1.1　材料的分類

1.1.1　根據(jù)屬性分類

根據(jù)屬性，材料可分金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)非金屬材料、復(fù)合材料。

金屬包括黑色金屬和有色金屬，鐵、鉻、錳為黑色金屬，其他金屬均為有色金屬，通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、稀有金屬。單一組元的金屬為純金屬，1種金屬元素與其他元素形成的具有金屬特性的物質(zhì)稱為合金。

傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料包括以硅酸鹽為主要成分的材料及生產(chǎn)工藝相近的非硅酸鹽材料，又稱為硅酸鹽材料或陶瓷材料。先進(jìn)無機(jī)非金屬材料是由氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫化物、硅化物及各種非金屬化合物經(jīng)先進(jìn)工藝制成的新型材料。

有機(jī)非金屬材料包括塑料、橡膠、纖維、涂料、木材、紙張、皮革等，分子量通常在10000以上的，又稱為高分子材料。以煤、石油、天然氣等為起始原料制得分子量在500以下的低分子化合物，再經(jīng)聚合反應(yīng)制成的合成高分子材料稱為聚合物或高聚物材料。根據(jù)其主鏈結(jié)構(gòu)，聚合物可分為碳鏈聚合物、雜鏈聚合物、元素有機(jī)聚合物；根據(jù)其大分子鏈的幾何結(jié)構(gòu)，聚合物可分為線型聚合物和體型聚合物；根據(jù)其熱行為，聚合物可分為熱塑性聚合物和熱固性聚合物。

復(fù)合材料是由2種或2種以上化學(xué)性質(zhì)不同的材料組合成性能優(yōu)勢互補(bǔ)的材料。航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的復(fù)合材料，可采用金屬、聚合物、陶瓷、碳等連續(xù)相材料作為基體，相應(yīng)稱為金屬基復(fù)合材料、聚合物基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、碳/碳復(fù)合材料等，可采用顆粒、晶須、纖維、織物、片材等作為增強(qiáng)體，相應(yīng)稱為顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、層狀復(fù)合材料等。

1.1.2　根據(jù)結(jié)構(gòu)分類

根據(jù)質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）的聚集狀態(tài)，固態(tài)物質(zhì)可分為晶體、非晶體和準(zhǔn)晶。晶體具有長程有序的結(jié)構(gòu)特征，原子（離子或分子）在三維空間有規(guī)則地周期性重復(fù)排列，按結(jié)合鍵類型分為金屬晶體（鋁，鈦等）、共價晶體（金剛石，二氧化硅等）、離子晶體（氯化鈉，氯化銫等）、分子晶體（干冰，雪花等）、混合型晶體（石墨等）。非晶體中的原子（離子或分子）混亂排列。準(zhǔn)晶是介于晶體和非晶體之間的結(jié)構(gòu)，具有與晶體相似的長程有序原子排列，但是，不具備晶體的平移對稱性。

在熔點(diǎn)以上溫度，物質(zhì)表現(xiàn)為完全無序和流動的液體狀態(tài)，隨著外場變化可轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻木B(tài)或無序的非晶態(tài)。金屬及其合金、大多數(shù)無機(jī)非金屬材料、少數(shù)聚合物材料屬于低分子材料，容易結(jié)晶為晶體，但是，當(dāng)冷卻速率快到足以抑制結(jié)晶時，過冷液態(tài)金屬的原子排列方式保留至固態(tài)，可得到非晶態(tài)金屬和合金（金屬玻璃）。玻璃等少數(shù)無機(jī)材料、大多數(shù)聚合物（橡膠、熱固性塑料及分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的材料）為部分晶態(tài)或完全非晶態(tài)。在多元強(qiáng)、弱化學(xué)鍵共存的體系中，存在一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)，材料體系表現(xiàn)為“部分晶態(tài)-部分無序”和“部分晶態(tài)-部分液體”的半晶狀態(tài)，某些亞晶格保持著明顯晶態(tài)和有序性，其他亞晶格在外場誘導(dǎo)下表現(xiàn)出無序或融化現(xiàn)象。由于制備條件不同，相同或相近化學(xué)組成的物質(zhì)可以形成晶態(tài)材料也可以形成非晶態(tài)材料，以SiO₂熔體為例，緩慢冷卻時生成石英晶體，急冷時形成石英玻璃，在Na₂SiO₃溶液中加酸經(jīng)24h靜置陳化可制備石英凝膠，經(jīng)熱水洗滌和低溫烘干后得到多孔性硅膠。

在凝固點(diǎn)附近的熔體黏度和冷卻條件是影響結(jié)晶度的主要因素，通過控制成型過程中熔體的冷凝速率可以調(diào)節(jié)結(jié)晶速率和結(jié)晶度，進(jìn)而調(diào)控材料的性能。結(jié)晶度較高時，材料的熔點(diǎn)和玻璃化溫度、密度、彈性模量、強(qiáng)度較高；結(jié)晶度較低時，材料的柔軟性、透明性和耐折性較好。新型非晶態(tài)材料具有許多優(yōu)異特性，可作為光通信材料、激光材料、新型太陽能電池材料、高效磁性材料、輸電和輸能材料。準(zhǔn)晶材料具有較低的密度和熔點(diǎn)、異常低的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率、負(fù)的溫度系數(shù)、低的表面能和摩擦系數(shù)、高的彈性模量和抗壓強(qiáng)度，具有良好的抗磁性、抗氧化性和表面不粘性，室溫脆性大，但有較好的高溫塑性，可用于制備航空發(fā)動機(jī)內(nèi)壁的涂層、熱障膜、選擇吸收太陽光膜、儲氫材料、復(fù)合材料等。

1.1.3　根據(jù)應(yīng)用分類

根據(jù)應(yīng)用目的，材料可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料主要用于制造構(gòu)造整體、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動和傳遞動力的結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)機(jī)身、發(fā)動機(jī)構(gòu)件等，要具有抵抗外場作用而保持自身形狀結(jié)構(gòu)不變的能力，一般以力學(xué)性能指標(biāo)來評價，有時會提出光澤、熱導(dǎo)率、抗輻照、抗腐蝕、抗氧化等物理性能或化學(xué)性能要求，可根據(jù)性能指標(biāo)細(xì)分為高強(qiáng)材料、高韌材料、高溫材料、耐磨材料、耐蝕材料等。功能材料主要利用其對外部環(huán)境的敏感反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)信息處理和功能轉(zhuǎn)換，具有電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)、透波、吸波、隱身、屏蔽、阻尼、隔熱、形狀記憶、信息記錄等功能，一般以聲、光、電、磁、熱等物理性能指標(biāo)來評價，有時也會提出一定的力學(xué)性能要求。功能復(fù)合材料、梯度功能材料、智能功能材料是航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的新型功能材料。具有多元功能體（或增強(qiáng)體）的功能復(fù)合材料可以產(chǎn)生多種功能，還可能由于復(fù)合效應(yīng)而產(chǎn)生新的功能。梯度功能材料集各種組分（性質(zhì)不同的金屬、陶瓷、聚合物等）于一體，其組分、微觀結(jié)構(gòu)和性能可隨構(gòu)件位置呈連續(xù)變化，以適應(yīng)不同部位的服役要求，如航天飛行器往返大氣層時，不同部位服役溫度相差很大，采用梯度功能材料。智能材料（又稱機(jī)敏材料）能夠靈敏地對電、光、熱、應(yīng)力、應(yīng)變、化學(xué)、核輻射等的刺激做出恰當(dāng)響應(yīng)，可在航空航天惡劣環(huán)境下進(jìn)行自我診斷、自動阻止或修復(fù)損傷和功能退化，從而防止災(zāi)難性事故發(fā)生，如將細(xì)小的光纖嵌入高性能復(fù)合材料中，制成機(jī)翼用智能材料，光纖能像神經(jīng)那樣感受機(jī)翼承受的壓力，光纖斷裂時，光傳輸中斷，發(fā)出事故警告。

根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，材料可分為航空航天材料、信息材料、能源材料、生物醫(yī)用材料、汽車材料、建筑材料、包裝材料等。航空航天材料包括先進(jìn)金屬材料（鋁合金，鈦合金，高溫合金等）、新型陶瓷材料、新型高分子材料、新型復(fù)合材料等，按照功能分為燒蝕防熱材料、隔熱材料、阻尼材料、透明材料、密封材料、吸波材料、透波材料等。航空航天材料的發(fā)展趨勢是高性能化、多功能化、復(fù)合化、精細(xì)化、智能化等。