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。金属材料的残余奥氏体含量检测，分析其对材料性能的影响，优化材料热处理工艺。WCB弯曲试验

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。马氏体不锈钢断后伸长率试验金属材料的硬度试验通过不同硬度测试方法，如布氏、洛氏、维氏硬度测试，分析材料不同部位的硬度变化情况 。

超声波相控阵检测是一种先进的无损检测技术，相较于传统超声波检测，具有更高的检测精度和灵活性。它通过控制多个超声换能器的发射和接收时间，实现超声波束的聚焦、扫描和偏转。在金属材料检测中，对于复杂形状和结构的部件，如航空发动机叶片、大型压力容器的焊缝等，超声波相控阵检测优势明显。可对检测区域进行多角度的扫描，准确检测出内部的缺陷，如裂纹、气孔、未焊透等，并能精确确定缺陷的位置、大小和形状。通过数据分析和成像技术，直观呈现缺陷信息。该技术提高了检测效率和可靠性，减少了漏检和误判的可能性，为保障金属结构的安全运行提供了有力支持。

在石油化工、能源等行业，部分金属设备需长期处于高温高压且含有腐蚀性介质的环境中，极易发生应力腐蚀开裂（SCC）现象。应力腐蚀开裂检测模拟这类极端工况，将金属材料样品置于高温高压反应釜内，釜中充入特定腐蚀性介质，同时对样品施加一定的拉伸应力。通过电化学监测、无损探伤以及定期解剖样品观察内部裂纹等手段，密切跟踪材料的腐蚀开裂情况。研究应力水平、温度、介质浓度等因素对开裂时间和裂纹扩展速率的影响。例如在核电站的蒸汽发生器管道选材中，通过严格的应力腐蚀开裂检测，选用抗应力腐蚀性能优异的镍基合金材料，有效避免管道因应力腐蚀开裂而引发的泄漏事故，确保核电站的安全稳定运行。金属材料的弹性模量检测，了解材料受力时弹性变形能力，保障机械结构的稳定性。

在一些金属材料的热处理过程中，如淬火处理，会产生残余奥氏体。残余奥氏体的存在对金属材料的性能有着复杂的影响，可能影响材料的硬度、尺寸稳定性和疲劳寿命等。残余奥氏体含量检测通常采用 X 射线衍射法，通过测量 X 射线衍射图谱中残余奥氏体的特征峰强度，计算出残余奥氏体的含量。在模具制造行业，对于一些要求高硬度和尺寸稳定性的模具钢，控制残余奥氏体含量尤为重要。过高的残余奥氏体含量可能导致模具在使用过程中发生尺寸变化，影响模具的精度和使用寿命。通过残余奥氏体含量检测，调整热处理工艺参数，如回火温度和时间等，可优化残余奥氏体含量，提高模具钢的综合性能，保障模具的高质量生产。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。钢的冲击试验

金属材料的热膨胀系数试验运用热机械分析仪，精确测量材料在温度变化过程中的尺寸变化，获取热膨胀系数 。WCB弯曲试验

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。WCB弯曲试验