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1、n0.1.1 材料按化学组成（或基本组成）分类材料按化学组成（或基本组成）分类n0.1.2 根据材料的性能分类根据材料的性能分类 n0.1.3 材料按服役的领域来分类材料按服役的领域来分类 n0.1.4 材料按结晶状态分类材料按结晶状态分类n0.1.5 材料按材料的尺寸分类材料按材料的尺寸分类 0.1 材料分类材料分类 n按按物物理理性性质质可可分分为为：导导电电材材料料、绝绝缘缘材材料料、半半导导体体材材料料、磁磁性性材材料料、透透光光材材料料、高高强强度度材材料料、高高温温材材料料、超超硬硬材材料料等。等。n按按物物理理效效应应分分为为：压压电电材材料料、热热电电材材料料、铁铁电电材材料料
2、、非非线线性性光光学学材材料料、磁磁光光材材料料、电电光光材材料料、声声光光材材料料、激激光光材材料料等。等。n按按用用途途分分为为：电电子子材材料料、电电工工材材料料、光光学学材材料料、感感光光材材料料、耐耐酸酸材材料料、研研磨磨材材料料、耐耐火火材材料料、建建筑筑材材料料、结结构构材材料料、包装材料等包装材料等。0.1.1 按化学组成（或基本组成）分类：按化学组成（或基本组成）分类：1.金属材料金属材料2.无机非金属材料无机非金属材料3.高分子材料（聚合物）高分子材料（聚合物）4.复合材料复合材料1.金属材料金属材料 金属材料是由化学元素周期金属材料是由化学元素周期表中的金属元素组成的材料
3、。可表中的金属元素组成的材料。可分为由一种金属元素构成的单质分为由一种金属元素构成的单质（纯金属）；由两种或两种以上（纯金属）；由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素的金属元素或金属与非金属元素构成的合金。合金又可分为固溶构成的合金。合金又可分为固溶体和金属间化合物体和金属间化合物。在在103种元素中，除种元素中，除He,Ne,Ar等等6种惰性元素种惰性元素和和C、Si、N等等16种非金属元素外，其余种非金属元素外，其余81种为金属元素。种为金属元素。除除Hg之外，单质金属在之外，单质金属在常温下呈现固体形态，外观不透明，具有特殊的金属光泽及良好常温下呈现固体形态，外观不透明，具有特殊的
4、金属光泽及良好的导电性和导热性。在力学性质方面，具有较高的强度、刚度、的导电性和导热性。在力学性质方面，具有较高的强度、刚度、延展性及耐冲击性。延展性及耐冲击性。合合金金是是由由两两种种或或两两种种以以上上的的金金属属元元素素，或或金金属属元元素素与与非非金金属属元元素素熔熔合合在在一一起起形形成成的的具具有有金金属属特特性性的的新新物物质质。合合金金的的性性质质与与组组成成合合金金的的各各个个相相的的性性质质有有关关，同同时时也也与与这这些些相相在在合合金金中中的的数数量量、形状及分布有关。形状及分布有关。合金合金又分为又分为固溶体固溶体和和金属间化合物。金属间化合物。当金属的晶体结构保持溶
5、剂组元的晶体结构时，当金属的晶体结构保持溶剂组元的晶体结构时，这种合金称为一次固溶体或端际固溶体，简称为这种合金称为一次固溶体或端际固溶体，简称为固溶固溶体体。金属元素与其它金属元素或非金属元素之间形成金属元素与其它金属元素或非金属元素之间形成合金时，除固溶体外，还可能形成合金时，除固溶体外，还可能形成金属间化合物金属间化合物。合金中的固溶体：合金中的固溶体：根根据据溶溶质质原原子子在在溶溶剂剂晶晶体体结结构构中中的的位位置置，固固溶溶体体可可分分为为置置换换固溶体固溶体和和间隙固溶体间隙固溶体。在在置置换换固固溶溶体体中中，溶溶质质原原子子位位于于溶溶剂剂晶晶体体结结构构的的晶晶格格格格点点
6、上上；在在间间隙隙固固溶溶体体中中，溶溶质质原原子子位位于于溶溶剂剂晶晶体体结结构构的的晶晶格格间间隙隙。溶溶质质原原子子在在固固溶溶体体中中的的分分布布可可以以是是随随机机的的，即即呈呈统统计计分分布布；也也可可以以是是部部分分有有序序或或完完全全有有序序，在在完完全全有有序序固固溶溶体体中中，异异类类原原子子趋趋于于相相邻邻，这种结构亦称为超点阵或超结构。这种结构亦称为超点阵或超结构。此外，合金中溶质原子还可能形成丛聚，即同类此外，合金中溶质原子还可能形成丛聚，即同类原子趋于相邻。丛聚可以呈随机弥散分布。事实上，实原子趋于相邻。丛聚可以呈随机弥散分布。事实上，实验中还没有见到溶质原子呈完全
7、随机分布的固溶体。因验中还没有见到溶质原子呈完全随机分布的固溶体。因此，只能在宏观尺度上认为处于热力学平衡态的固溶体此，只能在宏观尺度上认为处于热力学平衡态的固溶体是真正均匀的，而原子尺度上并不要求它也是均匀的。是真正均匀的，而原子尺度上并不要求它也是均匀的。不同类型固溶体中原子排列情况示于不同类型固溶体中原子排列情况示于图图0.1。图图0.1 不同类型固溶体中原子排列示意图不同类型固溶体中原子排列示意图（a）随机置换固溶体随机置换固溶体（b）有序置换固溶体有序置换固溶体（c）随机间隙固溶体随机间隙固溶体（d）固溶体中的溶质丛聚固溶体中的溶质丛聚合金中的金属间化合物：合金中的金属间化合物：金金
8、属属间间化化合合物物可可分分为为三三类类，即即由由负负电电性性决决定定的的原原子子价价化化合合物物（简简称称价价化化合合物物）、由由电电子子浓浓度度决决定定的的电电子子化化合合物物（亦亦称称为为电电子子相相）以以及及由由原原子子尺尺寸寸决决定定的的尺尺寸寸因因素素化化合合物物。除除了了这这三三类类由由单单一一元元素素决决定定的的典典型型金金属属间间化化合合物物外外，还还有有许许多多金金属属间间化化合合物物，其其结结构构由由两两个个或多个因素决定，称之为复杂化合物。或多个因素决定，称之为复杂化合物。2.无机非金属材料无机非金属材料 无机非金属材料是由硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸无机非金属材料是由
9、硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐等原料和（或）氧化物、氮化物、碳化物、硼盐、锗酸盐等原料和（或）氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、卤化物等原料经一定的工艺制备化物、硫化物、硅化物、卤化物等原料经一定的工艺制备而成的材料。是除金属材料、高分子材料以外所有材料的而成的材料。是除金属材料、高分子材料以外所有材料的总称。它与广义的陶瓷材料有等同的含义。无机非金属材总称。它与广义的陶瓷材料有等同的含义。无机非金属材料种类繁多，用途各异，目前还没有统一完善的分类方法。料种类繁多，用途各异，目前还没有统一完善的分类方法。一般将其分为传统的（普通的）和新型的（先进的）无机一般将其分为传统的
10、（普通的）和新型的（先进的）无机非金属材料两大类。非金属材料两大类。传传统统的的无无机机非非金金属属材材料料主主要要是是指指由由SiO2及及其其硅硅酸酸盐盐化化合合物物为为主主要要成成分分制制成成的的材材料料，包包括括陶陶瓷瓷、玻玻璃璃、水水泥泥和和耐耐火火材材料料等等。此此外外，搪搪瓷瓷、磨磨料料、铸铸石石（辉辉绿绿岩岩、玄玄武武岩岩等等）、碳碳素素材材料料、非非金金属属矿矿（石石棉棉、云云母母、大大理理石石等等）也属于传统的无机非金属材料。也属于传统的无机非金属材料。先进（或新型）无机非金属材料先进（或新型）无机非金属材料是用氧化物、是用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各
11、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。主要包括先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机主要包括先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。涂层、无机纤维等。陶瓷按其概念和用途不同，陶瓷按其概念和用途不同，可分为两大类，即可分为两大类，即普通陶瓷普通陶瓷和和特特种陶瓷种陶瓷。根据陶瓷坯体结构及其基本根据陶瓷坯体结构及其基本物理性能的差异，陶瓷制品可分物理性能的差异，陶瓷制品可分为为陶器陶器和和瓷器瓷器。传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料 之一：陶瓷之一：陶瓷n普通陶瓷普通陶瓷即传统陶瓷，
12、是指以粘土为主要原料与其它即传统陶瓷，是指以粘土为主要原料与其它天然矿物原料经过粉碎混练、成型、煅烧等过程而制天然矿物原料经过粉碎混练、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。包括日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、成的各种制品。包括日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷、电瓷以及其它工业用陶瓷。化工陶瓷、电瓷以及其它工业用陶瓷。见见表表0-1。表表0-1 普通陶瓷的分类方法普通陶瓷的分类方法 n特种陶瓷特种陶瓷是用于各种现代工业及尖端科学技术领域是用于各种现代工业及尖端科学技术领域的陶瓷制品。的陶瓷制品。包括结构陶瓷和功能陶瓷包括结构陶瓷和功能陶瓷。结构陶瓷。结构陶瓷主要用于耐磨损、高强度、耐高温、耐热
13、冲击、硬主要用于耐磨损、高强度、耐高温、耐热冲击、硬质、高刚性、低膨胀、隔热等场所。功能陶瓷主要质、高刚性、低膨胀、隔热等场所。功能陶瓷主要包括电磁功能、光学功能、生物功能、核功能及其包括电磁功能、光学功能、生物功能、核功能及其它功能的陶瓷材料。它功能的陶瓷材料。常见常见高温结构陶瓷高温结构陶瓷包括：高熔点氧化物、碳化物、包括：高熔点氧化物、碳化物、硼化物、氮化物、硅化物。硼化物、氮化物、硅化物。功能陶瓷功能陶瓷包括包括:装置瓷（即电绝缘瓷）、电容器陶装置瓷（即电绝缘瓷）、电容器陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷（又称为铁氧体）、导电陶瓷、瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷（又称为铁氧体）、导电陶瓷、超导陶瓷、半导
14、体陶瓷（又称为敏感陶瓷）、热学功能超导陶瓷、半导体陶瓷（又称为敏感陶瓷）、热学功能陶瓷（热释电陶瓷、导热陶瓷、低膨胀陶瓷、红外辐射陶瓷（热释电陶瓷、导热陶瓷、低膨胀陶瓷、红外辐射陶瓷等）、化学功能陶瓷（多孔陶瓷载体等）、生物功陶瓷等）、化学功能陶瓷（多孔陶瓷载体等）、生物功能陶瓷等。能陶瓷等。根据陶瓷坯体结构及其基本物理性能的差根据陶瓷坯体结构及其基本物理性能的差异，陶瓷制品可分为异，陶瓷制品可分为陶器陶器和和瓷器瓷器，见，见表表0-2。陶器包括粗陶器、普陶器和细陶器。陶器的坯陶器包括粗陶器、普陶器和细陶器。陶器的坯体结构较疏松，致密度较低，有一定吸水率，体结构较疏松，致密度较低，有一定吸水率
15、，断口粗糙无光，没有半透明性，断面成面状或断口粗糙无光，没有半透明性，断面成面状或贝壳状。贝壳状。吸水率（%）特征陶器粗陶器15不时施釉，制作粗糙普通陶器12断面颗粒较粗，气孔较大，表面施釉，制作不够精细细陶器15断面颗粒较细，气孔较小，施釉或不施釉，制作不够精细瓷器炻瓷器3透光性差，通常胎体较厚，呈色，断口呈石状，制作精细普通瓷器1有一定透光性，断而呈石状或贝壳状，制作精细细瓷器0.5透光性好，断面细腻，呈贝壳状，制作精细性质及特征类别表表0-2 中国日用瓷分类标准中国日用瓷分类标准传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料 之二：玻璃之二：玻璃玻璃是由熔体过冷所制得的非晶态材料。根据其形成玻
16、璃是由熔体过冷所制得的非晶态材料。根据其形成网络的组分不同可分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻网络的组分不同可分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等，其网络形成剂分为璃等，其网络形成剂分为SiO2、B2O3和和P2O5。习惯上玻璃态习惯上玻璃态材料可分为材料可分为普通玻璃普通玻璃和和特种玻璃特种玻璃两大类。两大类。普通玻璃是指采用天然原料，能够大规模生产的玻璃。普通玻璃是指采用天然原料，能够大规模生产的玻璃。普通玻璃包括日用玻璃、建筑玻璃、微晶玻璃、光学玻璃和普通玻璃包括日用玻璃、建筑玻璃、微晶玻璃、光学玻璃和玻璃纤维等。玻璃纤维等。特特种种玻玻璃璃（亦亦称称为为新新型型玻玻璃璃）是是指指
17、采采用用精精制制、高高纯纯或或新新型型原原料料，通通过过新新工工艺艺在在特特殊殊条条件件下下或或严严格格控控制制形形成成过过程程制制成成的的一些具有特殊功能或特殊用途的玻璃。一些具有特殊功能或特殊用途的玻璃。特特种种玻玻璃璃包包括括SiO2含含量量在在85%以以上上或或55%以以下下的的硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃、非非硅硅酸酸盐盐氧氧化化物物玻玻璃璃（硼硼酸酸盐盐、磷磷酸酸盐盐、锗锗酸酸盐盐、碲碲酸酸盐盐、铝铝酸酸盐盐及及氧氧氮氮玻玻璃璃、氧氧碳碳玻玻璃璃等等）、非非氧氧化化物物玻玻璃璃（卤卤化化物物、氮氮化化物物、硫硫化化物物、硫硫卤卤化化物物、金金属属玻玻璃璃等等）以以及及光光学学纤纤维维等。等
18、。根根据据用用途途不不同同，特特种种玻玻璃璃分分为为防防辐辐射射玻玻璃璃、激激光光玻玻璃璃、生物玻璃、多孔玻璃、非线性光学玻璃和光纤玻璃等。生物玻璃、多孔玻璃、非线性光学玻璃和光纤玻璃等。传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料 之三：水泥之三：水泥水泥是指加入适量水后水泥是指加入适量水后可成塑性浆体，既能在空气中可成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能够硬化又能在水中硬化，并能够将砂、石等材料牢固地胶结在将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性材料。一起的细粉状水硬性材料。水泥的种类很多，按其用途和性能可分为：水泥的种类很多，按其用途和性能可分为：通用通用水泥、专用水泥和特性水
19、泥水泥、专用水泥和特性水泥三大类；按其所含的主要三大类；按其所含的主要水硬性矿物，水泥又可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、水硬性矿物，水泥又可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥以及以工业废渣和地方硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥以及以工业废渣和地方材料为主要组分的水泥。目前水泥品种已达一百多种。材料为主要组分的水泥。目前水泥品种已达一百多种。n通用水泥通用水泥为大量土木工程所使用的一般用途的水泥，为大量土木工程所使用的一般用途的水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸火山灰质硅酸盐
20、水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。盐水泥等。n专用水泥专用水泥指有专门用途的水泥，如油井水泥、砌筑水指有专门用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥等。泥等。n特性水泥特性水泥则是某种性能比较突出的一类水泥，如快硬则是某种性能比较突出的一类水泥，如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥等。膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥等。传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料 之四：耐火材料之四：耐火材料耐耐火火材材料料是是指指耐耐火火度度不不低低于于1580的的无无机机非非金金属属材材料料。它它是是为为高高
21、温温技技术术服服务务的的基基础础材材料料。尽尽管管各各国国对对其其定定义义不不同同，但但基基本本含含义义是是相相同同的的，即即耐耐火火材材料料是是用用作作高高温温窑窑炉炉等等热热工工设设备备的的结结构构材材料料，以以及及用用作作工工业业高高温温容容器器和和部部件件的的材材料料，并并能能承受相应的物理化学变化及机械作用。承受相应的物理化学变化及机械作用。大部分耐火材料是以天然矿石（如耐火粘土、硅石、菱大部分耐火材料是以天然矿石（如耐火粘土、硅石、菱镁矿、白云母等）为原料制造的。镁矿、白云母等）为原料制造的。按按矿物组成矿物组成分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云
22、石质、橄榄石质、尖晶石质、含碳质、含锆质耐火材料及特质、橄榄石质、尖晶石质、含碳质、含锆质耐火材料及特殊耐火材料；殊耐火材料；按按制造方法制造方法分为天然矿石和人造制品；分为天然矿石和人造制品；按按形状形状分为块状制品和不定形耐火材料；分为块状制品和不定形耐火材料；按按热处理方式热处理方式分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品；分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品；按按耐火度耐火度分为普通、高级及特级耐火制品；分为普通、高级及特级耐火制品；按按化学性质化学性质分为酸性、中性及碱性耐火材料；分为酸性、中性及碱性耐火材料；按按密度密度分为轻质及重质耐火材料。分为轻质及重质耐火材料。按按制品的形状和尺寸制品的
23、形状和尺寸可分为标准砖、异型砖、特异型砖、可分为标准砖、异型砖、特异型砖、管和耐火器皿等。管和耐火器皿等。按按应用应用分为高炉用、水泥窑用、玻璃窑用、陶瓷窑用耐分为高炉用、水泥窑用、玻璃窑用、陶瓷窑用耐火材料等等。火材料等等。3.有机高分子材料（高聚物）高聚物是由一种或几种简单高聚物是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物。高聚物的种子量很大的化合物。高聚物的种类繁多，性能各异，其分类的方类繁多，性能各异，其分类的方法多种多样。按高分子材料法多种多样。按高分子材料来源来源分为天然高分子材料和合成高分分为天然高分子材料和合成高分子材料；按材料的子
24、材料；按材料的性能和用途性能和用途可可将高聚物分为橡胶、纤维、塑料将高聚物分为橡胶、纤维、塑料和胶粘剂等。和胶粘剂等。n橡橡胶胶的的特特点点是是室室温温弹弹性性高高，即即使使在在很很小小的的外外力力作作用用下下，也也能能产产生生很很大大的的形形变变（可可达达1000%），外外力力去去除除后后，能能迅迅速速恢恢复复原原状状。其其弹弹性性模模量量小小，约约105104Pa。常常用用的的橡橡胶胶有有天天然然橡橡胶胶（异异戊戊橡橡胶胶）、丁丁苯苯橡橡胶胶、顺顺丁丁橡橡胶胶（聚聚丁丁二二烯烯）、乙乙丙橡胶和硅橡胶等。丙橡胶和硅橡胶等。n纤维纤维的弹性模量较大，约的弹性模量较大，约1091010Pa。受力
25、时，形受力时，形变不超过百分之二十。纤维大分子沿轴向作规则变不超过百分之二十。纤维大分子沿轴向作规则排列，其长径比较大，在较广的温度范围（排列，其长径比较大，在较广的温度范围（-50150）内，机械性能变化不大。常用的合成）内，机械性能变化不大。常用的合成纤维有尼龙、涤纶、晴纶和维尼纶等。纤维有尼龙、涤纶、晴纶和维尼纶等。n塑料塑料的弹性模量介于橡胶和纤维之间，约的弹性模量介于橡胶和纤维之间，约107108Pa。温温度稍高些，受力形变可达百分之几至几百。有些塑料的度稍高些，受力形变可达百分之几至几百。有些塑料的形变是可逆的，有些塑料的形变是永久的。形变是可逆的，有些塑料的形变是永久的。根据塑料
26、受热时行为的不同，分为根据塑料受热时行为的不同，分为热塑性热塑性和和热固性热固性塑料塑料两类。前者受热时可以塑化和软化，冷却时则凝固成形，两类。前者受热时可以塑化和软化，冷却时则凝固成形，再加热又可塑化软化。聚乙烯、聚氯乙烯和聚碳酸酯等再加热又可塑化软化。聚乙烯、聚氯乙烯和聚碳酸酯等都属于此类；后者在受热时可塑化和软化，并通过化学都属于此类；后者在受热时可塑化和软化，并通过化学反应，使之固定成型，但冷却后不能再加热软化，酚醛反应，使之固定成型，但冷却后不能再加热软化，酚醛塑料和脲醛塑料就属此类。塑料和脲醛塑料就属此类。n胶粘剂胶粘剂是指在常温下处于粘流态，当受到外力作用时，是指在常温下处于粘流
27、态，当受到外力作用时，会产生永久变形，外力撤去后又不能恢复原状的高聚会产生永久变形，外力撤去后又不能恢复原状的高聚物。有时把聚合后未加工成型的高聚物称为树脂，以物。有时把聚合后未加工成型的高聚物称为树脂，以区分加工后的塑料或纤维制品，如电木未固化前称酚区分加工后的塑料或纤维制品，如电木未固化前称酚醛树脂，涤纶纤维未纺织前称涤纶树脂。醛树脂，涤纶纤维未纺织前称涤纶树脂。4.复合材料复合材料 复合材料是由两种或两种以上化学性质或组织结构不复合材料是由两种或两种以上化学性质或组织结构不同的材料组合而成。同的材料组合而成。复合材料是多相材料，主要包括基本相复合材料是多相材料，主要包括基本相和增强相。和
28、增强相。基体相是一种连续相材料，它把改善性能的增强基体相是一种连续相材料，它把改善性能的增强相材料固结成一体，并起传递应力的作用；增强相起承受应相材料固结成一体，并起传递应力的作用；增强相起承受应力（结构复合材料）和显示功能（功能复合材料）的作用。力（结构复合材料）和显示功能（功能复合材料）的作用。复合材料既能保持原组成材料的重要特色，又通过复合效应复合材料既能保持原组成材料的重要特色，又通过复合效应使各组分的性能互相补充，获得原组分不具备的许多优良性使各组分的性能互相补充，获得原组分不具备的许多优良性能。能。复合材料的种类繁多，目前还没有统一的分类方法，复合材料的种类繁多，目前还没有统一的分
29、类方法，下面根据复合材料的三要素来分类。按下面根据复合材料的三要素来分类。按基体材料基体材料分类，有分类，有金属基复合材料，陶瓷基复合材料，水泥、混凝土基复合金属基复合材料，陶瓷基复合材料，水泥、混凝土基复合材料，塑料基复合材料，橡胶基复合材料等；按材料，塑料基复合材料，橡胶基复合材料等；按增强剂形增强剂形状状可分为粒子、纤维及层状复合材料；依据复合材料的性可分为粒子、纤维及层状复合材料；依据复合材料的性能可分为结构复合材料和功能复合材料。能可分为结构复合材料和功能复合材料。0.1.2 根据材料的性能分类根据材料的性能分类 根据材料在外场作用下其性质或性能对外场根据材料在外场作用下其性质或性能
30、对外场的响应不同，材料可分为的响应不同，材料可分为结构材料结构材料和和功能材料功能材料。n结构材料结构材料是指具有抵抗外场作用而保持自己的形状、结是指具有抵抗外场作用而保持自己的形状、结构不变的优良力学性能（强度和韧性等），用于结构目构不变的优良力学性能（强度和韧性等），用于结构目的的材料。这种材料通常用来制造工具、机械、车辆和的的材料。这种材料通常用来制造工具、机械、车辆和修建房屋、桥梁、铁路等。是人们熟悉的机械制造材料、修建房屋、桥梁、铁路等。是人们熟悉的机械制造材料、建筑材料，包括结构钢、工具钢、铸铁、普通陶瓷、耐建筑材料，包括结构钢、工具钢、铸铁、普通陶瓷、耐火材料、工程塑料等传统的结
31、构材料（一般结构材料）火材料、工程塑料等传统的结构材料（一般结构材料）以及高温合金、结构陶瓷等高级结构材料。以及高温合金、结构陶瓷等高级结构材料。n功能材料功能材料是具有优良的电学、磁学、光学、是具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学和生物学功能及其热学、声学、力学、化学和生物学功能及其相互转化的功能，被用于非结构目的的高技相互转化的功能，被用于非结构目的的高技术材料。术材料。0.1.3 材料按服役的领域来分类材料按服役的领域来分类 根据材料服役的技术领域可分为根据材料服役的技术领域可分为信信息材料息材料、航空航天材料航空航天材料、能源材料能源材料、生生物医用材料物医用材料等。等。
32、n信息材料信息材料是指用于信息的探测、传输、显示、是指用于信息的探测、传输、显示、运算和处理的光电信息材料。信息材料主要运算和处理的光电信息材料。信息材料主要包括信息的监测和传感（获取）材料、信息包括信息的监测和传感（获取）材料、信息的传输材料、信息的存储材料、信息的运算的传输材料、信息的存储材料、信息的运算和处理材料。和处理材料。n航空航天材料航空航天材料主要包括新型金属材料（如先进铝合主要包括新型金属材料（如先进铝合金、超高强度钢、高温合金、高熔点合金、铍及其金、超高强度钢、高温合金、高熔点合金、铍及其合金）、烧蚀防热材料和新型复合材料。此外，还合金）、烧蚀防热材料和新型复合材料。此外，还
33、包括一些功能材料，如涂层材料、隔热材料、透明包括一些功能材料，如涂层材料、隔热材料、透明材料、阻尼材料、密封材料、润滑材料、粘合剂材材料、阻尼材料、密封材料、润滑材料、粘合剂材料等。这些材料大部分属于高分子材料和陶瓷材料，料等。这些材料大部分属于高分子材料和陶瓷材料，也有少量是阻尼合金等金属材料。也有少量是阻尼合金等金属材料。n能源材料能源材料是指能源工业和能源技术所使用的材料，按使用是指能源工业和能源技术所使用的材料，按使用目的不同分为新能源材料、节能材料和储氢材料等。新能目的不同分为新能源材料、节能材料和储氢材料等。新能源材料包括增值堆用核材料源材料包括增值堆用核材料、聚变堆材料、太阳能电
34、池聚变堆材料、太阳能电池（单晶硅、多晶硅、非晶硅等）；节能材料包括非晶体金（单晶硅、多晶硅、非晶硅等）；节能材料包括非晶体金属磁性材料（用作变压器铁芯的属磁性材料（用作变压器铁芯的Fe-Mn-B-Si合金）和超导合金）和超导材料材料（Nb-Ti、Nb-Sn巨型磁体用材料）；储氢材料，以及巨型磁体用材料）；储氢材料，以及高比能电池（如钠硫电池）等。目前钠硫电池的比能量达高比能电池（如钠硫电池）等。目前钠硫电池的比能量达137W.h/Kg，而铅蓄电池的比能量只有而铅蓄电池的比能量只有30W.h/Kg。n 生生物物医医用用材材料料是是一一类类合合成成物物质质或或天天然然物物质质或或这这些些物物质质的
35、的复复合合，它它能能作作用用一一个个系系统统的的整整体体或或部部分分，在在一一定定时时期期内内治治疗疗、增增强强或或替替换换机机体体的的组组织、器官或功能。织、器官或功能。医用金属及合金医用金属及合金 医医用用高高分分子子材材料料包包括括合合成成和和天天然然高高分分子子，已已被被广广泛泛用用于于韧韧带带、肌肌腱腱、皮皮肤肤、血血管管、角角膜膜、人人工工脏脏器器、骨骨和和牙牙等等人人体体软软、硬硬组组织织及及器器官官的的修修复复和制造。和制造。医医用用生生物物陶陶瓷瓷包包括括惰惰性性和和活活性性生生物物陶陶瓷瓷、生生物物玻玻璃璃等等，如如氧氧化化铝铝瓷瓷、氧化锆瓷、生物碳等以及羟基磷灰石、磷酸三
36、钙陶瓷等。氧化锆瓷、生物碳等以及羟基磷灰石、磷酸三钙陶瓷等。医用复合材料医用复合材料:表面涂层生物活性人工牙根、人工心脏瓣膜人造血管等。表面涂层生物活性人工牙根、人工心脏瓣膜人造血管等。0.1.4 材料按结晶状态分类材料按结晶状态分类 q单晶材料单晶材料q多晶材料多晶材料q非晶态材料非晶态材料q准晶材料准晶材料q单单晶晶材材料料是是由由一一个个比比较较完完整整的的晶晶粒粒构构成成的的材材料料，如单晶纤维、单晶硅；如单晶纤维、单晶硅；q多晶材料多晶材料是由许多晶粒组成的材料，其性能与是由许多晶粒组成的材料，其性能与晶粒大小、晶界的性质有密切的关系。晶粒大小、晶界的性质有密切的关系。q非晶态材料非
37、晶态材料是由原子或分子排列无明显规律的是由原子或分子排列无明显规律的固体材料，如玻璃、高分子材料。固体材料，如玻璃、高分子材料。q准准晶晶材材料料是是指指准准周周期期性性晶晶体体材材料料的的简简称称，准准晶晶仍仍然然是是晶晶体体，准准晶晶中中的的原原子子分分布布有有严严格格的的位位置置序序，但但位位置置序序无无周周期期性性，即即没没有有周周期期性性平平移移对对称称关关系系，在在准准晶晶材材料料中中存存在在不不符符合合传传统统晶晶体体学学的的五五次次、八八次次、十十二次对称轴。二次对称轴。准准晶晶从从结结构构角角度度看看是是一一种种新新的的物物质质形形态态，但但实实际际上上它它们们仅仅在在特特定
38、定的的金金属属合合金金中中形形成成，是是成成分分范范围围较窄的金属间化合物。较窄的金属间化合物。0.1.5按材料的尺寸分类按材料的尺寸分类 材料按材料的尺寸可分为零维材料、材料按材料的尺寸可分为零维材料、一维材料、二维材料、三维材料。一维材料、二维材料、三维材料。n零维材料零维材料即超微粒子，通过即超微粒子，通过Sol-gel法、多相沉积或激光法、多相沉积或激光等方法，可以制备出亚微米级的陶瓷或金属粉末，大小等方法，可以制备出亚微米级的陶瓷或金属粉末，大小1100nm的超微粒比表面积大（可作为高效催化剂）、的超微粒比表面积大（可作为高效催化剂）、比表面能高、熔点低、烧结温度下降、扩散速度快、强
39、比表面能高、熔点低、烧结温度下降、扩散速度快、强度高而塑性下降慢、电子态由连续能带变为不连续、光度高而塑性下降慢、电子态由连续能带变为不连续、光吸收也发生异常现象（可以成为高效微波吸收材料吸收也发生异常现象（可以成为高效微波吸收材料）。）。n一维材料一维材料，如光导纤维由于其信息传输量远比铜、铅，如光导纤维由于其信息传输量远比铜、铅的同轴电缆大，而且光纤有很强的保密性，所以发展的同轴电缆大，而且光纤有很强的保密性，所以发展很快。再比如脆性块状材料在变成细丝后便增加了韧很快。再比如脆性块状材料在变成细丝后便增加了韧性，可以用来增强其它的块状。实用纤维为碳纤维、性，可以用来增强其它的块状。实用纤维
40、为碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维。纤维中强度和刚度最高的要算晶硼纤维、陶瓷纤维。纤维中强度和刚度最高的要算晶须。须。n二维材料（薄膜），二维材料（薄膜），如金刚石薄膜、高温超导薄膜、半如金刚石薄膜、高温超导薄膜、半导体薄膜。由于薄膜的电子所处状态和外界环境的影响，导体薄膜。由于薄膜的电子所处状态和外界环境的影响，可表现出不同的电子迁移规律，完成特定的电学、光学可表现出不同的电子迁移规律，完成特定的电学、光学或电子学功能，如成为绝缘体、铁电体、导体或半导体或电子学功能，如成为绝缘体、铁电体、导体或半导体等，从而有可能作为光学薄膜用于非线性光学、光开关、等，从而有可能作为光学薄膜用于非线性光学、光开关、放大或调幅、敏感与传感元件，用于显示或探测器，用放大或调幅、敏感与传感元件，用于显示或探测器，用于环保或表面改性的保护膜。于环保或表面改性的保护膜。n三维材料三维材料即块状材料。即块状材料。