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金属玻璃是近几十年发展起来的一类新型材料,因其具有优异的综合性能以及明显的玻璃转变现象而受到科学家们的广泛关注。目前,尽管金属玻璃已应用于信息与电子器件、精密器械、航空航天器件等多个领域,但对其凝固过程中结构的演变规律及动力学机理仍缺乏研究。而研究金属玻璃形成液体的动力学行为及其结构演变机理对于深入理解和揭示金属玻璃液固遗传的微观本质、提高玻璃形成能力、促进金属玻璃制备和处理工艺的标准化等具有重要意义。基于以上背景,本文以研究金属玻璃形成液体为出发点,辅之以热力学测试和微观结构表征等手段,重点探究了金属玻璃形成液体的动力学行为,发现了与亚当-吉布斯(Adam-Gibbs)提出的"金属玻璃液体的动力学性质及其结构随温度的演变呈单调性"的传统理论不同的异常动力学现象,并探索了异常动力学转变过程中液体结构随温度的变化,揭示了部分金属玻璃液体微观团簇的演变规律。主要研究内容及结论如下:(1)通过对铁基高温熔体在远高于液相线温度的动力学行为研究,发现了铁基高温熔体黏度随温度变化的动力学转折现象以及第二次升温-降温过程中黏度的滞后现象。结合流体团簇模型和过冷液体脆性概念,提出了表征高温熔体动力学转变程度的参数F,建立了参数F与玻璃形成能力之间的联系,从而确定了该动力学转变对铁基非晶合金玻璃形成能力的影响。结合DSC测得的熔体热力学信号,探索了高温熔体动力学转变过程中的团簇演变规律。本文对探究铁基高温合金熔体性质,提高铁基非晶合金制备过程中的标准化程度具有重要意义。(2)选取超快冷制备的Cu46Zr42Al7Y5金属玻璃条带作为研究对象,通过采用热力学方法,研究了金属玻璃固体在sub-Tg热焓弛豫和晶化过程中所反映的过冷液体中的动力学行为。该金属玻璃条带的热流曲线表现为三个放热峰。其中,第一放热峰和第三放热峰分别是正常的sub-Tg焓弛豫峰和晶化峰。而本应表现为吸热玻璃转变峰的第二放热峰则是过冷液体中存在玻璃转变以外的动力学异常行为的表现。结合Cu46Zr42Al7Y5金属玻璃条带在连续升温和持续等温过程中的第二放热峰和晶化峰的变化以及它们分别对应的激活能的大小,揭示了第二放热峰的起源是发生在玻璃转变后期的团簇有序化行为引发的放热反应与玻璃转变引发的吸热反应相叠加的结果,该叠加过程是金属玻璃过冷液体中局域有序结构的演变和两种不同局域聚集结构互相竞争的体现。这种团簇有序化的异常动力学演变可能是锆-钇原子之间与铝-钇(或铜-钇)原子之间混合焓的巨大差异导致的。本文开辟了一种新思路,可以作为鉴别相分离和团簇理论争论的一种方法。