非晶合金由于其优异的力学、物理、化学性能而在众多领域得到广泛应用,但是其在塑性变形过程中容易产生剪切带,进而扩展造成灾难性的破坏,为此严重制约着大块非晶合金的发展。现有研究表明,非晶合金中形成的剪切带厚度在10²0纳米左右,比传统金属材料中的剪切带厚度（10⁵00微米）小得多。剪切带厚度的巨大差异表明,非晶合金中剪切带的形成机制很难用传统金属材料中的热软化机制来解释,而可能与非晶合金独特的原子结构（自由体积）有关。为了深入理解自由体积在非晶合金剪切带形成过程中所起的作用,开展了以下研究:（1）利用分子动力学仿真的方法建立Cu₅₀Zr₅₀非晶合金三维切削模型,通过一组五因素四水平的正交切削实验,探究了刀具几何参数和切削参数对剪切变形区和已加工表面内自由体积的影响,实验发现剪切变形区内刀具钝圆半径对自由体积的含量影响最大,在已加工表面区域切削速度的影响最大,而且随着刀具钝圆半径的增加两区域内的自由体积均有所下降,但随着切削速度的升高已加工表面内的自由体积含量明显升高,剪切变形区内却没有明显的变化趋势;（2）分析了非晶合金在切削过程中自由体积的演化过程,发现在切削的初始阶段,主切削力的升高会致使自由体积的减少,然而一旦切屑形成自由体积骤然增加,接着会在剪切变形区周期性的增加和减少,已加工表面的自由体积在切削进行到上方时会发生剧烈变化,并且加工完成后的自由体积会持续增加;（3）鉴于切削过程中的自由体积分布情况无法用传统的自由体积算法得到,故而提出了一种网格式的计算自由体积的方法,能够得到非晶合金切削过程中的自由体积分布云图。根据计算所得云图发现,已加工表面区域的自由体积浓度较大,是造成背向力增加的重要原因;（4）通过分析剪切变形区内的自由体积变化曲线与切削过程中的主切削力变化曲线,并且联系各个时刻下的自由体积分布云图,观测了剪切带的形成过程,并且发现自由体积在剪切变形区内的周期性聚集是形成剪切带的主要原因。