1.鈦合金

鈦合金是指以鈦為主，添加鋁、鎳、釩等其他金屬的合金材料。鈦及鈦合金被稱為 “21世紀(jì)金屬”。因為鈦合金具有良好的生物親和性，可作為骨關(guān)節(jié)或者矯正器材植入人體內(nèi)。比如，過去使用的人工膝關(guān)節(jié)，多采用不銹鋼制造，植入人體后容易引發(fā)排異反應(yīng)。免疫系統(tǒng)持續(xù)攻擊該部位，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)，患者不得不服用免疫抑制藥來降低炎癥帶來的痛苦。鈦合金人工膝關(guān)節(jié)則不會引發(fā)人體排異反應(yīng)，在采用了3D打印技術(shù)制造后，形狀和大小也更為接近患者原有膝關(guān)節(jié)。此外，鈦合金也被稱為“航天金屬”。鈦的密度為4.5g/cc,約為鐵的一半，而其強(qiáng)度遠(yuǎn)勝于鋼鐵，再加上鈦的耐腐蝕性能和熱穩(wěn)定性良好，用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、火箭的進(jìn)氣匣、航空發(fā)動機(jī)的機(jī)匣和初級葉片非常合適。限制鈦合金應(yīng)用的主要障礙是價格較高，一方面是大的鈦合金結(jié)構(gòu)件加工困難，幾乎不可鍛造，只能切削加工，另一方面是鈦合金的冶煉成本較高。

2.記憶合金

記憶合金是一種神奇的金屬，其形狀在加工完成后是基本固定的。如果將其彎折改變了形狀，只需進(jìn)行加熱，就能自動恢復(fù)到原來的形狀。記憶合金有多重組分，比如鎳鈦合金、銅鎳合金、銅鋁合金等。記憶合金最著名的應(yīng)用例子則是阿波羅11號登月車上的雷達(dá)天線?，F(xiàn)在記憶合金多被用于衛(wèi)星零件、管道接合器、牙齒和脊柱矯形等領(lǐng)域。

3.高溫合金

高溫合金也叫超合金，因為其在高溫下仍能保持優(yōu)良的力學(xué)性能和抗腐蝕性，是制造燃?xì)廨啓C(jī)高溫核心部件的唯一材料，比如燃燒室葉片、渦輪盤等。高溫合金主要分為鐵基、鈷基、鎳基三類，分別適用于不同的場景。提高高溫合金的研發(fā)、冶煉、加工水平對于研發(fā)制造高端航空發(fā)動機(jī)、重型艦用燃?xì)廨啓C(jī)和地面重型燃?xì)廨啓C(jī)有重要意義。

非金屬

1.碳纖維

碳纖維是利用化纖經(jīng)過碳化工藝制成，主要的組成元素為碳，屬于一種高分子材料。其特點是強(qiáng)度極高且極輕，最大的缺點是脆，可以說是“寧折不彎”。碳纖維的耐高溫性能在化纖中最好，但是仍不能應(yīng)用于高溫場景。碳纖維的應(yīng)用多在追求輕量化而對耐高溫沒有要求的情況下，比如高端汽車和摩托車的主體結(jié)構(gòu)件和覆蓋件，網(wǎng)球拍和羽毛球拍等，又因為其頗具質(zhì)感的表面，在一些需要裝飾的場景下也有應(yīng)用。

2.納米陶瓷

納米陶瓷是指將納米尺度的陶瓷顆粒加入傳統(tǒng)陶瓷部件，改善其固有性能的材料。此時會使得陶瓷的性能發(fā)生極大改變，本來堅硬且脆的陶瓷，變得軟而柔韌。氮化硅是一種堅硬的陶瓷材料，其耐熱性很好，但缺點是容易在反復(fù)的高溫?zé)釠_擊下破碎。將納米顆粒引入氮化硅陶瓷后，可以提升其韌性，在多次的熱沖擊下不會破碎，科學(xué)家據(jù)此試驗制造了氮化硅陶瓷發(fā)動機(jī)，其燃燒室溫度非常高，可大大提高熱效率。后期如何降低其成本，進(jìn)一步推廣，還有待繼續(xù)研究。