三坐標測量機對材料的要求有：

導熱性要好，以免外界有溫度變化（隨時間及空間變化）時形成構件內部的溫度梯度，引起機器結構的變形（主要是扭轉和彎曲）；

熱膨脹系數要小，以免溫度變化引起過大的伸長縮短；

要具有比較大的彈性模量（剛性），以免受力后有較大的變形；

高的硬度及耐磨性，保證不易劃傷、磨損；

較高的強度不易斷裂；

運動部分的材料要求密度小，以減小由于測量機的高速、高加速運動而產生的測量機慣性力；

考慮材料吸水率小，以免受潮變形（質量差的花崗石，由于吸水，足以引起微米級的變形）；

工藝性好，易于加工；

成本要低。

 鑄鐵（主要是灰鑄鐵）

灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，含碳量較高（為2.7%~4.0%），因斷裂時斷口呈暗灰色，故稱為灰鑄鐵。要成分是鐵、碳、硅、錳、硫、磷，是應用較廣的鑄鐵，其產量占鑄鐵總產量80%以上。

灰鑄鐵是應用較為普遍的一種材料，主要用于底座、立柱、支架、床身等。它的優點是變形小、耐磨性好、易于加工、成本較低、線膨脹系數與多數被測件(鋼件)接近，是早期三坐標測量機廣泛使用的材料。但也有缺點：易受腐蝕，耐磨性低于花崗石，強度不高。目前灰鑄鐵主要用在劃線機等測量機上。現在越來越多地為其它材料(如鋼板焊件、花崗石)代替。但也有些公司，如瑞士的SIP公司認為鑄鐵是較為理想的基座材料，它的線膨脹系數與鋼接近，在整個機器結構中只采用鐵金屬材料可避免復雜變形；灰鑄件可經過較長時間的自然時效，有利于保持長期穩定性。

 鋼

鋼，是對含碳量質量百分比介于0.02%至2.06%之間的鐵碳合金的統稱。鋼主要用于外殼、支架等結構，有的測量機底座也采用鋼。一般采用低碳鋼，而且必須要進行熱處理。鋼的優點是剛性和強度好。它的缺點是容易變形，這是因為鋼在加工之后，內部的殘余應力釋放導致變形。

鋼材料的又一優點是可用焊接件。在80年代初期焊接件成功地應用于測量機及機器人。與鑄鐵件相比較，焊接件有以下地優點。

 1、焊接構件經過充分地人工時效后可獲得較高的穩定性。

2、能獲得較高剛度，設計的靈活性比鑄件要好，鋼構件比鑄鐵輕。更為突出的是，在許可條件下，可以焊接出空腔甚至多腔結構的封閉型高強度薄殼零件。在這方面，鑄件是難以達到的。

3、焊接件的尺寸可以得到很好的控制。成批生產條件下，靠夾具保證焊接件的尺寸；在單件或小批量生產時則靠工人的技術掌握。目前可以將誤差控制在±1mm以內，因此在外形設計和加工余量上都可以得到控制。

 當然，焊接件質量的優劣在很大程度上依賴于配套設備的性能。如專用的夾具、彎板以及自動焊接設備等。

 花崗石

花崗石比鋼輕，比鋁重，是目前應用較為普遍的一種材料。花崗巖的主要優點是變形小、穩定性好、不生銹，易于作平面加工，易于達到比鑄鐵更高的平面度，適合制作高精度的平臺與導軌。目前許多三坐標測量機采用這種材料。如Leitz和Zeiss三坐標測量機，大部分采用花崗石材料。花崗石可用于作工作臺、角尺、立柱、橫梁、導軌、支架、殼體等。由于花崗石的熱膨脹系數小，很適合與氣浮導軌配合。

花崗石也存在不少缺點，主要是：雖然可以用粘貼的方法制成空心結構，但較麻煩；實心結構質量大，不易加工，特別是螺釘孔和光孔難以加工，不能將磁力表架吸附到其上，造價高于鑄鐵；花崗石材質較脆，粗加工時容易崩邊；遇水會產生微量變形。使用中應注意防水防潮，禁止用混水的清洗劑擦拭花崗石表面，也應防止靜壓氣體中的水分對導軌的影響。

濟南青花崗石彈性模量與鑄鐵相近，比較如下：

(1)一般灰口鑄鐵:(1.15～1.60)Mpa。

(2)濟南青花崗石: Mpa。

(3)不同產地的花崗石差異較大，一般的花崗石彈性模量為（0.5～0.6）Mpa。

鋁合金

三坐標測量機主要是使用高強度鋁合金。這是近幾年發展快的新型材料。鋁材料的優點是質量輕、強度高、變形小、導熱性能好，并且能進行焊接，適合作測量機上的許多部件。應用高強度鋁合金是目前的主要趨勢。

鋁合金其導熱系數高而適用于溫度梯度和溫度變化較大的環境中，通過硬質陽極化使其表面形成鋁陶瓷（），具有很高的硬度，耐磨性較好。

美國推出的6000號鋁合金，各項性能都較好。這種材料的大特點是不易變形，是理想的導軌材料。德國Zeiss采用了這種材料，因此橋框質量減小，變形也減小，適用于快速測量。在德國Zeiss的產品UMC850中，軸和軸的導軌采用了合金材料CARAT(帶陶瓷涂層的抗時效鋁合金)，由于其導熱系數大、溫度梯度小，所以不易產生復雜熱變形。為減小其伸縮變形，在測量機外部加隔溫罩，而且在導軌的右平板上下兩面裝有若干個溫度傳感器，在檢測出溫度變化后即由計算機對由于線膨脹而產生的熱變形進行補償。

 氧化鋯陶瓷

氧化鋯(ZrO2)是20 世紀70 年代發展起來的新型結構陶瓷，是一種多功能材料，具有十分優異的物理和化學性能，除硫酸和氫氟酸外，對酸、堿及堿熔體、玻璃熔體和熔融金屬具有良好的穩定性，而且熱導率低、熱穩定性好及高溫蠕變小，使其在工業生產中得到了廣泛的應用。氧化鋯陶瓷具有相變增韌和微裂紋增韌，所以有很高的強度和韌性，被譽為“陶瓷鋼”，在所有陶瓷中它的斷裂韌性是很高。具有優異的室溫機械性能。在此基礎上，對氧化鋯配方和工藝進行優化，可以獲得細晶結構的高硬度、高強度和高韌性的氧化鋯陶瓷。高硬度、高強度和高韌性就保證了氧化鋯陶瓷比其它傳統結構陶瓷具有不可比擬的耐磨性。具有細晶結構的陶瓷通過加工可以獲得很低的表面粗糙度（<0.1um）。氧化鋯陶瓷的彈性模量和熱膨脹系數與鋼材相近，因而能有機的與鋼件組合成復合拉線輪，不會因受熱膨脹不一致而造成損壞或炸裂。對氧化鋯來說，它具有高韌性，原因是有穩定劑穩定劑的存在，但是它的這種高韌性是有時效性的，比如氧化鋯器件放置空氣一段時間后，失穩，那么性能就會嚴重下降，甚至開裂開裂。而且高溫時候是沒有亞穩相，那就沒有高韌性的特點，因此無法在高溫使用和室溫的時效性都嚴重制約氧化鋯發展。

氧化鋯陶瓷是一種新型高技術陶瓷，它與傳統的氧化鋁陶瓷相比具有以下優點：

1、高強度，高斷裂韌性和高硬度 

2、優良的耐磨損性能 

3、彈性模量和熱膨脹系數與金屬相近

4、低熱導率。

氧化鋯陶瓷

SiC陶瓷不僅具有優良的常溫力學性能，如高的抗彎強度、優良的抗氧化性、良好的耐腐蝕性、高的抗磨損以及低的摩擦系數，而且高溫力學性能(強度、抗蠕變性等)是已知陶瓷材料中較佳的。熱壓燒結、無壓燒結、熱等靜壓燒結的材料，其高溫強度可一直維持到1600℃，是陶瓷材料中高溫強度較好的材料。抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中較好的。

碳化硅陶瓷材料由于抗氧化性強、耐磨性能好、硬度高、熱穩定性好、高溫強度大、熱膨脹系數小、熱導率大以及抗熱震和耐化學腐蝕等優良特性，廣泛的應用于各個領域。 

碳化硅陶瓷材料具有高溫強度大、高溫抗氧化性強、耐磨損性能好、熱穩定性佳、熱膨脹系數小、熱導率大、硬度高、抗熱震和耐化學腐蝕等優良特性，在汽車、機械化工、環境保護、空間技術、信息電子、能源等領域有著日益廣泛的應用，已經成為一種在很多工業領域性能優異的其他材料不可替代的結構陶瓷。

  碳纖維

碳纖維（carbon fiber，簡稱CF），是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。具有高比強、高比模、耐疲勞、抗蠕變、比耐熱鋼還耐高溫、比不銹鋼還耐腐蝕、耐磨損、尺寸穩定、導電、導熱、熱膨脹系數小、自潤滑和吸能抗震等一系列優異性能。而且，碳纖維具有許多優良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。碳纖維“外柔內剛”，質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。碳纖維與傳統的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。

目前幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那么多的優異寶貴的電學、熱學和力學性能。