在一些經(jīng)過表面處理的金屬材料，如滲碳、氮化等，其表面到心部的硬度呈現(xiàn)一定的梯度分布。硬度梯度檢測(cè)用于精確測(cè)量這種硬度變化情況。檢測(cè)時(shí)，通常采用硬度計(jì)沿著垂直于材料表面的方向，以一定的間隔進(jìn)行硬度測(cè)試，從而繪制出硬度梯度曲線。硬度梯度反映了表面處理工藝的效果以及材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的變化。例如在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的齒輪制造中，通過滲碳處理使齒輪表面具有高硬度和耐磨性，而心部保持良好的韌性。通過硬度梯度檢測(cè)，可評(píng)估滲碳層的深度和硬度分布是否符合設(shè)計(jì)要求。合適的硬度梯度能使齒輪在承受高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，既保證表面的耐磨性，又防止心部發(fā)生斷裂，提高齒輪的使用壽命和工作可靠性，保障汽車動(dòng)力傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。金屬材料在鹽霧環(huán)境中的腐蝕電位檢測(cè)，模擬海洋工況，評(píng)估材料耐腐蝕性能，保障沿海設(shè)施安全。低合金鋼斷后伸長(zhǎng)率試驗(yàn)

原子力顯微鏡（AFM）不僅能夠高精度測(cè)量金屬材料表面的粗糙度，還可用于檢測(cè)材料的納米力學(xué)性能。通過將極細(xì)的探針與金屬材料表面輕輕接觸，利用探針與表面原子間的微弱相互作用力，獲取表面的微觀形貌信息，從而精確計(jì)算表面粗糙度參數(shù)。同時(shí)，通過控制探針的加載力和位移，測(cè)量材料在納米尺度下的彈性模量、硬度等力學(xué)性能。在微納制造領(lǐng)域，金屬材料表面的粗糙度和納米力學(xué)性能對(duì)微納器件的性能和可靠性有著關(guān)鍵影響。例如在硬盤讀寫頭的制造中，通過 AFM 檢測(cè)金屬材料表面的粗糙度，確保讀寫頭與硬盤盤面的良好接觸，提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取的準(zhǔn)確性。AFM 的納米力學(xué)性能檢測(cè)為微納器件的材料選擇和設(shè)計(jì)提供了微觀層面的依據(jù)。鋼質(zhì)模鍛件金相組織評(píng)級(jí)圖及評(píng)定金屬材料在輻照環(huán)境下的性能檢測(cè)，模擬核輻射場(chǎng)景，評(píng)估材料穩(wěn)定性，用于核能相關(guān)設(shè)施選材。

隨著微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）等微小尺寸器件的發(fā)展，對(duì)金屬材料在微尺度下的力學(xué)性能評(píng)估需求日益增加。微尺度拉伸試驗(yàn)專門用于檢測(cè)微小樣品的力學(xué)性能。試驗(yàn)設(shè)備采用高精度的微力傳感器和位移測(cè)量裝置，能夠精確控制和測(cè)量微小樣品在拉伸過程中的力和位移變化。與宏觀拉伸試驗(yàn)不同，微尺度下金屬材料的力學(xué)行為會(huì)出現(xiàn)尺寸效應(yīng)，其強(qiáng)度、塑性等性能與宏觀材料有所差異。通過微尺度拉伸試驗(yàn)，可獲取微尺度下金屬材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等關(guān)鍵力學(xué)參數(shù)。這些參數(shù)對(duì)于 MEMS 器件的設(shè)計(jì)和制造至關(guān)重要，能確保金屬材料在微小尺度下滿足器件的力學(xué)性能要求，提高微機(jī)電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，推動(dòng)微納制造技術(shù)的進(jìn)步。

掃描開爾文探針力顯微鏡（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。硬度梯度檢測(cè)金屬材料表面硬化效果，判斷硬化層質(zhì)量，助力工藝優(yōu)化。

環(huán)境掃描電子顯微鏡（ESEM）允許在樣品室中保持一定的氣體環(huán)境，對(duì)金屬材料進(jìn)行原位觀察。在金屬材料的腐蝕研究中，可將金屬樣品置于 ESEM 的樣品室內(nèi)，通入含有腐蝕性介質(zhì)的氣體，實(shí)時(shí)觀察金屬在腐蝕過程中的微觀結(jié)構(gòu)變化，如腐蝕坑的形成、擴(kuò)展以及腐蝕產(chǎn)物的生長(zhǎng)等。在金屬材料的變形研究中，可在 ESEM 內(nèi)對(duì)樣品施加拉伸或壓縮載荷，觀察材料在受力過程中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、裂紋萌生和擴(kuò)展等現(xiàn)象。ESEM 的原位觀察功能為深入了解金屬材料在實(shí)際環(huán)境和受力條件下的行為提供了直觀的手段，有助于揭示材料的腐蝕和變形機(jī)制，為材料的性能優(yōu)化和失效預(yù)防提供科學(xué)依據(jù)。? 金屬材料的附著力檢測(cè)，針對(duì)涂層，評(píng)估涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度，確保涂裝質(zhì)量。擴(kuò)口試驗(yàn)

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程中的相變點(diǎn)，指導(dǎo)熱處理工藝。低合金鋼斷后伸長(zhǎng)率試驗(yàn)

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。低合金鋼斷后伸長(zhǎng)率試驗(yàn)