由于受有限的宏观塑性的影响,块体非晶合金在结构材料方面的应用受到了极大的限制。最近的研究表明块体非晶合金的塑性可以通过部分结晶或者表面处理获得明显的提高。为此,喷丸、电脉冲、电子辐照、机械球磨等非平衡的工艺处理方法已经被用于处理块体非晶合金,目的是获得纳米结构与非晶相混合的复合结构。出于同样的目的,本文研究了Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金在退火、机械球磨以及强流脉冲电子束辐照条件下的结构转变,尤其是表征了由机械球磨和强流脉冲电子束处理所诱发的纳米结构,而强流脉冲电子束技术是首次被用于处理块体非晶合金。选用Zr65Al7.5Ni10Cu17.5和Zr58Al16Ni11Cu15块体非晶合金来进行加热退火、机械球磨和强流脉冲电子束晶化和处理。合金初始的微结构和处理后的微结构演变分别用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背景散射的衍射(EBSD)、X光衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)进行了全面地分析和表征。热分析表明两种合金均为大玻璃形成能力和宽过冷液相区的非晶合金,但Zr58Al16Ni11Cu15块体非晶合金的玻璃形成能力和热稳定性都更高。两者的热结晶过程都表现为多步热结晶反应。四方Zr2Cu和六方Zr6Al2Ni相是Zr65Al7.5Ni10Cu17.5块体非晶合金的结晶产物。而Zr58Al16Ni11Cu15块体非晶合金经过一个初晶反应,形成一个立方初晶相,随后该相转变为为立方Zr2Ni、六方Zr2Al、α-Zr和一个未知相。在球磨条件下,Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金在室温下可以发生机械结晶,直接从非晶相析出纳米尺度的FCC结构的ZrMxNy (M=Al,Ni,Cu)。在Zr65Al7.5Ni10Cu17.5球磨合金中还发现了反常的纳米Cu粒子析出,但是Zr58Al16Ni11Cu15球磨合金中没有该粒子出现。Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金的机械结晶行为主要受强烈机械变形作用、非晶本身的结构稳定性以及化学杂质影响共同的作用。对于强流脉冲电子束辐照,结构转变与轰击次数有关。我们发现少量的轰击可以诱生火山坑形貌并导致合金组元分离。火山坑密度由脉冲次数决定。辐照还能在块体非晶合金表面产生多层结构。经过反复脉冲轰击,纳米尺寸的Cu基固溶体、FCC结构的Zr2(Cu,Ni)相以及纳米孪晶可以在辐照区域形成。这些特殊的形貌和纳米相的形成与强流脉冲电子束处理过程中产生的动态热应力场、电子辐射效应以及杂质污染有关。球磨诱导的机械结晶和由强流脉冲电子束产生的纳米晶化行为与合金的热结晶过程明显不同。本研究的意义在于推进了对机械诱导结晶和电子辐照诱导结晶的基本认识,本研究的结果可作为设计和制备非晶复合结构的参考。