非晶合金具有高强度、高弹性极限、高抗腐蚀能力等一系列优异性能成为世界范围内材料和物理领域的研究热点。然而,由于非晶合金短程有序长程无序的结构特点以及实验技术和模拟条件的限制,许多关键问题如玻璃转变过程的本质,非晶合金微观结构和性能的关系、成分对于微观结构和性能的影响还没有得到完整而深入的解答。本文以ZrCuAl三元非晶合金为研究对象,通过第一性原理分子动力学和经典分子动力学模拟对上述问题进行研究。得到如下主要结果:(1)研究发现Al的加入使Zr-Cu二元合金过冷液体结构中的团簇堆垛更加紧密、稳定,提高合金的玻璃形成能力(GFA)。同步辐射高能X射线实验和第一性原理分子动力学模拟得到的Zr55Cu35Al10过冷液体结构对分布函数的第一峰随着温度的降低变得更高更窄,表明短程序结构变得更加有序。基于紧连接团簇模型分析发现,与Zr和Cu原子相比,Al原子更易与其他原子形成紧密连接的键。计算最近邻团簇的能态分布发现,低能态基本上是由Al原子的sp电子贡献的。(2)在Zr55Cu35Al10合金快速冷却至玻璃转变温度(Tg)过程中,基于紧连接团簇模型的定量分析发现,团簇和过渡区原子对含量不断增加,自由体积原子对含量不断减少。以Zr原子为中心的团簇向低能量高配位多面体转变,以Cu和Al原子为中心的团簇更倾向于形成低能量的12配位的多面体。中程序结构向着低能量共享三个原子配位多面体连接方式转变。Zr55Cu35Al10合金从非晶固体转变为过冷液体时,部分团簇原子对转变为过渡区原子对,而同时也有过渡区原子对转变为自由体积原子对。最终团簇原子对的数量有明显减少,自由体积原子对有明显增加,导致不稳定的自由体积区域明显增多,强度和塑性急剧变化。(3)冷却速率对Zr55Cu35Al10合金非晶结构有显著影响。在低冷却速率下获得的非晶结构中具有更多能量低而稳定的以Zr原子为中心的高位配多面体和以Cu和Al原子为中心的12配位的多面体短程序结构和共享三个原子的配位多面体连接中程序结构。(4)成分对于富锆ZrxCu92-xAl8(x=55,60,65,70)三元非晶合金的结构、能量及宏观性能有显著影响。随着Zr含量的增加,高配位多面体和二十面体结构均减少。Zr含量的增加导致最近邻团簇的能量向高能量偏移,形成更多能量高不稳定的团簇。在Zr含量高的ZrCuAl三元合金中有更多连接薄弱的区域,宏观上表现出高的塑性和低的玻璃形成能力。探明了成分对ZrxCu90-xAl10(x=20,30,40,50,60,70)非晶合金的结构和GFA的影响。当Zr含量为30%时,Tg最高,具有高的GFA。原因在于存在更多低能量稳定的以Zr原子为中心的高配位多面体和以Cu和Al原子为中心的12配位的多面体短程序结构和共享三个原子的配位多面体连接中程序结构。