在核能相關(guān)設(shè)施中，如核電站反應(yīng)堆堆芯結(jié)構(gòu)材料、核廢料儲(chǔ)存容器等，金屬材料長(zhǎng)期處于輻照環(huán)境中。輻照會(huì)使金屬材料的原子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致材料性能劣化。金屬材料在輻照環(huán)境下的性能檢測(cè)通過(guò)模擬核輻射場(chǎng)景，利用粒子加速器或放射性同位素源產(chǎn)生的中子、γ 射線等對(duì)金屬材料樣品進(jìn)行輻照。在輻照過(guò)程中及輻照后，對(duì)材料的力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)、物理性能等進(jìn)行檢測(cè)。例如測(cè)量材料的強(qiáng)度、韌性變化，觀察微觀結(jié)構(gòu)中的空位、位錯(cuò)等缺陷的產(chǎn)生和演化。通過(guò)這些檢測(cè)，能準(zhǔn)確評(píng)估金屬材料在輻照環(huán)境下的穩(wěn)定性，為核能設(shè)施的選材提供科學(xué)依據(jù)。選擇抗輻照性能好的金屬材料，可保障核電站等核能設(shè)施的長(zhǎng)期安全運(yùn)行，防止因材料性能劣化引發(fā)的核安全事故。金屬材料的相轉(zhuǎn)變溫度檢測(cè)，明確材料在加熱或冷卻過(guò)程中的相變點(diǎn)，指導(dǎo)熱處理工藝。金屬平均晶粒度測(cè)定

在一些接觸表面存在微小相對(duì)運(yùn)動(dòng)的金屬部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門座與氣門、電氣連接的插針與插孔等，容易發(fā)生微動(dòng)磨損。微動(dòng)磨損性能檢測(cè)通過(guò)專門的微動(dòng)磨損試驗(yàn)機(jī)模擬這種微小相對(duì)運(yùn)動(dòng)工況，精確控制位移幅值、頻率、載荷以及環(huán)境介質(zhì)等參數(shù)。試驗(yàn)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)摩擦力變化、磨損量以及磨損表面的微觀形貌演變。分析不同金屬材料在微動(dòng)磨損條件下的失效機(jī)制，是磨損、疲勞還是腐蝕磨損的協(xié)同作用。通過(guò)微動(dòng)磨損性能檢測(cè)，選擇合適的金屬材料和表面處理方法，如采用自潤(rùn)滑涂層、表面硬化處理等，降低微動(dòng)磨損速率，提高金屬部件的可靠性和使用壽命，減少因微動(dòng)磨損導(dǎo)致的設(shè)備故障和維修成本。碳鋼平均晶粒度測(cè)定金屬材料的電子背散射衍射（EBSD）分析，研究晶體結(jié)構(gòu)與取向關(guān)系，優(yōu)化材料成型工藝。

熱膨脹系數(shù)反映了金屬材料在溫度變化時(shí)尺寸的變化特性。熱膨脹系數(shù)檢測(cè)對(duì)于在溫度變化環(huán)境下工作的金屬材料和結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。檢測(cè)方法通常采用熱機(jī)械分析儀或光學(xué)干涉法等。熱機(jī)械分析儀通過(guò)測(cè)量材料在加熱或冷卻過(guò)程中的長(zhǎng)度變化，計(jì)算出熱膨脹系數(shù)。光學(xué)干涉法則利用光的干涉原理，精確測(cè)量材料的尺寸變化。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫部件的設(shè)計(jì)和制造中，需要精確掌握金屬材料的熱膨脹系數(shù)。因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，部件會(huì)經(jīng)歷劇烈的溫度變化，如果材料的熱膨脹系數(shù)與其他部件不匹配，可能導(dǎo)致部件之間的配合精度下降，產(chǎn)生磨損、泄漏等問(wèn)題。通過(guò)熱膨脹系數(shù)檢測(cè)，合理選擇和匹配材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫設(shè)備在溫度變化環(huán)境下的可靠性和使用壽命。

掃描開(kāi)爾文探針力顯微鏡（SKPFM）可用于檢測(cè)金屬材料的表面電位分布，這對(duì)于研究材料的腐蝕傾向、表面電荷分布以及涂層完整性等具有重要意義。通過(guò)將一個(gè)微小的探針在金屬材料表面上方掃描，利用探針與表面之間的靜電相互作用，測(cè)量表面電位的變化。在金屬材料的腐蝕防護(hù)研究中，SKPFM 能夠檢測(cè)出表面不同區(qū)域的電位差異，從而判斷材料表面是否存在腐蝕活性點(diǎn)，評(píng)估涂層對(duì)金屬基體的防護(hù)效果。例如在海洋工程中，對(duì)于長(zhǎng)期浸泡在海水中的金屬結(jié)構(gòu)，利用 SKPFM 監(jiān)測(cè)表面電位變化，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)涂層破損或腐蝕隱患，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，延長(zhǎng)金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命。金屬材料的抗氧化性能檢測(cè)，在高溫環(huán)境下觀察氧化速率，延長(zhǎng)材料在高溫場(chǎng)景的使用壽命。

動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）在金屬材料疲勞研究中發(fā)揮著重要作用。它通過(guò)對(duì)金屬樣品施加周期性的動(dòng)態(tài)載荷，同時(shí)測(cè)量樣品的應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)以及阻尼特性。在模擬實(shí)際服役條件下的疲勞加載過(guò)程中，DMA 能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的變化，如位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、晶界滑移等，這些微觀變化與材料宏觀的疲勞性能密切相關(guān)。例如在汽車零部件的研發(fā)中，對(duì)于承受交變載荷的金屬部件，如曲軸、連桿等，利用 DMA 分析其在不同頻率、振幅和溫度下的疲勞行為，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)材料的疲勞壽命，優(yōu)化材料成分和熱處理工藝，提高汽車零部件的抗疲勞性能，減少因疲勞失效導(dǎo)致的汽車故障，延長(zhǎng)汽車的使用壽命。金屬材料的沖擊韌性試驗(yàn)利用沖擊試驗(yàn)機(jī)，模擬瞬間沖擊載荷，評(píng)估材料在沖擊下抵抗斷裂的能力 。金屬平均晶粒度測(cè)定

金屬材料的高溫蠕變斷裂時(shí)間檢測(cè)，預(yù)測(cè)材料在高溫長(zhǎng)期作用下的使用壽命，保障設(shè)備安全。金屬平均晶粒度測(cè)定

輝光放電質(zhì)譜（GDMS）技術(shù)能夠?qū)饘俨牧现械暮哿吭剡M(jìn)行高靈敏度分析。在輝光放電離子源中，氬離子在電場(chǎng)作用下轟擊金屬樣品表面，使樣品原子濺射出來(lái)并離子化，然后通過(guò)質(zhì)譜儀對(duì)離子進(jìn)行質(zhì)量分析，精確測(cè)定痕量元素的種類和含量，檢測(cè)限可達(dá) ppb 級(jí)甚至更低。在半導(dǎo)體制造、航空航天等對(duì)材料純度要求極高的行業(yè)，GDMS 痕量元素分析至關(guān)重要。例如在半導(dǎo)體硅材料中，痕量雜質(zhì)元素會(huì)嚴(yán)重影響半導(dǎo)體器件的性能，通過(guò) GDMS 精確檢測(cè)硅材料中的痕量雜質(zhì)，可嚴(yán)格控制材料質(zhì)量，保障半導(dǎo)體器件的高可靠性和高性能。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金中，痕量元素對(duì)合金的高溫性能也有影響，GDMS 分析為合金成分優(yōu)化提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。金屬平均晶粒度測(cè)定