在核能相關設施中，如核電站反應堆堆芯結構材料、核廢料儲存容器等，金屬材料長期處于輻照環境中。輻照會使金屬材料的原子結構發生變化，導致材料性能劣化。金屬材料在輻照環境下的性能檢測通過模擬核輻射場景，利用粒子加速器或放射性同位素源產生的中子、γ 射線等對金屬材料樣品進行輻照。在輻照過程中及輻照后，對材料的力學性能、微觀結構、物理性能等進行檢測。例如測量材料的強度、韌性變化，觀察微觀結構中的空位、位錯等缺陷的產生和演化。通過這些檢測，能準確評估金屬材料在輻照環境下的穩定性，為核能設施的選材提供科學依據。選擇抗輻照性能好的金屬材料，可保障核電站等核能設施的長期安全運行，防止因材料性能劣化引發的核安全事故。金屬材料的相轉變溫度檢測，明確材料在加熱或冷卻過程中的相變點，指導熱處理工藝。金屬平均晶粒度測定

在一些接觸表面存在微小相對運動的金屬部件，如發動機的氣門座與氣門、電氣連接的插針與插孔等，容易發生微動磨損。微動磨損性能檢測通過專門的微動磨損試驗機模擬這種微小相對運動工況，精確控制位移幅值、頻率、載荷以及環境介質等參數。試驗過程中，監測摩擦力變化、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磨損條件下的失效機制，是磨損、疲勞還是腐蝕磨損的協同作用。通過微動磨損性能檢測，選擇合適的金屬材料和表面處理方法，如采用自潤滑涂層、表面硬化處理等，降低微動磨損速率，提高金屬部件的可靠性和使用壽命，減少因微動磨損導致的設備故障和維修成本。碳鋼平均晶粒度測定金屬材料的電子背散射衍射（EBSD）分析，研究晶體結構與取向關系，優化材料成型工藝。

熱膨脹系數反映了金屬材料在溫度變化時尺寸的變化特性。熱膨脹系數檢測對于在溫度變化環境下工作的金屬材料和結構至關重要。檢測方法通常采用熱機械分析儀或光學干涉法等。熱機械分析儀通過測量材料在加熱或冷卻過程中的長度變化，計算出熱膨脹系數。光學干涉法則利用光的干涉原理，精確測量材料的尺寸變化。在航空發動機、汽車發動機等高溫部件的設計和制造中，需要精確掌握金屬材料的熱膨脹系數。因為在發動機運行過程中，部件會經歷劇烈的溫度變化，如果材料的熱膨脹系數與其他部件不匹配，可能導致部件之間的配合精度下降，產生磨損、泄漏等問題。通過熱膨脹系數檢測，合理選擇和匹配材料，優化結構設計，可有效提高發動機等高溫設備在溫度變化環境下的可靠性和使用壽命。

掃描開爾文探針力顯微鏡（SKPFM）可用于檢測金屬材料的表面電位分布，這對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。通過將一個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，測量表面電位的變化。在金屬材料的腐蝕防護研究中，SKPFM 能夠檢測出表面不同區域的電位差異，從而判斷材料表面是否存在腐蝕活性點，評估涂層對金屬基體的防護效果。例如在海洋工程中，對于長期浸泡在海水中的金屬結構，利用 SKPFM 監測表面電位變化，可及時發現涂層破損或腐蝕隱患，采取相應的防護措施，延長金屬結構的使用壽命。金屬材料的抗氧化性能檢測，在高溫環境下觀察氧化速率，延長材料在高溫場景的使用壽命。

動態力學分析（DMA）在金屬材料疲勞研究中發揮著重要作用。它通過對金屬樣品施加周期性的動態載荷，同時測量樣品的應力、應變響應以及阻尼特性。在模擬實際服役條件下的疲勞加載過程中，DMA 能夠實時監測材料內部微觀結構的變化，如位錯運動、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。例如在汽車零部件的研發中，對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，能夠準確預測材料的疲勞壽命，優化材料成分和熱處理工藝，提高汽車零部件的抗疲勞性能，減少因疲勞失效導致的汽車故障，延長汽車的使用壽命。金屬材料的沖擊韌性試驗利用沖擊試驗機，模擬瞬間沖擊載荷，評估材料在沖擊下抵抗斷裂的能力 。金屬平均晶粒度測定

金屬材料的高溫蠕變斷裂時間檢測，預測材料在高溫長期作用下的使用壽命，保障設備安全。金屬平均晶粒度測定

輝光放電質譜（GDMS）技術能夠對金屬材料中的痕量元素進行高靈敏度分析。在輝光放電離子源中，氬離子在電場作用下轟擊金屬樣品表面，使樣品原子濺射出來并離子化，然后通過質譜儀對離子進行質量分析，精確測定痕量元素的種類和含量，檢測限可達 ppb 級甚至更低。在半導體制造、航空航天等對材料純度要求極高的行業，GDMS 痕量元素分析至關重要。例如在半導體硅材料中，痕量雜質元素會嚴重影響半導體器件的性能，通過 GDMS 精確檢測硅材料中的痕量雜質，可嚴格控制材料質量，保障半導體器件的高可靠性和高性能。在航空發動機高溫合金中，痕量元素對合金的高溫性能也有影響，GDMS 分析為合金成分優化提供了關鍵數據。金屬平均晶粒度測定