在液态金属快速冷却至过冷液相区的过程中，体系中既存在着空间的动力学非均匀行为，也存在着结构上的非均匀特性。研究熔体在过冷液相区的微观非均匀性质，对于快速凝固理论的发展及非晶材料的制备都具有指导意义。计算机模拟能够得到体系局域结构信息，有助于人们对材料微观结构与性能之间关系的理解。建立适合液态金属研究的原子间相互作用势，可以提高模型预测熔体性能的能力，为实验提供必要的理论指导。本文以计算机模拟为主要研究方法，围绕金属熔体原子间相互作用势的建立和微观非均匀性的探讨，主要进行以下工作：在液态金属的双体作用势中，原子间长程吸引特征更加显著。因此，在传统的Lennard-Jones （LJ）作用势中引入修正参数θ，即：通过液态金属粘度的类密集气体模型和Born-Green粘度公式，利用纯金属的液态密度、实验粘度及偶分布函数数值，得到了合理的作用势参数，进而得到适用于液态纯金属研究的偶势。以纯金属Al、Cu和Ag为研究对象，得到其修正的LJ作用势。利用分子动力学模拟方法，计算了体系的状态方程曲线和液态偶分布函数曲线，并描述了三种纯金属体系在凝固过程中的能量和结构演变。模拟结果与采用J．Mei、Johnson的镶嵌原子势模型和有效双体势模型得到的模拟结果吻合得较好。但是实验数值的不确定性对作用势的准确性有重要的影响。在此基础上，以Al₇₅Cu₂₅二元合金为研究对象，在计算合金体系总激活能时，引入异类原子间的高温混合焓值，同时利用实验密度、粘度及偶分布函数数值，拟合异类原子间的相互作用势，将修正的LJ作用势推广到二元合金。利用二元合金修正的Lennard-Jones原子间作用势函数，计算得到的Al₇₅Cu₂₅合金在1000K温度下的静态结构因子S（Q）与实验值相吻合。体系经历冷却过程后，低温下偶分布函数曲线呈现晶体峰特征，Al-Cu原子间的相互作用更加强烈，即体系更倾向于异类原子结合。通过对原子近邻位置及键对分析结果进行分析，证明冷却终态，体系中包含大量的FCC晶体结构。键取向序参数W₆、Q₆数值也与实验结果吻合得较好。研究了纯金属Ni在快速冷却至过冷液态区，尤其是T_c温度以下时，由动力学不均匀性与结构不均匀性所引起的体系原子的扩散、聚集生长方式。模拟得到体系的玻璃转变温度T_g为800K，临界温度T_c=840K。通过均方位移MSD、非高斯参数NGP和各类键对参数随时间的变化曲线，对熔体动力学及结构在驰豫过程中的非均匀行为进行了详细的描述。根据驰豫的不同特点，将整个降温过程分为三个温度区间：（a）840K≤T≤1000K，当驰豫时间超过形核孕育时间τ时，过冷液体将发生结晶现象；（b）810K≤T<840K，为晶体与非晶态基体共存的复杂区域；（c）T<800K时，随着驰豫时间的增长，出现非晶的晶化行为。构建了温度（temperature）-时间（time）-结构转变（transformation）示意图，即TTT曲线。动力学及结构驰豫结果表明，过冷液体的结晶过程与非晶的晶化过程均源于形核和长大过程，与体系内原子的结构重排密切相关。以Ni-Zr二元合金为研究对象，通过熔甩的方法制备了NiZr₂完全非晶条带，并通过电子探针、X射线衍射技术（XRD）和差式扫描量热分析（DSC）对非晶条带进行了实验分析。分析结果表明，NiZr₂非晶条带中含有少量的氧元素，非晶合金的晶化过程分为两个阶段：非晶→非晶+ZrO→ZrO+NiZr₂，晶化最终产物为ZrO相和NiZr₂相。同时通过分子动力学模拟，利用Hausleitner-Hafner提出的多体势，对液态NiZr₂合金在快速冷却过程中的能量及结构演变进行了描述。模拟发现低温下体系偶分布函数g（r）的第二峰有显著的劈裂，但各类偏偶分布函数g_ij（r）劈裂发生的温度不同，同时通过偏偶分布函数和配位数的计算描述了非晶形成过程中NiZr₂相的形成机制。键对分析结果表明，Ni-Zr非晶合金中不仅存在大量表征非晶结构的1551、1541和1431键型，同时还存在1441、1311和1321等键型所形成的团簇，四面体及菱面体对NiZr₂非晶结构有不可忽视的影响。液态金属与固态金属在微观结构上的相关性和变异特征得到了很好的体现。