液液相变是指一种液体转变为另一种液体的一级相变,在几乎所有类型的液体中都可能存在。研究液液相变对于理解玻璃和液体的本质具有重要的科学意义。本论文从序参量、热力学模型和动力学角度详细阐述了液液相变的基本特征,着重分析了多种非晶合金形成体系中可能存在的液液相变（或非晶-非晶转变）。经典液体理论尽管可以通过两点密度关联函数来解释液体中简单的动力学行为,但难以解释液体中复杂的动力学行为和由非密度序参量驱动的液液相变。相反,液体的“二序参量模型”在原有的“密度”序参量的基础上增加了一个新的“局域有序团簇百分数”序参量,从而为认识液体中的一些重要问题提供了新的视角。本论文的一些结论和观点就是基于该模型所得出的。本论文在一系列由稀土元素（La、Ce）、过渡金属元素（Ni、Co）和Al组成的非晶合金体系中发现了存在液液相变的证据。这类非晶合金体系在差热扫描加热分析中会在其进入过冷液体区时出现一个明显的放热过程;X射线衍射和透射电镜结构表征发现该放热峰不是晶化过程,而是发生了一个近程原子有序化的非晶-非晶转变;在闪速差式扫描量热仪的快速升温速率条件下,该样品的晶化得到抑制,出现了金属冰川玻璃向过冷液体转变的“熔化峰”,证明了相变的可逆性;放热转变的产物可以通过急速冷却转变为新的玻璃相(即金属冰川玻璃——新相较旧相具有更低的构型熵、更高的玻璃化转变温度、更大的硬度、更高的杨氏模量和一些独特的动力学行为。金属冰川玻璃相可以看作是液液相变存在的一个证据。本论文研究了金属液体中非密度驱动的液液相变的动力学。通过对Pd40Ni40P20和Pd42.5Ni42.5P15两种非晶合金的玻璃形成液体在闪速扫描量热仪中进行原位快速降温-等温退火-快速升温实验,发现Pd40Ni40P20体系会发生正常的“单吸热峰”玻璃化转变（属于典型的退火弛豫行为）而Pd42.5Ni42.5P15体系则出现反常的“双吸热峰”玻璃化转变。双吸热峰是焓弛豫和逆向液液相变的贡献。随着退火温度的降低,液液相变的时间尺度逐渐变长,当退火温度到达某个临界点时会出现新的相变模式——在该温度以上液液相变以形核长大的方式进行,在该温度以下液液相变以旋节线分解的方式进行。新的旋节线分解模式液液相变不仅可以在玻璃化转变温度以上进行,也可以发生在玻璃化转变温度以下。本论文进一步研究了金属液体中非密度驱动的液液相变的序参量。在Pd-Ni-P金属液体中,P溶质原子对其液液相变的产生起到了关键作用。在(Pd0.5Ni0.5)100–xPx（x=15-20）体系中随着P含量从20%到15%的减少,差热分析曲线上出现的放热峰（对应液液相变）会出现一个从无到有的变化;而P含量对玻璃化转变温度的影响不大。第一性原理计算表明,(Pd50Ni50)100–xPx体系含量最多的两种团簇分别是以P为中心的<0360>和<0440>两种三棱锥团簇;随着温度降低,液体中富含Ni（Pd）-P共价键的<0360>团簇含量急剧增加,到玻璃转变温度以下才保持不变;Pd42.5Ni42.5P15中的<0360>团簇比Pd40Ni40P20随温度降低增加得更快。据此,<0360>团簇在Pd-Ni-P金属液体中的含量可能是该体系发生液液相变的序参量。从序参量-温度相图上判断,液液相变出现的判据是液液相变共存线应该在玻璃化转变温度以上。