与传统的晶态合金相比,得益于短程有序长程无序的原子结构,大块金属玻璃表现出独特的性能,如高弹性极限、力学强度、断裂韧性、硬度和高抗疲劳性,良好的耐磨性和耐腐蚀性能,以及优异的软磁性能。在室温下,大块金属玻璃的塑性变形往往高度局域化于剪切带之中,常常表现为脆性断裂。然而,对于剪切带造成的原子量级的结构变化仍不清晰;虽然已有文献表明金属玻璃的塑性变形与单位体积内弱键区的数量有关,但是对于其如何影响塑性变形仍缺乏较为系统的研究;在高温下,大块金属玻璃表现出很好的塑性加工性能,但对其高温下力学行为的研究仍缺乏较为深入的理论认识。CuZr基大块金属玻璃具有较好的玻璃形成能力、热稳定性以及较低的成本,越发引起科学家和工程师的关注。本论文以典型CuZr基大块金属玻璃为研究对象,主要从原子量级、原子团簇量级和大规模的原子迁移等多尺度研究大块金属玻璃的力学行为以及建模。论文的主要研究内容、方法和结论如下:（1）将大块金属玻璃的微观结构不均匀性作为基本出发点,使用结构弛豫放热焓表征为弱键区的浓度,分析宏观力学行为背后的物理机制。以不同尺寸的Zr₅₀Cu_40+x0+x Al_10-x（x=0和2）金属玻璃为研究对象,发现较小高径比的试件在准静态压缩时表现出较大的宏观塑性变形。对于Zr₅₀Cu₄₀Al₁₀金属玻璃,由于不同直径的试件具有接近的弱键区浓度,其尺寸效应属于外部尺寸效应,表现为在相同高径比下,较粗的试件表现出较好的塑性变形能力;而Zr₅₀Cu₄₂Al₈金属玻璃直径为2 mm试件中的弱键区浓度约为3 mm试件中的2倍,属于本征尺寸效应的范畴,表现为直径较小的试件显示出较好的塑性变形能力。在塑性变形过程中,锯齿流变的应力降与弱键区的浓度正相关。此外,主剪切带的平均间距与单位体积内弱键区的数量以及剪切带终止位置密切相关。断口形貌的研究表明,较低的弱键区浓度的试件断口上韧窝的平均面积较大。（2）研究了高径比为1,直径分别为2,3,5 mm的Zr₆₅Cu₁₈Ni₇Al₁₀大块金属玻璃在高速冲击(250 s^-1)下的尺寸效应。较小尺寸的试件具有更高的动态压缩断裂强度,这是归因于其较大的弱键区浓度。预测了直径分别为2,3,5 mm的试件在应变速率为250 s^-1的冲击下,其剪切转变区的体积分别为1.32,0.21和-0.88 nm³,其中负的剪切转变区被认为是一种韧脆转变的标志。理论分析还表明,随着实验温度的降低剪切转变区的体积也会相应减少。从断口形貌来看,无论是撕裂棱的间距还是其本身的宽度都随弱键区浓度的增大而减小。（3）研究了Zr₆₅Cu₁₈Ni₇Al₁₀金属玻璃在过冷液相区内的压缩变形行为。从自由体积模型出发,给出本构方程,验证了存在从牛顿流变向非牛顿流变的转变。使用扩展指数方程给出了归一化曲线,研究发现参数σ₍（8）代表归一化的从牛顿流变向非牛顿流变转变的特征应力。确定了应变速率敏感指数与应变速率之间的关系,得到不同温度下从牛顿流变向非牛顿流变转变时的应变速率。同时发现该转变应变速率遵循Arrhenius方程,其激活能为5.19 eV。其与α弛豫的激活能（4.59 eV）,频率因子的激活能（5.28 eV）和牛顿粘度的激活能（4.73 eV）较为一致。（4）在玻璃化转变温度附近,研究Zr₆₅Cu₁₈Ni₇Al₁₀金属玻璃的蠕变行为。本文研究提出,和高温压缩实验一致,稳定流动时表现为恒定的应力和恒定的应变速率,其均匀流动存在从牛顿流变到非牛顿流变的转变。从牛顿流变向非牛顿流变转变的应变速率的激活能为3.48 eV,与频率因子的激活能（3.09 eV）和牛顿粘度的激活能（3.24 eV）非常接近。（5）利用同步辐射X射线散射技术原位研究Zr_41.2Ti_13.8Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5（Vit1）大块金属玻璃的拉伸行为。从X射线散射强度曲线、结构因子和约化径向分布函数等方面计算出原子量级/原子层应变,得出平均应力与原子量级应变之间的关系。（6）使用同步辐射X射线沿着显示出不同剪切带密度的断口依次进行散射研究。在剪切带密度较大处,X射线散射强度曲线、结构因子和约化径向分布函数的第一个峰的峰值均高于在没有明显剪切带处得到的峰值,这是因为剪切带导致了其周围原子的排布更加有序。为了增强实验结果的可信性,使用了类似的方法对Zr_39.6Ti_33.9Nb_7.6Cu_6.4Be_12.5金属玻璃复合材料进行了研究,结果亦是如此。从而定性地建立了剪切带密度与散射信息和原子结构之间的相对关系,为大块金属玻璃无损检测提供理论依据和实践证据。