作为一种新型的金属材料,金属玻璃具有特殊的原子排列结构,从而拥有许多优异的性能,如高强度、高硬度、极佳的耐腐蚀性,以及优良的软磁性能,因此具有巨大的工业应用价值和科研价值。尽管已经开展了一系列针对金属玻璃结构规律的研究,但由于结构上的无序性,对其结构的热力学机制仍没有充分的理解,对于结构规律与力学性能之间的联系更是知之甚少,严重制约了对金属玻璃的进一步研究。针对上述存在的问题,本文对金属玻璃的结构特征和力学性能进行了理论方面的研究。通过分子动力学计算,对三种Cu-Zr二元金属玻璃(Cu46Zr54,Cu50Zr50,Cu64Zr36 MGs)结构特征进行了分析。计算结果表明:金属玻璃中的原子排列在原子半径、配位数以及配位原子的组成之间存在着某种协调配合关系。并且,根据Voronoi多面体方法所确定的原子团簇是接近球形的。因此,原子团簇的半径可以作为计算团簇电化学势的有效参数。通过计算金属玻璃的原子以及不同尺寸的团簇的电化学势,发现单个原子的电化学势的值差别很大,而原子团簇的电化学势分布则较为集中。从单个原子到原子团簇,其电化学势分布的巨大变化表明金属玻璃中的电化学势均衡状态是在原子团簇层面达到的。进一步研究了经过不同温度退火的随机结构的团簇电化学势分布,结果表明:金属玻璃中团簇的电化学势趋向最大均匀化分布,而团簇电化学势的这种分布趋势支配着金属玻璃中的原子排列。通过对发生应变的金属玻璃其原子配位数以及团簇电化学势的分析发现:当应变量大于0.5%时发生塑性变形,并形成剪切带。变形时,以各组元原子为中心的所有团簇中,拥有最佳配位数的团簇最稳定。其中,在Cu-Zr二元金属玻璃中,以Cu原子为中心的原子团簇比以Zr原子为中心的原子团簇更稳定。塑性变形使团簇的电化学势分布更加分散,而应变速率对电化学势的变化没有明显的影响。