金属玻璃（又称非晶合金）是1960年代初发明的新型高性能金属材料。金属玻璃的基本研究内容包括：（1）研制新的、具有特殊性能的金属玻璃体系,如：Al、Fe、Cu、Ti、Mg基等应用潜力大的金属玻璃体系,以及具有特殊功能特性的新体系;（2）发展块体金属玻璃的制备技术：金属玻璃的发展过程实际上是制备技术的发展过程,该领域的突破都是由新的制备技术带来的;（3）结构特征与表征方法：如何表征金属玻璃的结构特征是认识和建立其成分-结构-性能关系的瓶颈;（4）脆性断裂及其机理及金属玻璃的增韧：由于金属玻璃中不存在位错,其变形机制还不清楚,金属玻璃目前尚无明显的拉伸塑性,这直接影响了其应用,发展具有韧性的金属玻璃是热点课题;（5）玻璃形成能力的判据与成分设计：目前金属玻璃材料探索缺乏有效的和可操作的表征玻璃形成能力的判据和成分设计方法,从原子结构、热力学及动力学层次上建立可定量化的判据、建立合金设计方法是本领域基本研究内容之一;（6）块体金属玻璃的流变特性：这与金属玻璃的超塑性形变以及其精密加工成型这一重要技术和应用问题相关;（7）金属玻璃实际应用的关键科学与技术问题：包括金属玻璃凝固无收缩和镜面特征、在过冷液相区的超塑性加工特性及精密成形能力、加工诱导结构变化和使用性能变化、稳定性、脆性难题等;（8）金属玻璃本质及玻璃转变研究：目前还没有统一而完整的玻璃转变理论;（9）块体金属玻璃优异性能的物理基础：不同金属玻璃表现出多方面的、优异的物理和力学性能,但其物理和材料科学基础仍不清楚。

中国在金属玻璃领域发表的论文总体处于世界前列。2004–2013年,中国金属玻璃SCI论文数稳居世界第一,从2004年占世界同领域论文数的20.1%（246篇）增长至2013年约占世界同领域论文总量的43.3%（592篇）,超过美国、日本和德国。这10年间的后五年期（2009–2013年）与前五年期（2004–2008年）相比,中国金属玻璃论文被引频次总量占世界相应份额（25.0%）从低于美国（32.7%）近8%的世界第2位,增长至比美国所占份额（29.3%）高3.0%而排名世界第1位（占32.3%）。2013年,中国发表的金属玻璃Top1%高被引论文（4篇）约占世界相应论文总量的28.6%,与日本相当,高于德国和法国等国,仅低于美国（35.7%）,位居第2位（见附表）。与此同时,中国在国际高端期刊上（如Nature、Science、Nature Mater、Phys Rev Lett、Nature、Communication、Adv.Mater、PNAS等）发表的论文数量逐年增加。近几年,金属玻璃领域的重要国际会议越来越多地在中国举办,中国科学家受邀做大会报告和邀请报告的人数越来越多。上述数据从一个侧面说明中国在金属玻璃领域总体上已达到国际先进水平,近年来产生了一批具有国际影响的成果。

中国近10年在金属玻璃基本科学问题上取得了令国际瞩目的研究成果。例如：在金属玻璃中Beta弛豫的发现和表征,金属玻璃的流变机制,金属玻璃中的相变,金属玻璃的断裂准则,金属玻璃断裂形貌特征的物理解释,金属玻璃的弹性模型等研究。这些成果体现在近10年来发表的一系列高水平、高影响、高被引论文上,典型工作有：通过揭示金属玻璃形变和断裂的动力学和结构特征,发展了用结构非均匀性增韧非晶合金的新方法, 研制出兼有大塑性和高韧性的块体金属玻璃,为解决非晶合金脆性应用难题做出重要贡献;通过揭示金属玻璃的弹性与其成分、结构及性能之间的关系,提出了从弹性角度研究金属玻璃形成机制、结构特征和性能调控的新思路和方法,建立了弹性模量判据,实现了金属玻璃合成和性能的半定量预测和调控,开发出系列具有功能特性的金属玻璃材料等。

中国在多项金属玻璃新材料研制方面也获得了具有重要国际影响的成果。中国科学家近10年来在下述金属玻璃新材料的研制方面产生了重要影响,如：开发出新型稀土基功能金属玻璃材料（获2010年国家自然科学二等奖）,Al、Ta、Zn、Cr、Sr基块体金属玻璃,高韧性的Zr基金属玻璃,高形成能力的Zr-Be基金属玻璃,大塑性Zr金属玻璃,Cu-Zr、 Ni-Nb、Ni-Ta等二元块体金属玻璃,Ta、W等单组元金属玻璃,其中“低温热塑性金属玻璃（金属塑料）”和“大压缩塑性金属玻璃”两项工作分别入选2005和2007年中国基础研究10大进展。

半个世纪以来,金属玻璃已发展成为航天航空等高技术和手机、手提电脑等时尚品争相选用的材料。作为兼有玻璃、金属、固体和液体特性的新型金属材料,金属玻璃保持了金属材料的很多最高记录,比如：迄今为止,金属玻璃是最强和最软的金属材料,是最强的穿甲材料,是最容易加工成型的金属材料,是最耐蚀的金属材料,是最理想的微、纳米加工材料之一。金属玻璃具有遗传、记忆、软磁、大磁熵等特性,还是研究材料科学和凝聚态物理中一些重要问题的模型体系。近十几年来,金属玻璃材料的发展和应用把非晶结构、物理性能及相关的物理问题的研究推向凝聚态物理和材料科学领域的前沿。近20年来,金属玻璃领域主要是以材料开发工艺和技术研究为主,并在材料开发、形成规律以及相关性能研究及其应用方面取得一系列重要进展。近年来,金属玻璃中的基本问题受到越来越多的关注,非晶合金物理已发展成为重要的凝聚态物理分支之一。金属玻璃正从“炼金术”走向科学。科学与技术的有机结合将大大促进金属玻璃领域进一步深入发展。深入研究金属玻璃基础研究中的重要基本科学问题是金属玻璃材料研究快速发展和广泛应用的重要内容。金属玻璃材料研究的快速发展和广泛应用迫切需要对金属玻璃基础研究中存在的重要基本科学问题进行深入研究,因为现有理论和模型不能很好地解释发现的新现象和新问题,无法有效地指导人们探索新的非晶材料。目前,这些基本科学问题中最受关注的有如下4个：（1）玻璃转变的机制,即合金液体是如何凝聚成结构无序、能量上亚稳的玻璃态;（2）金属玻璃的形变机制,即结构无序合金体系是如何耗散外力作用而发生形变的;（3）金属玻璃的结构特征表征;（4）金属玻璃结构和性能、玻璃转变、形变之间的关系。

一系列新的实验技术的发展有望在认识非晶的本质、形成机理、玻璃转变、新材料的开发和性能的改善等方面取得突破。近年来一系列独特的新实验技术的发展,如：消球差电子显微技术,固体核磁共振测量液态及玻璃态的结构和动力学特性技术,动态原子力显微技术,变速纳米硬度测量技术,动态模量分析测量技术等为表征非晶材料从原子﹑纳米到微观尺度的结构和性能及其内在相关性提供了可能性和突破的条件。

金属玻璃材料研究的发展取决于其应用前景,并需要金属玻璃制备方法、工艺和技术的进步。目前,块体金属玻璃应用的瓶颈是成本高以及具有高形成能力成分的合金体系太少,所以改进金属玻璃制备方法、工艺和技术至关重要。从金属玻璃的发展历史看,其发展与制备方法的不断进步分不开。发展新一代高性能、高玻璃形成能力、低成本的Fe-、Al-、Mg-基非晶合金材料,以及发展具有功能特性的块体金属玻璃均是金属玻璃研究的发展趋势。要实现这一目标,需要对非晶合金制备方法和加工工艺、对玻璃转变、玻璃形成能力等基本问题的认识取得突破,研发具有特殊物理性能的稀土基金属玻璃。

金属玻璃学科基础研究和应用的发展正处在一个关键时期,面临诸多困难和挑战。研究人员对很多基本问题的认识还存在分歧和不确定性,急需发展和建立研究非晶的一系列新方法、新概念和模型,建立化学成分﹑工艺﹑原子结构和非晶力学性能的相关性,建立普适和简单的框架,将大量的细节事实关联、组织起来形成一个总体的物理图像。

中国在金属玻璃产业化方面已具备一定的国际竞争力。到2014年,中国国产非晶带材的年产能力已达5万余吨,形成了国产化非晶带材、铁芯和配电产业技术研发与工程化应用的推广服务能力,以及国产非晶材料在电力应用领域的高端产业链集群。

总之,中国的金属玻璃研究有一支年轻、水平不断提高的团队,有国家不断强盛、科技投入不断增加的大背景,有三代人奋斗的良好基础,可望在未来10年对本领域的发展起到引领作用。