由于长程无序的原子结构，金属玻璃在室温下的塑性变形极易形成纳米尺度的剪切带。一条或几条主剪切带的快速扩展引发材料破坏，伴随低的宏观塑性和复杂的断裂现象，为失效行为的预测带来了巨大的挑战。理解金属玻璃的剪切带和断裂行为对提高其宏观塑性和稳定性至关重要。为此，本文围绕金属玻璃塑性及断裂机理这一关键问题开展了系统的研究。基于Gurson的孔洞模型发展了金属玻璃的“自由体积”压力敏感本构，通过本构失稳的方法，得到了金属玻璃的剪切失稳临界条件及失稳路径。分析发现，失稳明显依赖于压力敏感系数和剪胀系数，两个系数的增大将导致拉伸失稳阈值减小而压缩失稳阈值增大，从而材料在拉伸条件下更容易形成剪切带。　　 本研究通过对Vitl金属玻璃开展系统的四点弯实验，发现剪切带间距随着样品厚度的减小或弯曲曲率的增加而减小；剪切错动随着样品厚度或弯曲曲率的增大而增大。基于能量守恒和动量扩散机理，建立了多重剪切带演化的理论模型。该模型能很好的表征剪切带间距及错动随试样几何尺寸及弯曲曲率的变化规律。同时，揭示了多重剪切带行为是剪切带形核和扩展两个过程竞争的结果，且动量扩散控制剪切带形核而自由体积软化控制剪切带扩展。进一步，通过数值模拟研究了金属玻璃在不同初始自由体积分布下的剪切带行为。揭示了自由体积浓度(free volume concentration，FVC)及分散度(freevolume dispersion，FVD)，对剪切带的形核和发展的影响。小的FVC和小的FVD均对应于高的剪切强度；大的FVD促进剪切带的多重化而大的FVC阻碍这一过程。这说明通过控制较小的FVC和较大的FVD可以设计实现具有高塑性和高强度的金属玻璃。通过滑移线场和J积分理论，开展了针对金属玻璃的裂纹前端塑性区研究，得到了塑性区及塑性核的解析表达式。揭示了微观塑性与压力敏感系数和泊松比密切相关：材料压力敏感越显著或泊松比越小，对应的塑性区和塑性核越大，从而表现好的微观塑性。同时，塑性核的理论预测值与实验观测值(断裂面韧窝的特征尺度)具有很好的一致性，表明塑性核是可用于表征金属玻璃固有塑性的物理参数。从微结构特征及原子间相互作用势出发，建立了金属玻璃统一的断裂准则，该准则不仅能够很好的表征实验中所观测到的各种断裂行为，如多种断裂模式和拉压不对称性；同时能够有效预测断裂角及强度。更重要的是，揭示出无量纲参数α(表征压力敏感效应)和β(表征剪胀效应)统一控制金属玻璃的塑性及断裂行为，从而为设计具有良好拉压塑性的金属玻璃提供了理论依据。