非晶复合材料出现的根源是改善非晶态合金的室温脆性,迄今为止,大量具有优异塑性变形能力的非晶复合材料已被成功研制。其中,钛基非晶复合材料不仅具有高强度和大塑性,还兼具轻质和成本低廉等优势,引起了社会各界的广泛关注。钛基非晶复合材料是作为工程应用材料最具潜力的新型轻质合金之一。树枝晶增韧的钛基非晶复合材料在室温拉伸加载条件下表现出显著的塑性变形能力,塑性变形过程伴随着明显的加工硬化。但目前对非晶复合材料加工硬化机制的研究主要集中在树枝晶部分的相变诱导机制,其他方式的加工硬化机制仍处于空白状态,同时,有关于非晶复合材料的大塑性变形行为的研究也很有限。基于此,本文研究了树枝晶增韧的钛基非晶复合材料在不同的加载方式下的变形行为,在所得实验结果的基础上,结合理论模型解释其变形机制。本文主要研究内容和结论如下:（1）将钛合金中经典的合金设计方法,d电子轨道法,应用于钛基非晶复合材料的设计。参照不同体系非晶复合材料的??_?和???₍（9）?值,绘制了非晶复合材料的??_?-???₍（9）?图,得到具有加工硬化能力非晶复合材料在图中的坐标范围。以此方法为指导,本文在Ti-Zr-Be非晶合金体系中添加钽元素,设计了两种具有加工硬化能力的钛基非晶复合材料Ti₄₃Zr₃₂Ni₆Ta₅Be₁₄和Ti₄₁Zr₃₂Ni₆Ta₇Be₁₄,并利用半经验模型预测这两种非晶复合材料的强度,实验结果证实d电子轨道法和半经验模型预测强度的合金设计概念是成功的。（2）Ti₄₃Zr₃₂Ni₆Ta₅Be₁₄非晶复合材料在室温拉伸加载过程中均匀变形,表现显著的加工硬化能力,这主要归因于树枝晶在变形过程中形成的纳米孪晶结构,即孪晶诱导塑性的变形机制。Ti₄₁Zr₃₂Ni₆Ta₇Be₁₄非晶复合材料同样具有优异的室温拉伸加工硬化能力,与孪晶诱导塑性不同,该成分复合材料的塑性变形由变形过程中非晶基体和树枝晶相互作用形成的纳米晶界结构决定。两种非晶复合材料室温拉伸变形过程呈现不同的变形机制,其中非晶基体的变形机制都是剪切带控制的软化行为,树枝晶中则分别表现为孪晶诱导加工硬化和纳米晶界提升加工硬化,这两种加工硬化机制都实现了树枝晶的加工硬化能力超越了非晶基体的软化,从而,复合材料最终表现为加工硬化。同时,建立了有限元模型和本构模型分析非晶复合材料拉伸变形过程中应力分布、两相中变形带分布情况,并分阶段详细的分析了复合材料室温拉伸变形过程的变形机制。（3）具有加工硬化能力的非晶复合材料实现了加载过程的均匀变形,是非晶合金作为工程应用的前提条件,在此基础上,本研究中以Ti₄₁Zr₃₂Ni₆Ta₇Be₁₄非晶为研究对象,利用室温轧制的方式实现了非晶复合材料的大塑性变形,变形量可以达到70%。非晶复合材料大塑性变形过程中,树枝晶沿着轧制方向拉伸并逐渐出现纤维化形貌,枝晶臂宽由微米级别减小至纳米级别,非晶基体内生成大量剪切带。另外,通过纳米压痕方法研究了非晶复合材料大塑性变形过程中的性能变化情况,非晶基体的弹性模量和硬度随变形量增加均表现为先下降后增加的趋势,树枝晶的硬度表现为单调增加的趋势,弹性模量则维持不变。非晶基体的变形机制由剪切软化和残余应力作用共同决定,树枝晶的变形机制由细晶强化和纳米强化决定。