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大块金属玻璃具有高硬度、高弹极限等特性,显示出广泛的应用前景。强玻璃形成能力的合金体系的开发成为金属玻璃研究的核心内容之一,这不仅关系着金属玻璃能否得到广泛的商业应用,还直接影响人们对于金属玻璃形成机理的认识。本论文在LaAlCu合金体系基础上,通过加入与主元具有类似化学性质或相近原子尺寸的化学元素Ag、Ni、Co元素,通过成分优化,开发出一系列临界尺寸在20～30 mm的La-Al-(Cu, Ag)-(Ni, Co)大块金属玻璃。最强的玻璃形成能力组分为La65Al14(Cu5/6Ag1/6)11(Ni1/2Co1/2)10,其临界尺寸超过35mm,是目前世界上尺寸最大的稀土基金属玻璃。从结构、热力学、动力学因素角度研究发现La-Al-(Cu, Ag)-(Ni,Co)合金晶相和过冷液相之间较小的吉布斯自由能差是其强玻璃形成能力的关键因素。通过高温原位X射线衍射研究La62A114Cu11.7Ag2.3Ni5Co5在玻璃态、过冷液态及液态的局域原子结构差异。发现其最近邻壳层的配位数为15.1±0.1,并且不依赖于温度而变化,而合金La62A114Cu24和La62A114Cu20Ag4的配位数却随着温度上升略有下降。研究La基金属玻璃的室温纳米压痕变形行为时发现,在室温时其变形模式的转变趋势如下：首先从极低加载速率时的Homo-Ⅰ变形模式转变到中度加载速率时的Inhomo变形,然后再到高加载速率时的Homo-Ⅱ变形模式,基于剪切转变区模型(STZ)提出了加载速率对La基大块金属玻璃的塑性变形模式的影响机制。发现离子注入技术在不影响玻璃形成能力的同时可以作为提高金属玻璃耐腐蚀性的一种有效途径,并在La基金属玻璃上进行了验证。合金耐腐蚀性的提高主要可归因于含Nb(约100 nm)表面层的强钝化能力。针对La基合金力学性能及热稳定性较差的弱点,尝试开发了一种具有优异综合力学性能且具有强玻璃形成能力的体系。选择CuZr基合金,在ZrCuAl合金基础上,采用加入与主元具有类似化学性质的Ag元素,并通过成分优化,成功开发出一系列临界尺寸超过20mm的Zr-(Cu,Ag)-Al金属玻璃,发现其在很大的成分范围内可直接熔炼成约25g左右的非晶锭子。从结构、热力学、动力学角度研究发现Ag元素添加后,局域原子更紧密的堆垛以及晶态相与过冷液相之间更小的吉布斯自由能差成为其具有强玻璃形成能力的关键因素。最后,采用原位TEM技术在NiNb金属玻璃非晶薄膜中首次发现了6.6%弹性极限及40%的拉伸超塑性变形的存在,基于热膨胀、自由体积模型、杨氏模量、尺寸效应、外部约束(confinement)等因素考虑,对其弹性及塑性变形机理进行了分析。