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金属玻璃（即非晶态合金）在结构上具有原子排列长程无序、短程有序的特点。相对于晶态金属，块体金属玻璃具有高屈服强度、高弹性应变极限等优异的力学性能，因此有望作为新一类工程金属材料得到应用。然而，面对工程构件复杂的力学服役条件，则要求金属玻璃应具备优异的抗疲劳性能，并且能够在多种载荷模式下表现出较高的损伤容限。本文选择具有高断裂韧性Zr61Ti2Cu25Al12（Zr-21-4-1，即ZT1）块体金属玻璃，在以下三个方面开展了研究:（一）研究了四点弯曲疲劳载荷下高韧性金属玻璃的疲劳断裂机理，包括疲劳裂纹萌生过程和疲劳裂纹扩展阻力的来源。根据断裂力学方法获得da/dN-△K曲线，揭示Zr-21-4-1金属玻璃疲劳裂纹扩展的微观机理。（二）研究了Zr-21-4-1金属玻璃在Ⅲ型载荷模式下的断裂行为，包括其本征Ⅲ型断裂韧性以及Ⅲ型载荷作用下的裂纹扩展机制。（三）研究了Zr-21-4-1金属玻璃在扭转载荷下的断裂行为。得出的主要结论如下: （一）根据四点弯曲方法获得的疲劳应力-寿命曲线，确定Zr61Ti2Cu25Al12(Zr-21-4-1)金属玻璃疲劳极限（σa）为441 MPa，约为拉伸屈服强度的0.27。Zr-21-4-1金属玻璃的疲劳寿命由宏观裂纹的萌生阶段所控制。疲劳裂纹扩展的阻力主要来源于裂纹尖端形成的高密度剪切带对裂纹的钝化与屏蔽，同时裂纹扩展的“之”字形路径降低了作用在裂纹尖端的有效驱动力。 （二）根据Zr61Ti2Cu25Al12(Zr-21-4-1)金属玻璃的疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子幅之间的da/dN-△K关系曲线，Zr-21-4-1金属玻璃的疲劳裂纹扩展门槛值(△Kth)为2.8 MPa√m。可按照曲线的斜率划分为三个特征区域，分别对应于不同的裂纹扩展机理:在近门槛值区主要是通过裂纹尖端自由体积累积导致微孔洞的产生;在Paris区则是由于裂纹尖端的剪切带在疲劳载荷作用下发生损伤累积导致开裂;在高扩展速率区是由裂纹尖端的多重剪切带和最大裂纹驱动力Gmax交替控制裂纹扩展。单相金属玻璃的疲劳门槛值（应力比R=0.1条件下）与其断裂韧性大致上成正比例关系。 （三）采用含周边环形疲劳预制裂纹的圆柱样品测量获得了Zr61Ti2Cu25Al12(Zr-21-4-1)金属玻璃在Ⅲ型载荷模式下的本征断裂韧性。在弹-塑性断裂力学条件下，其塑性应变强度因子ΓⅢ为29μm，即KⅢC=51 MPa√m，对应的应变能释放速率与高强度铝合金相当。在Ⅲ型载荷模式下，Zr-21-4-1金属玻璃的稳态裂纹扩展微观上呈现“之”字形路径，造成裂纹尖端的真实载荷模式为Ⅱ/Ⅲ混合型，这种裂纹扩展方式能够有效提高对Ⅲ型裂纹扩展的阻力。Zr-21-4-1的KⅢC/KⅠC值相对较低，大约为0.39，表明其对Ⅲ型载荷更加敏感。 （四）Zr61Ti2Cu25Al12(Zr-21-4-1)金属玻璃的剪切屈服强度τy与剪切弹性应变极限γC分别为990 MPa与3.0％。在扭转加载过程中，剪切带萌生于Zr-21-4-1金属玻璃样品表面最大剪切应力方向。由于沿样品径向的剪切应力梯度的约束，剪切带能够维持一定程度的稳态扩展。样品最终沿着单一主剪切带发生断裂，几乎不产生宏观塑性形变。结合Zr-21-4-1金属玻璃的拉伸、压缩和扭转数据，证实椭圆失效准则与偏心椭圆失效准则更适合于描述Zr-21-4-1金属玻璃的屈服行为。采用协同剪切模型(CSM)计算出的Zr-21-4-1金属玻璃的剪切弹性应变极限比试验值低12％，其原因是由于该模型默认金属玻璃遵循Tresca屈服准则（τy～0.5σT），以至低估Zr-21-4-1金属玻璃真实的剪切屈服强度(τy～0.6σT)所造成的。