非晶合金独特的原子排列结构（长程无序、短程有序）,使其具有许多传统晶体合金无法比拟的机械性能,譬如,高强度、高硬度和大的弹性极限。正是由于这种独特的原子排列结构,非晶合金室温以非均匀塑性变形的模式发生塑性变形,塑性变形局限于十几纳米宽的剪切带中,非晶合金室温具有极低的塑性,通常以脆性断裂的方式失效。为有效抑制剪切带的扩展,同时促进多重剪切带的相互作用,近年来,人们成功开发了原位内生树枝晶增韧的非晶复合材料,显著提升了非晶合金的室温塑性。其中,内生树枝晶增韧的Ti基非晶复合材料由于其优异的机械性能、低密度、易于加工和高玻璃形成能力而备受关注。基于此,本文以探究内生树枝晶增韧Ti基非晶复合材料的增韧和加工硬化机理为研究目标,利用XRD、DSC、DIC、SEM、TEM、纳米压痕、室温拉伸等手段开展研究。首先,以屈服为核心,通过室温冷轧为变形手段,系统研究了Ti48Zr20Nb12Cu5Be15非晶复合材料的变形行为及其加工硬化机理。然后,以加工硬化为核心,通过β相稳定元素Nb、Ta、Mo的添加,系统研究Ti41Zr32Ni6Ta5Be14X2（X=Ta、Nb、Mo）内生树枝晶增韧非晶复合材料的加工硬化及软化变形行为,阐明其硬化机理。为非晶复合材料的工程应用提供实践和理论依据。主要结论如下:（1）系统研究了不同冷轧量下Ti48Zr20Nb12Cu5Be15非晶复合材料的变形行为及其加工硬化机理。利用DIC测试系统对非晶复合材料拉伸变形过程中的应变演化进行实时追踪分析,同时将其作为非接触式光学引伸计进行屈服强度的测定。研究发现恰当的冷轧不仅可提高非晶复合材料的屈服强度,而且还有效抑制了非晶复合材料的颈缩率,其塑性失稳得到显著缓解。借助原位拉伸平台,探究发现塑性变形后的枝晶相降低了抑制剪切带快速扩展的能力,非晶基体相将更早局部软化。（2）基于冷轧非晶复合材料中两相屈服强度与塑性变形所建立的相关性,提出了一种预测冷轧非晶复合材料屈服强度模型。首先,对于非晶相,基于协同剪切模型,同时考虑非加工硬化材料屈服强度和硬度的关系(=3),获得冷轧非晶相的屈服强度。然后,对于枝晶相,根据经典的晶体强化机制,同时考虑冷加工处理枝晶应变硬化对枝晶相屈服强度的贡献,获得冷轧枝晶相的屈服强度。最后通过混合定则获得冷轧非晶复合材料的屈服强度。利用该模型进行计算,发现铸态、20%、40%和60%的冷轧非晶复合材料屈服强度的理论计算值非常接近实验值,误差范围小于5%。（3）以Ti43Zr32Ni6Ta5Be14内生非晶复合材料（简称为Ta0）为研究对象,通过β相稳定元素Nb、Ta、Mo的添加,系统探究了Ti41Zr32Ni6Ta5Be14X2（X=Ta、Nb、Mo）内生树枝晶增韧非晶复合材料的变形行为。研究发现,四种非晶复合材料均具有出色的拉伸性能（超过1 GPa的屈服强度和超过4%的伸长率）,但表现出不同的拉伸变形行为,Mo2非晶复合材料屈服后立即发生应变软化而没有应变硬化。相反,Ta0非晶复合材料在屈服后显示出应变硬化行为,并且在断裂之前未出现颈缩。Ta2和Nb2非晶复合材料屈服后虽显示出一定程度的应变硬化,但整体的塑性应变仍表现为应变软化。非晶复合材料优异加工硬化的能力取决于枝晶相的加工硬化能否补偿非晶基体中的剪切软化,有效抑制应变局部化的发生是提高非晶复合材料均匀拉伸可塑性的有效方式。通过TEM观察发现,本文非晶复合材料优异加工硬化的能力来源于枝晶相的位错强化贡献。不同β相稳定剂元素的添加可改变同一合金体系中β枝晶相的硬化能力。同时,非晶基体内较大的剪切转变区（STZ）含量有助于非晶相的塑性变形。两相界面的应力传递能力的提升,可促进多重剪切带的相互作用进而提升非晶复合材料整体的强塑性。