在一些经过表面处理的金属材料，如渗碳、氮化等，其表面到心部的硬度呈现一定的梯度分布。硬度梯度检测用于精确测量这种硬度变化情况。检测时，通常采用硬度计沿着垂直于材料表面的方向，以一定的间隔进行硬度测试，从而绘制出硬度梯度曲线。硬度梯度反映了表面处理工艺的效果以及材料内部组织结构的变化。例如在汽车发动机的齿轮制造中，通过渗碳处理使齿轮表面具有高硬度和耐磨性，而心部保持良好的韧性。通过硬度梯度检测，可评估渗碳层的深度和硬度分布是否符合设计要求。合适的硬度梯度能使齿轮在承受高负荷运转时，既保证表面的耐磨性，又防止心部发生断裂，提高齿轮的使用寿命和工作可靠性，保障汽车动力传输系统的稳定运行。金属材料在盐雾环境中的腐蚀电位检测，模拟海洋工况，评估材料耐腐蚀性能，保障沿海设施安全。低合金钢断后伸长率试验

原子力显微镜（AFM）不仅能够高精度测量金属材料表面的粗糙度，还可用于检测材料的纳米力学性能。通过将极细的探针与金属材料表面轻轻接触，利用探针与表面原子间的微弱相互作用力，获取表面的微观形貌信息，从而精确计算表面粗糙度参数。同时，通过控制探针的加载力和位移，测量材料在纳米尺度下的弹性模量、硬度等力学性能。在微纳制造领域，金属材料表面的粗糙度和纳米力学性能对微纳器件的性能和可靠性有着关键影响。例如在硬盘读写头的制造中，通过 AFM 检测金属材料表面的粗糙度，确保读写头与硬盘盘面的良好接触，提高数据存储和读取的准确性。AFM 的纳米力学性能检测为微纳器件的材料选择和设计提供了微观层面的依据。钢质模锻件金相组织评级图及评定金属材料在辐照环境下的性能检测，模拟核辐射场景，评估材料稳定性，用于核能相关设施选材。

随着微机电系统（MEMS）等微小尺寸器件的发展，对金属材料在微尺度下的力学性能评估需求日益增加。微尺度拉伸试验专门用于检测微小样品的力学性能。试验设备采用高精度的微力传感器和位移测量装置，能够精确控制和测量微小样品在拉伸过程中的力和位移变化。与宏观拉伸试验不同，微尺度下金属材料的力学行为会出现尺寸效应，其强度、塑性等性能与宏观材料有所差异。通过微尺度拉伸试验，可获取微尺度下金属材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率等关键力学参数。这些参数对于 MEMS 器件的设计和制造至关重要，能确保金属材料在微小尺度下满足器件的力学性能要求，提高微机电系统的可靠性和稳定性，推动微纳制造技术的进步。

扫描开尔文探针力显微镜（SKPFM）可用于检测金属材料的表面电位分布，这对于研究材料的腐蚀倾向、表面电荷分布以及涂层完整性等具有重要意义。通过将一个微小的探针在金属材料表面上方扫描，利用探针与表面之间的静电相互作用，测量表面电位的变化。在金属材料的腐蚀防护研究中，SKPFM 能够检测出表面不同区域的电位差异，从而判断材料表面是否存在腐蚀活性点，评估涂层对金属基体的防护效果。例如在海洋工程中，对于长期浸泡在海水中的金属结构，利用 SKPFM 监测表面电位变化，可及时发现涂层破损或腐蚀隐患，采取相应的防护措施，延长金属结构的使用寿命。硬度梯度检测金属材料表面硬化效果，判断硬化层质量，助力工艺优化。

环境扫描电子显微镜（ESEM）允许在样品室中保持一定的气体环境，对金属材料进行原位观察。在金属材料的腐蚀研究中，可将金属样品置于 ESEM 的样品室内，通入含有腐蚀性介质的气体，实时观察金属在腐蚀过程中的微观结构变化，如腐蚀坑的形成、扩展以及腐蚀产物的生长等。在金属材料的变形研究中，可在 ESEM 内对样品施加拉伸或压缩载荷，观察材料在受力过程中的位错运动、裂纹萌生和扩展等现象。ESEM 的原位观察功能为深入了解金属材料在实际环境和受力条件下的行为提供了直观的手段，有助于揭示材料的腐蚀和变形机制，为材料的性能优化和失效预防提供科学依据。? 金属材料的附着力检测，针对涂层，评估涂层与基体结合强度，确保涂装质量。扩口试验

金属材料的相转变温度检测，明确材料在加热或冷却过程中的相变点，指导热处理工艺。低合金钢断后伸长率试验

在核能相关设施中，如核电站反应堆堆芯结构材料、核废料储存容器等，金属材料长期处于辐照环境中。辐照会使金属材料的原子结构发生变化，导致材料性能劣化。金属材料在辐照环境下的性能检测通过模拟核辐射场景，利用粒子加速器或放射性同位素源产生的中子、γ 射线等对金属材料样品进行辐照。在辐照过程中及辐照后，对材料的力学性能、微观结构、物理性能等进行检测。例如测量材料的强度、韧性变化，观察微观结构中的空位、位错等缺陷的产生和演化。通过这些检测，能准确评估金属材料在辐照环境下的稳定性，为核能设施的选材提供科学依据。选择抗辐照性能好的金属材料，可保障核电站等核能设施的长期安全运行，防止因材料性能劣化引发的核安全事故。低合金钢断后伸长率试验