作为一种典型的非晶态材料，金属玻璃兼具长程无序的原子结构和金属价键，具有超高弹性、强度、优异的热塑成型能力以及良好的软磁性质。但是，室温脆断以及受限的玻璃形成能力严重制约着金属玻璃的实际应用。最近实验研究表明，金属玻璃不是完全均匀的，而是呈现出结构和动力学上的非均匀性。主要表现在金属玻璃内部的一些纳米尺度的局域区域具有相对于均匀弹性基底的性质不同的“缺陷”特点:低的弹性模量和键合强度，原子排列更加疏松、流动性更强，处于能量势垒中高能量、不稳定的能峰位置等特点。这些特点很类似于液体的行为，称为流变单元。金属玻璃的很多物理性质，例如结构弛豫、玻璃转变、流变行为、低温物理性质等，都与流变单元存在着紧密联系。但是，目前对于金属玻璃的宏观力学性质如塑性、断裂行为等与流变单元之间的关联性研究还很少，这直接影响了我们对于金属玻璃断裂、塑性变形机理等基本力学问题的深入理解，而且也制约了诸如室温拉伸脆断等实际应用中所面临瓶颈难题的解决。针对金属玻璃中两个极为重要的宏观力学性质——宏观拉伸塑性和断面形貌演化与流变单元的关联性为研究对象，本论文进行了一系列系统的实验和理论研究工作。　　首先，根据金属玻璃塑性与流变单元密度的正相关性，提出了在块体金属玻璃中提升宏观拉伸塑性的应力场标量化方法，并提出了两个具体的实验方案来验证该方法的可行性。第一个实验方案是通过飞秒激光刻蚀的方法，在块体金属玻璃试样表面制备一系列微坑阵列，通过调控微坑阵列的尺寸和空间分布，发现当微坑尺寸接近于稳定裂纹扩展的临界裂纹尖端曲率半径时，金属玻璃表现出0.51％的宏观均匀拉伸塑性变形行为，并且在断面上出现了粘性液体均匀变形才会出现的微尺度尖锥状结构。通过一系列有限元分析，发现表面微坑阵列引起了试样内部应力场的标量化，进而引发了大量流变单元的激活，导致了宏观拉伸塑性的出现。第二个实验方案是利用机械车削技术在金属玻璃表面制备出螺纹状微结构，在单轴应力状态下试样表现出0.9％的拉伸塑性，并且出现了一系列锯齿流变事件，表明试样发生了由多重剪切带控制的非均匀塑性变形。通过有限元分析带表面螺纹结构的试样应力场演化，发现表面螺纹结构会引起应力场的扭转——应力场标量化的一种形式，导致多重剪切带的产生，引起宏观拉伸塑性。　　其次，建立了金属玻璃的断面形貌演化动力学模型，分别研究了脆性和韧性金属玻璃的断面形貌演化与流变单元的关联性。基于流变单元的图像，提出了裂纹尖端塑性区的形成模型，认为塑性区是由裂纹尖端大量流变单元的激活和逾渗聚集而成的。对于脆性金属玻璃来说，选用Mg65Cu25Y10体系，提出了一个新的动力学参量——裂纹尖端曲率半径来研究动态裂纹扩展行为，发现临界的裂纹尖端曲率半径控制着从韧窝结构向周期条纹结构的断面形貌转变。建立了金属玻璃脆性断裂的理论物理模型，推导出了裂纹尖端曲率半径演化的动力学方程，很好的解释了脆性金属玻璃的各种断面形貌演化。对于韧性金属玻璃来说，选用vit105体系，采用等温退火手段制备了一系列处于不同初始流变单元状态的试样。通过系统地研究韧窝状断面形貌的尺寸分布和最大、最小韧窝结构的演化与流变单元的演化之间的关联性，发现流变单元的演化控制着断面形貌的空间演化。提出了一个韧窝结构特征尺寸随流变单元密度演化的公式，很好的拟合了韧窝结构尺寸的空间动力学演化。建立了考虑流变单元相互作用的断面形貌演化的随机动力学模型，研究了初始流变单元密度和流变单元作用强度对断面形貌演化的影响。最后，基于韧性断面形貌演化与流变单元的关联性，探讨了具有优异力学性质的金属玻璃断面用于超疏水表面的可行性。　　本论文提出的应力场标量化提升拉伸塑性的实验方案为块体金属玻璃的室温脆断难题提供了一个崭新的研究思路和切实的解决方法。基于流变单元图像所建立的塑性区微观物理模型和断面形貌演化动力学，为理解非晶态材料的微观断裂机理和动态断裂过程提供了可靠的物理图像和理论工具，并为开发出具有更加优越力学性质的新型金属玻璃体系提供了微观结构设计上的研究方向。