块体非晶合金因为具有高强度而在工程结构材料中具有潜在的应用,而其脆性断裂是其走向工程应用之前必须解决的重要问题。本论文选择已经开发出的同时具有高强度和高断裂韧性的Zr₆₁Ti₂Cu₂₅Al₁₂块体非晶合金为研究对象,拟通过合金设计的方法进一步提高其断裂韧性。使用低Hf含量的高纯Zr原料,制备出成分为Zr₆₁Ti₂Cu₂₅Al₁₂的铸态合金板,XRD和DSC检测表明其为完全非晶态结构。选合金板最下端的部分,按照ASTM E399标准制备单边缺口三点弯曲样品,进行室温下疲劳预制裂纹的制备以及断裂韧性的测试,测得低Hf含量的Zr₆₁Ti₂Cu₂₅Al₁₂非晶合金的断裂韧性为147（±7）MPa_·m^1/2,比文献报道值112（±6）MPa_·m^1/2高出31%。发现在其载荷-位移曲线上一般的塑性变形阶段之后出现了不同寻常的拐点,拐点之后应力集中因子K_I随裂纹张开位移COD变化的速率急剧增加。通过原位显微观察发现在拐点处样品表面产生了圆弧形的剪切带,而且这些剪切带从预制疲劳裂纹的尖端一直延伸到样品的另一端而贯穿整个样品,样品最终沿着塑性区最外面的圆弧剪切带发生纯剪切断裂,通过文献查阅发现在Mode I加载条件下的纯Mode II断裂还未有报道。通过Nano-CT对断后样品预制疲劳裂纹尖端的微裂纹进行三维重构,发现在产生圆弧剪切带之前,样品中已近存在Mode I裂纹,而且在裂纹尖端发现孔洞,这些孔洞使得裂纹尖端产生钝化而没有造成样品的灾难性断裂,而文献报道的块体非晶合金的断裂都是由三维静水拉力产生的孔洞造成的。理论分析表明,随着裂纹尖端的钝化,造成孔洞的三维静水拉力增速放缓,而剪切应力增速加快,从而导致断裂模式的转变。使用整个非晶合金板制备标准的三点弯曲试样,样品最上端冷却速率最慢,最下端的冷却速率最快。通过合金板上不同部位断裂韧性的测试,研究了冷却速率对非晶合金断裂韧性的影响。结果表明随着冷却速率的降低,低Hf含量的Zr₆₁Ti₂Cu₂₅Al₁₂非晶合金的断裂韧性呈直线下降,塑性区尺寸和剪切带的数量也显著降低,断口形貌从脉络纹变为韧窝状,表明非晶合金的断裂韧性对冷却速率具有高度敏感性。非晶合金作为结构材料应用环境不止室温,本文还在其他温度下进行了断裂韧性的测试,结果表明其在室温下获得最大断裂韧性值。在低温下,断裂韧性值随温度的降低而增大,在高温下,随着温度的升高,断裂韧性显著降低。但是总体来说,即使在所有测试中获得的最低断裂韧性值也要优于Al合金的断裂韧性,可比拟于Ti合金,因此,可以看出低Hf含量的Zr₆₁Ti₂Cu₂₅Al₁₂块体非晶合金在工程结构中的应用,尤其是在室温和低温环境下的应用是非常值得期待的。