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非晶态是一种特殊的物质结构状态，组成非晶态材料的原子或分子的空间排列不呈现周期性和平移性，即没有长程有序性，只在小于几个原子间距的范围内保持着短程有序或中程有序。自从20世纪60年代以来，人们基于各种原子结构的研究方法，提出了多种非晶合金的原子结构模型，主要有：硬球无规密堆模型、微晶模型、连续无规网格模型、FCC/HCP密堆团簇模型和准等同团簇模型，这些模型在解释非晶合金一些独特的物理、化学性能方面存在着不足。最近范沧与研究组人员一同通过对非晶体局域原子结构的研究，提出了以过渡区这一概念为中心的含超常短键团簇模型，该模型从原子结合的角度探讨非晶体的结构与其表现出的特殊性能的关系，该结构模型也是本论文的研究重点。本文在含超常短键团簇模型的基础上研究了Zr55Cu35Al10大块非晶合金的局域原子结构，利用中子衍射技术获得了铸态棒状Zr55Cu35Al10大块非晶合金试样的对分布函数曲线以及试样晶化后的对分布函数曲线，通过构造合理的初始结构利用第一性原理分子动力学模拟得到了Zr55Cu35Al10非晶合金的三维原子结构，并提出了结合反蒙特卡罗和第一性原理分子动力学的模拟方法，同样得到了合理的非晶合金三维原子结构，而且该结构因经过了反蒙特卡罗方法拟合实验曲线的过程而更具代表性。本文还在研究Zr55Cu35Al10非晶合金试样的对分布函数曲线以及试样结晶化后的对分布函数曲线的基础上，结合Lindemann提出的熔化准则，分析得出含超常短键模型中，过渡区的原子对的键长值比两原子半径和大5%，而比两原子半径和小10%，键长比两原子的半径和小5%的原子对则属于团簇区，键长比两原子的半径和大10%的原子对则属于自由体积。根据团簇区、过渡区和自由体积中各原子对键长范围，我们从模拟得到的原子结构中提取出了包含不同区域原子对的局域原子结构，并算得在Zr55Cu35Al10大块非晶合金的最近邻原子对中约有78.11%的原子对属于团簇区，约有12.96%的原子对属于过渡区，约有8.94%的原子对属于自由体积。在定量地对含超常短键团簇模型中各区原子对键长进行定义的基础上，本文还研究了非晶合金的团簇结构，定义非晶合金中的团簇结构为配位数大于12的中心原子同周围与之短键结合的其他原子构成的原子集团，并定义团簇内各原子与团簇中心原子的平均距离为团簇的半径，即团簇的尺寸；根据第一性原理分子动力学模拟得到的原子结构分析发现以同类原子为中心的团簇其尺寸相差不大，而以不同类原子为中心的团簇各有其特征尺寸。