“金属材料系统科学”研究了如下2个科学问题：对于金属材料，能否将已建立的电子结构、相结构和组织结构3个层次的理论整合成相互关联的系统理论？合金系统中合金相的多样性是否归因于结构单元序列的多种组合方式形成？

“金属材料系统科学”提出了“基本原子团序列”、“特征原子序列”和“特征晶体序列”是构建合金相的三个基本结构单元序列的两个命题并建立了计算合金相状态、能量和体积的新方法。

（1）建立了“金属材料系统科学”的理论框架

建立了三组互补的新结构单元序列，并提出了三个互补的新模型：合金相的基本原子团交迭模型，用于描绘合金相格点上原子的种类；合金相的特征原子排列模型，用于标记合金相中格点上原子的种类、状态、势能和体积；合金相的特征晶体混合模型，用于描述合金相的特征状态函数。

（2）实施了“特征原子序列工程”框架

建立了能表述A-序列中特征原子势能和体积分裂的3种标准函数；建立了能计算各种合金相的平均原子势能、平均原子体积随组元浓度x和有序度S变化的9种标准函数；导出了计算无序合金的平均原子势能、平均原子体积随组元浓度变化的9种标准函数。实施了Cu-Ni、Ag-Cu、Au-Cu和Ti-Al合金系的“特征原子序列工程”。建立了能计算合金系中特征原子A-序列和特征晶体C-序列完整信息的框架和软件系统。

（3）开展了“金属材料系统科学”理论的应用

研究了金属间化合物、有序合金和无序合金的整体性和多样性。用A-，B-和C-序列组装AmBn (m,n=1,2,3)型化合物，计算了原子状态和性质并绘制载有原子的种类、状态、势能和体积的“精细晶体结构”图，阐明了金属间化合物、有序合金和无序合金的原子状态、势能和体积，绘制了势能波面图并提出了化合物脆性的新解释。

上述研究在国内外刊物发表论文56篇，出版专著1部。在国内外产生了较大的影响，得到了中科院王崇愚院士和肖纪美院士等的高度评价。其中肖纪美院士的评价是“谢佑卿教授博学、慎思, 研究成就中的新思想、新模型、新定律、新函数、新公式均由谢提出和建立”。王崇愚院士的评价是“谢历经30年建立了“合金科学理论系统”（STSA）框架和“合金特征原子排列设计”（CAAD）技术。STSA由谢佑卿新建的“纯单质系统科学”（SSPE）和“合金物理与化学”（PCA）以及由谢佑卿丰富了的“合金统计热力学”（STA）组成，实现了二元合金系统的成分—电子结构—晶体结构—物理性质—热力学性质沟通”。