛的关注。目前通过调整单一因素衬底温度或沉积速率成功制备出USGs,控制薄膜厚度能够调整其热力学和力学性能。然而,基于沉积时间、衬底温度和沉积速率等工艺参数的USGs组织演变机制和塑性变形模型研究还不够系统,USGs作为潜在的涂层材料,在自然时效中氧化机制的研究也较为缺乏。论文采用Ni60Nb40非晶合金薄膜为研究对象,观察了不同沉积时间、衬底温度和沉积速率下USGs的显微组织,分析了组织演变机理,基于协作剪切模型研究了力学性能与微观组织之间的关系,分析了自然时效过程中非晶合金薄膜的氧化机制,为非晶合金薄膜的组织、性能控制及应用提供理论基础。利用磁控溅射技术在不同沉积时间下制备Ni60Nb40 USGs,沉积时间为1h、2h和3h时USGs的Tg值分别为627℃、617℃和612℃,沉积时间越短,脱离非晶结构所需的温度越高;其自由体积含量分别为4.27%、3.88%和3.59%,沉积时间越长,其自由体积的含量越低,稳定性越强。随着沉积时间的延长,USGs的弹性模量和硬度值逐渐增加,弹性模量与硬度关系的上边界从1 h的E=32.3+26.6×H增加为2 h的E=44.1+21.9×H,随后增为3 h的E=44.4+21.6×H;USGs的最大压痕尺寸和最大蠕变位移逐渐下降,剪切转变区（STZ）体积从0.145 nm3增加0.273 nm3;STZ体积激活能从14.1 k J/mol增加为26.6 k J/mol,表明抗塑性变形能力、抗蠕变性和稳定性逐渐增强。利用XRD、TEM、SEM、AFM、DSC和纳米压痕技术分析不同衬底温度和沉积速率下USGs的结构、表面形貌、热力学性能及力学性能。衬底温度从室温到300℃时,USGs的平均颗粒尺寸、均方根粗糙度、Tg值和ΔT值逐渐增加,USGs的弹性模量和硬度增加,其最大压痕深度和最大蠕变位移逐渐降低,应变速率敏感指数m值从0.2072下降至0.1578,STZ体积从0.116 nm3增加至0.221 nm3,STZ体积激活功从11.3 k J/mol增加至21.5 k J/mol,表明岛结构内部原子数量逐渐增多,表面粗糙化增强,抗塑性变形能力和抗蠕变性能增强,薄膜稳定性进一步增强。当沉积速率从6.8 nm/min逐渐增加为20.4 nm/min时,USGs的平均颗粒尺寸、均方根粗糙度先上升后下降,Tg和Tx值先下降后升高,表明热力学稳定性先下降后增强。当沉积速率低于临界值qc时,USGs结构主要受表面驰豫的影响;当沉积速率大于qc并且小于qm时,薄膜结构主要受溅射阴影的影响;当沉积速率增加至临界值qm时,USGs的结构主要受薄膜温度和原子扩散的影响。随着沉积速率的升高,USGs的弹性模量和硬度先降后增;最大压痕深度和最大蠕变位移先增后降;应变速率敏感指数m值从0.4722增加为0.8971,随后降为0.6998;STZ体积先从0.163 nm3降为0.145 nm3,后增为0.151 nm3;STZ体积激活能从15.8 k J/mol降为14.1 k J/mol,后增至14.7 k J/mol,USGs的稳定性、抗塑性变形能力和抗蠕变性能先下降后增强。基于第一性原理分析了衬底温度为400℃、溅射功率为40W的USGs在自然时效过程中的氧化机制。在自然时效过程中在非晶岛状结构边界形成Ni Nb2O6氧化物,其晶格常数为a=14.022、b=5.675和c=5.015 nm,非晶岛结构边界可以为氧化物的形成和生长提供条件,如能量、氧原子和形成长大的空间,Ni Nb2O6以岛状机制沿着非晶Ni Nb基体的生长方向生长。非晶基体的弹性模量为115.0 GPa,硬度值为3.60 GPa;时效处理后Ni Nb2O6的杨氏模量为153.0 GPa,硬度值为5.60 GPa;第一性原理计算Ni Nb2O6的杨氏模量为139.64 GPa,硬度值为6.11 GPa,Ni60Nb40非晶合金薄膜在自然时效过程中氧化物的形成能够提高非晶合金薄膜的弹性模量和硬度,从而提高非晶薄膜的服役性能。