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非晶合金因其独特的原子结构具有许多卓越的物理、化学和力学性能,但是其变形时的应变软化和缺乏塑性等问题将限制其工程应用。为此,在非晶合金中引入尺寸适中、弥散分布的B2-CuZr相对其进行增塑。本文采用铜模吸铸快速凝固技术成功制备出Cu-Zr基非晶复合材料。研究了合金元素和冷却速度对非晶复合材料中组织结构和马氏体转变的影响,进而研究了不同组织结构和马氏体转变对力学行为的影响,并分析了非晶复合材料能产生宏观塑性和形变强化现象的条件和机制。研究发现:作为形成B2-CuZr相的基础体系,Cu50Zr50合金玻璃形成能力较差,其晶体相的马氏体转变起始温度M从为190 ℃,大部分的B2-CuZr相转变成M-CuZr相,压缩无明显塑性平台。为了稳定B2-CuZr相,在Cu50Zr50合金中添加Al,Cu-Zr-Al合金的玻璃形成能力增大,马氏体转变起始温度降低,B2-CuZr相的稳定性提高。其中,当Al含量在5～8%时,晶体相主要是B2-CuZr相。增大冷却速度,Cu-Zr-Al合金中B2-CuZr相尺寸减小,分布更加均匀。需要指出的是,在Φ2 mm尺寸下,Cu47.5Zr47.5Al5合金形成了尺寸适中、弥散分布的单一 B2-CuZr相强化的非晶复合材料,马氏体转变起始温度Ms为23 ℃接近室温。同时,Φ2mm的Cu47.5Zr47.5Al5非晶复合材料兼具宏观塑性和形变强化,断裂强度和宏观塑性分别可达1775 MPa和7%。其力学性能的提高主要依赖TRIP效应的强化作用。而实现TRIP效应强化则要求满足两个条件,分别为存在尺寸适中且弥散分布的单一 B2-CuZr相和马氏体转变起始温度接近室温。形变强化能力主要来自形变诱发马氏体相变生成的高硬度M-CuZr相对非晶基体应变软化的有效弥补,而宏观塑性的提高主要依靠晶体相对剪切带的阻塞效应(blocking effect)和形变诱发马氏体相变的发生。为了获得塑性优异的大尺寸非晶合金,在Cu47.5Zr47.5Al5合金中添加第四组元,CuZrAl5M5(M=Ni,Zn,Ti)的玻璃形成能力增大,添加5%的Ni或添加5%的Zn,马氏体转变起始温度Ms分别为25 ℃和6 ℃,B2-CuZr相的稳定性降低;添加5%的Ti(Ms=-103 ℃)或同时添加5%的Ti和5%的Ni,马氏体转变起始温度大幅降低,虽然晶体相主要是B2-CuZr相,但是形变已不能诱发马氏体转变。添加Ni、Zn、Ti没有获得塑性优异的大尺寸非晶复合材料。