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以往对大块非晶合金的研究多集中在多组元合金体系，若想获得高的非晶形成能力，通常要求合金成分要大于或等于三个组元以上。二元合金由于化学组成简单，是研究非晶形成能力、晶化动力学和热稳定性的理想材料。从热力学角度，二元合金有着完备的相图，并且其共晶温度低，这些都为研究金属玻璃的形成能力提供了理想的理论模型。然而根据“混乱原理”，以及Inoue和Johnson等人总结的著名的3个经验规律，通常认为二元合金缺乏复杂的结构，仅仅通过快速冷却很难形成二元大块非晶合金。但是随着非晶研究的深入，迫切需要进一步了解二元合金形成机理。而关于二元大块非晶合金的制备与研究工作，到目前为止所见报道较少。因此，采用深过冷加急冷的手段，最大程度地实现非平衡凝固，突破三组元的限制，制备具有应用前景的二元大块非晶合金，具有重要的工程价值和科学意义。
本论文以Cu-Zr二元大块金属玻璃作为研究对象，采用XRD，DSC，HREM等手段，对这一体系的玻璃形成能力，热稳定性和微观结构不均匀现象进行了研究。具体工作如下：
首先，研究了Cu-Zr二元合金的玻璃形成能力，并发现Cu50.3Zr49.7合金的玻璃形成能力最佳，验证了γ*的预测结果。合金的最佳玻璃形成能力不在共晶点处，这与多组元和深共晶原则明显相背。因此，热力学参数γ*能比较有效地确定二元合金体系中拥有最佳玻璃形成能力的合金。
其次，研究了Cu50.3Zr49.7大块金属玻璃的长期热稳定性和晶化动力学。利用Kissinger方程和Vogel-Fulcher-Tammarm(VFT)方程分别拟合大块金属玻璃的玻璃转变温度和加热速率之间的关系，结果发现VFT非线性拟合得更好。同时，利用VFT得到的连续加热转变曲线也更符合等温测得的“温度-反应时间”关系图即TTT曲线。
最后，研究了Cu50.3Zr49.7二元大块金属玻璃铸态试样从表面到内部不同区域的不同结构。研究结果表明，冷却速率对Cu50.3Zr49.7二元大块金属玻璃的组织结构有着显著地影响，随着冷却速率的降低，Cu50.3Zr49.7二元大块金属玻璃铸态试样的微观结构经历了完全非晶态、相分离和纳米晶析出这几个阶段，并且纳米晶在相分离造成的两个不同相中分别存在，经过仔细对比研究，这些纳米晶结构为未知结构，所以可能是一种新型的亚稳相，这种相分离和亚稳纳米晶的存在可能是CuZr二元大块金属玻璃在室温下具有较大塑性的原因之一。