以镁基、镍基、铜基多组元块体金属玻璃形成合金为基础,通过合金成分的优化与冷却速率的控制,使凝固组织形成由高强度的纳米晶或非晶相与韧性固溶体相复合而成的微观结构,研究微结构变化与材料强韧性之间的关系及其强韧化机理,实现材料高强度与良好韧塑性的匹配。探索利用钛基、铝基玻璃态合金具有玻璃转变和宽过冷液态温度区间的特性,将合金粉末固结成为块体材料的可能性,获得致密化的非晶相或纳米相与韧性复合结构的块体材料
建立了在三维成分空间定位强玻璃形成能力合金的新方法(简称3D法)并在Mg-Cu-Ag-Gd四元系中发现可铜模浇铸形成的直径25毫米金属玻璃圆棒的新型合金。在Mg-Cu-Y,Mg-Cu-Gd,Cu?Hf?Al三元系和Mg-Cu-Ag-Y,Mg-Cu-Y-Nd,Cu?-Ag?Zr-Ti四元系中定位出最佳的玻璃形成合金。发现了两个可形成厘米尺度块体金属玻璃的新型铜合金。提出了块体金属玻璃的波纹解理断裂和破碎的新机制。揭示出枝晶增强钛基和锆基非晶合金复合材料的拉伸/压缩断裂的不对称性。发现陶瓷第二相颗不仅可增强,而且可韧化镁基块体金属玻璃。研究了铜模激冷Mg-Al-Ca、Mg-Cu-Ni-Y的凝固组织结构与力学行为之间的关系。揭示了内生树枝晶钛基复合材料具有高强度、高韧性与其微观结构之间的关系。利用等通道角挤出技术将具有宽过冷液态温度区间的机械研磨钛基非晶态合金固结成为块体材料。获得耐热、超高硬度、具有宽过冷液态温度区间的钼基非晶态合金。