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。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。金属平均晶粒度测定

在一些接触表面存在微小相对运动的金属部件，如发动机的气门座与气门、电气连接的插针与插孔等，容易发生微动磨损。微动磨损性能检测通过专门的微动磨损试验机模拟这种微小相对运动工况，精确控制位移幅值、频率、载荷以及环境介质等参数。试验过程中，监测摩擦力变化、磨损量以及磨损表面的微观形貌演变。分析不同金属材料在微动磨损条件下的失效机制，是磨损、疲劳还是腐蚀磨损的协同作用。通过微动磨损性能检测，选择合适的金属材料和表面处理方法，如采用自润滑涂层、表面硬化处理等，降低微动磨损速率，提高金属部件的可靠性和使用寿命，减少因微动磨损导致的设备故障和维修成本。碳钢平均晶粒度测定金属材料的电子背散射衍射（EBSD）分析，研究晶体结构与取向关系，优化材料成型工艺。

热膨胀系数反映了金属材料在温度变化时尺寸的变化特性。热膨胀系数检测对于在温度变化环境下工作的金属材料和结构至关重要。检测方法通常采用热机械分析仪或光学干涉法等。热机械分析仪通过测量材料在加热或冷却过程中的长度变化，计算出热膨胀系数。光学干涉法则利用光的干涉原理，精确测量材料的尺寸变化。在航空发动机、汽车发动机等高温部件的设计和制造中，需要精确掌握金属材料的热膨胀系数。因为在发动机运行过程中，部件会经历剧烈的温度变化，如果材料的热膨胀系数与其他部件不匹配，可能导致部件之间的配合精度下降，产生磨损、泄漏等问题。通过热膨胀系数检测，合理选择和匹配材料，优化结构设计，可有效提高发动机等高温设备在温度变化环境下的可靠性和使用寿命。

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。金属材料的抗氧化性能检测，在高温环境下观察氧化速率，延长材料在高温场景的使用寿命。

动态力学分析（DMA）在金属材料疲劳研究中发挥着重要作用。它通过对金属样品施加周期性的动态载荷，同时测量样品的应力、应变响应以及阻尼特性。在模拟实际服役条件下的疲劳加载过程中，DMA 能够实时监测材料内部微观结构的变化，如位错运动、晶界滑移等，这些微观变化与材料宏观的疲劳性能密切相关。例如在汽车零部件的研发中，对于承受交变载荷的金属部件，如曲轴、连杆等，利用 DMA 分析其在不同频率、振幅和温度下的疲劳行为，能够准确预测材料的疲劳寿命，优化材料成分和热处理工艺，提高汽车零部件的抗疲劳性能，减少因疲劳失效导致的汽车故障，延长汽车的使用寿命。金属材料的冲击韧性试验利用冲击试验机，模拟瞬间冲击载荷，评估材料在冲击下抵抗断裂的能力 。金属平均晶粒度测定

金属材料的高温蠕变断裂时间检测，预测材料在高温长期作用下的使用寿命，保障设备安全。金属平均晶粒度测定

辉光放电质谱（GDMS）技术能够对金属材料中的痕量元素进行高灵敏度分析。在辉光放电离子源中，氩离子在电场作用下轰击金属样品表面，使样品原子溅射出来并离子化，然后通过质谱仪对离子进行质量分析，精确测定痕量元素的种类和含量，检测限可达 ppb 级甚至更低。在半导体制造、航空航天等对材料纯度要求极高的行业，GDMS 痕量元素分析至关重要。例如在半导体硅材料中，痕量杂质元素会严重影响半导体器件的性能，通过 GDMS 精确检测硅材料中的痕量杂质，可严格控制材料质量，保障半导体器件的高可靠性和高性能。在航空发动机高温合金中，痕量元素对合金的高温性能也有影响，GDMS 分析为合金成分优化提供了关键数据。金属平均晶粒度测定