块体非晶合金的晶化是一个形核和长大的过程，其驱动力为非晶相和结晶相之间的自由能之差。合金从液态向固态转变时，体系吉布斯自由能会发生变化 [ 7 ] ：

Δ G = Δ H − T Δ S (1)

如果合金自液相发生结晶转变时的很小，则转变过程中的热力学驱动力就小，不容易发生结晶转变，更容易形成非晶。这是目前大多数块体非晶采用3个以上组元的原因。块体非晶体系大都是多组元体系，各组元之间具有负的混和热，其中三种主要组元间具有较大的负混合热，这个因素的作用反映该合金具有很低的共晶熔点，而且各组元间具有大的原子尺寸差。组元的复杂化一方面提高体系发生结晶转变的熵变，另一方面使过冷液体具有更致密的原子堆垛结构，从而降低液态与晶态之间的焓变。

I = ( k / η ) exp [ − b α 3 β / T r ( Δ T r ) 2 ] (2)

形成非晶合金的机制是以快速的冷却速率达到抑制形核、长大，从而保持液态的无序结构。而多组元块体非晶合金的形成，是依靠尺寸较大的多种组元形成界面能很高的固－液界面来抑制形核，形成接近氧化物玻璃的高粘滞过冷液体，来抑制长程扩散和成分重新分布，从而抑制长大，达到很高的非晶形成能力。

目前发现的所有非晶合金在室温下都发生局域剪切，这会导致材料一旦屈服就会发生灾难性剪切断裂。随着温度的升高，非晶合金会发生均匀变形，从而表现出一定量的非弹性变形。

图3(a)和图3(b)分别是Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀在应变速率为1.0 × 10⁻¹s⁻¹和3.0 × 10⁻³s⁻¹时，不同温度下的σ-ε曲线。可以看出，应力随着应变的增加而急剧增加，达到峰值以后迅速下降，最后趋于恒定值。且随着温度的降低，峰值应力逐渐升高。温度较高时，应力下降后又逐渐升高，这是由温度较高，非晶合金发生晶化所致 [ 14 ] 。在给定的应变速率和温度下，先发生弹性变形，应力增加至峰值后开始下降，最后达到一稳定值。峰值应力随着应变速率的增加而增加，随着温度的升高而降低。

图3. Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀块体非晶合金在不同温度下的σ-ε曲线

在低温和高应变速率下，块体非晶合金发生非均匀变形并且局限于局部的剪切带。图4(a)和图4(b)所示为Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀大块非晶合金在应变速率为4 × 10⁻⁴s⁻¹时的压缩断口SEM图象。和室温下相似，断口主要分为三个区域：河流状区域A，光滑区域B，粗糙区域C，如图4(a)所示；河流状区域的裂纹有分叉现象，如图4(b)所示主要裂纹互相平行。由图可知，低温下Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀非晶合金的断裂为脆性，断裂断口形貌和室温断口形貌一样，由粗糙区、光滑区和河流区组成；光滑区的显微结构为周期性条纹，且条纹波长随着应变速率的增加而降低，可能与低温下裂纹张开位移对应变速率敏感有关。

图4. Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀非晶合金压缩断口形貌

其中比较了在应变速率为4.0 × 10⁻⁴s⁻¹时，低温、室温和高温的压缩强度，为了清楚地表示各条应力－应变曲线，所有曲线均向右做了平移，其图像如图5所示。

图5. 应变速率为 4.0 × 10⁻⁴s⁻¹时不同温度下的压缩强度

块体非晶合金的变形与自由体积有关，自由体积的增减与剪应力和原子的热运动有关。温度越低，原子的运动能力越弱，原子之间的结合越强，原子越不容易被挤进间隙中。自由体积越少且原子的运动能力越弱，自由体积就不能连接在一起形成剪切带。同一应变速率下，低于玻璃转变温度下，随着温度的升高，合金的强度逐渐降低。当温度逐渐升高时，合金发生脆韧转变，当温度超过晶化温度时，块体非晶合金发生晶化，发生沿晶断裂。