第5章 非金属材料及新型工程材料
一、内容提要
随着科学技术的发展，人们对材料提出了更为严格的要求，如强度更高、相对密度更小、既耐高温又耐低温，加工性更好，能满足特殊性能等。因此，近几十年来，非金属材料及新型工程材料获得发展。
非金属材料及新型工程材料有着一些其他材料无法媲美的性能，它们的应用范围日益增大，成分及其所起作用较复杂，制造加工方式或方法较多，记忆起来较金属材料的难。
1．高分子材料
塑料、合成纤维和合成橡胶是合成有机高分子材料的三大家族。由于有机高分子材料的品种繁多，原料来源丰富，加工简便，成本相对较低，又有质量轻、比强度高、耐蚀性好、绝缘性好、易于改性等特点，应用非常广泛。部分常用高分子材料的特性见表1-5-1。
表1-5-1 部分常用高分子材料的特性
2．工程陶瓷
按用途和性能分日用陶瓷和工业陶瓷，其中工业陶瓷又可分为强调强度、耐热、耐蚀等性能的工程陶瓷及具有特殊电、磁、光、热等效应的功能陶瓷。工程陶瓷又分为普通陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三类，金属陶瓷目前大多归类于复合材料。
常见陶瓷材料优点有：弹性模量大，抗压强度高，硬度高，熔点高，高温强度高、线膨胀系数很小，化学稳定性好，有些陶瓷还有优良的理化性能和功能性质。陶瓷材料的主要缺点是：脆性大、可靠性差、加工性差、难以进行常规（如切削等）加工。
3．复合材料
复合材料为两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。一般根据基体和增强材料的种类命名复合材料，如陶瓷基复合材料，碳纤维增强复合材料等。按用途分类则有结构复合材料、功能复合材料、结构/功能一体化复合材料等。
尤其要指出的是复合材料的组织、构成或组分易于人为调整和设计，不少复合材料的复合过程与成形过程是同步完成的，这样，更利于满足制造产品的功能和结构要求。
4．新型工程材料简介
一般认为，新型工程材料包含具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损的新型结构材料，以及除了具有机械特性外，还具有其他光、电、磁、热、化学、生化等方面特别功能特性的功能结构材料。它们是21世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，是支撑航空航天、交通运输、电子信息、能源动力以及国家重大基础工程建设等领域的重要物质基础。
二、本章重点
（1）有机高分子材料的通性特点；
（2）部分常用高分子材料的名称、类别、性能特点与应用；
（3）了解普通陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷的基本概念以及性能特点和应用；
（4）了解复合材料的基本概念、性能特点和应用；
（5）了解纳米材料、烧蚀防热材料、超硬材料、非晶态合金、形状记忆材料等基本概念以及性能特点和应用。