陶瓷
陶瓷在汽车和卡车的发动机效率和减少污染方面起着重要作用。例如，一种类型的陶瓷堇青石（铝硅酸镁）被用作催化转化器中的催化剂的基底和载体。选择它是因为它与许多陶瓷一起使用时很轻巧，可以在非常高的温度下运行而不会熔化，并且导热性很差（有助于保留废热以提高催化效率）。在陶瓷的一种新颖应用中，通用汽车公司的研究人员用透明的蓝宝石（氧化铝）制成了汽缸壁，以便从视觉上检查汽油发动机燃烧室的内部工作原理。目的是为了更好地理解燃烧控制，从而提高内燃机的效率。
陶瓷满足汽车需求的另一种应用是陶瓷传感器，该传感器用于测量废气中的氧气含量。陶瓷，通常是添加了少量钇的氧化锆，具有产生电压的特性，该电压的大小取决于材料周围氧气的分压。然后，将从这种传感器获得的电信号用于控制发动机中的燃油/空气比，以获得最有效的运行。
由于其脆性，陶瓷在很大程度上没有被用作地面运输车辆的承重部件。这个问题仍然是未来材料科学家要解决的挑战。
航空航天材料
航空航天结构材料选择的主要目标是提高燃油效率，以增加行进距离和传递的有效载荷。这个目标可以通过两个方面的发展来实现：通过提高工作温度和减轻结构重量来提高发动机效率。为了满足这些需求，材料科学家在两个广泛的领域中寻找材料-金属合金和高级复合材料。推动这些新材料发展的关键因素是定制材料以实现特定特性的能力不断增强。
金属制品
当前在飞机上使用的许多先进金属是专门为燃气轮机发动机设计的，燃气轮机发动机的组件承受高温，腐蚀性气体，振动和高机械负荷。在早期喷气发动机时期（大约从1940年到1970年），仅通过开发新合金就可以满足设计要求。但是，对先进推进系统的更苛刻要求推动了新型合金的开发，该合金可承受超过1,000°C（1,800°F）的温度，并且通过熔化和凝固过程的发展提高了此类合金的结构性能。
熔化固化
合金是由两种或多种金属或金属和非金属紧密结合在一起的物质，通常在熔化时相互溶解。熔化的主要目的是去除杂质并在母材中均匀混合合金成分。随着基于真空熔融（热等静压），快速凝固和定向凝固的新工艺的发展，已经取得了重大进展。
在热等静压制中，将预合金粉末包装到可折叠的薄壁容器中，该容器置于高温真空中以除去吸附的气体分子。然后将其密封并放入压力机中，使其承受很高的温度和压力。模具塌陷并将粉末焊接在一起，形成所需的形状。
冷却速度高达每秒一百万度的熔融金属往往会凝固成相对均质的微观结构，因为没有足够的时间使晶粒成核并生长。这种均质材料往往比典型的“粒状”金属更坚固。快速冷却速率可通过“喷射”冷却实现，在该过程中，熔融液滴会投射到冷表面上。快速加热和固化也可以通过使高功率激光束通过材料表面来实现。
与复合材料不同（请参阅下文的复合材料），粒状金属在所有方向上都具有基本相同的特性，因此无法对其进行定制以匹配预期的载荷路径（即，在特定方向上施加的应力）。但是，一种称为定向凝固的技术提供了一定程度的可调整性。在此过程中，模具的温度受到精确控制，以在熔融金属冷却时促进取向硬质晶体的形成。这些材料以与纤维增强复合材料相同的方式沿对准方向增强组件。
合金化
在加工方面的这些进步伴随着新“超级合金”的发展。高温合金是高强度的，通常是复杂的合金，能够抵抗高温和严重的机械应力，并具有很高的表面稳定性。它们通常分为三大类：镍基，钴基和铁基。镍基高温合金在喷气发动机的涡轮机部分占主导地位。尽管它们在高温下几乎没有固有的抗氧化性，但通过添加钴，铬，钨，钼，钛，铝和铌，它们获得了所需的性能。
铝锂合金比常规铝合金更硬且密度更低。由于现在可以在加工中实现细小的晶粒尺寸，它们也是“超塑性”的。这组合金适用于暴露于高温的发动机部件。它们也可用于机翼和身体皮肤。
钛合金经过改进以承受高温，在涡轮发动机中的使用越来越多。它们还用于机身，主要用于军用飞机，但在某种程度上也用于商用飞机。
