合金熔体被快速冷却到足够低温度而不发生晶化时,会转变为金属玻璃。金属玻璃具有无序结构与固体的特征,被认为是“冻结的液体”。金属玻璃处于热力学非平衡态,所以弛豫是其本质的物理特征。理解金属过冷液体和金属玻璃中结构与动力学的关联对深入认识玻璃转变机理及金属玻璃的物理本质具有重要的意义。本文主要使用分子动力学模拟方法对不同热力学条件下的金属合金过冷液体及玻璃的结构与动力学行为进行了研究。通过研究金属过冷液体中局域结构稳定性与局域对称性的关联,发现过冷液体中局域结构的对称性多样性与结构重排具有很强内在联系。在此基础上,提出表征局域对称性多样性的静态结构参量“局域对称熵”,并构建了局域对称熵与过冷液体寿命与扩散系数的关联。基于局域对称熵与构型熵的普适线性关联,从局域结构有序化角度解释了过冷液体在降温过程中体系热力学熵减小所导致的动力学变慢的机理。通过对局域对称性多样性的进一步研究,发现金属玻璃中的局域对称性种类数与玻色峰强度具有很强的关联。研究发现局域对称性种类数越多的团簇具有高的局域畸变程度,而且这种局域结构的高畸变会造成原子振动幅度增大和振动各向异性提高进而引起更多的低频振动。研究发现Zr50Cu50过冷液体的动力学在相对高的压力下会出现反常加快的现象。研究表明高压下Zr-Zr键的大幅度缩短会导致Zr局域结构的松散程度提高和热力学稳定性降低,进而使得Zr原子易于发生重排。此外,研究发现高压下更短程Zr配位方式的出现会使得局域结构对中心Zr原子的重排阻碍作用降低,进而促进体系动力学加快。通过对不同压力下快冷得到的金属玻璃微观结构与动力学进行分析,发现相对较低压力范围内,加压会导致金属玻璃的局域结构密排程度增加。当压力增加到一定阈值时,继续加压会导致金属玻璃中Zr的局域结构密排程度突然下降。Zr局域结构密排程度的突然下降使得Zr原子的重排能力显著提高。研究发现Zr原子重排能力的突然增加会使得金属玻璃的粘弹性得到提高,这使得Zr50Cu50金属玻璃同时具有高弹性与相对较高粘弹性的特点。根据对不同压力下快冷得到的金属玻璃的拉伸力学分析,发现在相对高的压力下快冷得到的Zr50Cu50金属玻璃具有高强度与良好塑性的特点。