非晶合金具有短程有序,长程无序的独特结构,表现出优异的物理、化学以及力学等性能,在体育器材、军事、航天航空、以及电子器件等领域已经获得一定的应用。然而,由于对其结构与性能调控的研究尚不完善,实现工业上的大规模应用还有很大的挑战。“纳米结构非晶合金”概念的提出拓展了对非晶合金的认知,通过引入大量非晶态界面,可以实现对其结构和性能的调控。本文的研究目的是开发一种高效低成本制备纳米结构非晶合金的新技术,并对纳米结构非晶合金的微观结构和力学性能进行研究。主要的研究内容和结果如下:1.多相脉冲电沉积法制备纳米结构非晶合金:提出一种全新的多相脉冲电沉积法成功制备了Ni-P纳米结构非晶合金,其表观形貌和内部微观结构都表现出明显的纳米尺度非晶颗粒与非晶界面的特征。相对于传统非晶合金具有更显著的结构不均匀性和原子密度差异,内部有更多的自由体积。在热力学性能上,晶核的形成与长大更容易发生。在力学性能上,有高弹性模量和低硬度的特点。2.Ni78P22纳米结构非晶合金的塑性变形行为研究:非晶合金的塑性变形行为主要与剪切带内的自由体积软化机制和热软化机制密切相关。采用纳米压痕测试方法,在低加载速率下,自由体积软化机制起主导作用。随着加载速率的提高,热软化机制将逐渐变得显著,出现硬度随加载速率先增加后降低的现象。Ni78P22纳米结构非晶合金中的界面具有更加松散的原子堆积结构,伴随着高自由体积密度。界面结构有利于粘性流变,对自由体积软化机制和热软化机制都能起到促进作用。因此,在低加载速率时,纳米结构非晶合金的硬度随加载速率的增加趋势更显著;在高加载速率时,纳米结构非晶合金的硬度随加载速率的降低趋势也更显著。相对于同成份的非晶合金条带,纳米结构非晶合金更容易表现为宏观上的均匀塑性变形。3.Ni78P22纳米结构非晶合金的室温蠕变行为研究:在小压痕尺寸（<100nm）下,由于压头-样品之间形成的界面扩散效应,Ni78P22纳米结构非晶合金和非晶合金条带在蠕变阶段容易迸发大尺寸的“pop-in”。当压入深度超过100 nm,蠕变行为由材料的本征变形机制主导,“pop-in”很少出现并且尺寸也较小。根据应变梯度塑性理论,随着压入深度增加,蠕变应变速率敏感系数逐渐减小。随着加载速率增加,由于加载阶段的过剩自由体积浓度的增加,粘塑性变形增强,蠕变应变速率敏感系数逐渐增加,“剪切转变区”体积逐渐减小。对于纳米结构非晶合金,在加载阶段结束时,可以积累更多的过剩自由体积。在蠕变过程中,高自由体积含量的界面区域可促进“剪切转变区”的形核与增殖,宽松的原子结构也利于粘性流变。因此,纳米结构非晶合金展现出更加显著且均匀的蠕变行为。4.结构弛豫对Ni78P22纳米结构非晶合金力学性能的影响:缺陷湮灭和原子结构的致密化使得Ni78P22纳米结构非晶合金和非晶合金条带的大尺寸剪切带的形成和传播被抑制,弹性模量和硬度增加。此外,缺陷数量的降低和原子排列的致密化也削弱了控制剪切带失稳的自由体积软化机制和热软化机制,塑性变形的局域不均匀性增加。这一影响对纳米结构非晶合金尤为显著,暗示着纳米结构非晶合金内部的微观结构更利于原子受热激活,缺陷湮灭程度更高。