原子力顯微鏡（AFM）不僅能夠高精度測量金屬材料表面的粗糙度，還可用于檢測材料的納米力學(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，從而精確計算表面粗糙度參數(shù)。同時，通過控制探針的加載力和位移，測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)存儲和讀取的準(zhǔn)確性。AFM 的納米力學(xué)性能檢測為微納器件的材料選擇和設(shè)計提供了微觀層面的依據(jù)。硬度梯度檢測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。GB/T 242-2007

耐磨性是金屬材料在摩擦過程中抵抗磨損的能力，對于在摩擦環(huán)境下工作的金屬部件，如機(jī)械的傳動部件、礦山設(shè)備的耐磨件等，耐磨性是關(guān)鍵性能指標(biāo)。金屬材料的耐磨性檢測通過模擬實(shí)際摩擦工況，采用磨損試驗(yàn)機(jī)對材料進(jìn)行測試。常見的磨損試驗(yàn)方法有銷盤式磨損試驗(yàn)、往復(fù)式磨損試驗(yàn)等。在試驗(yàn)過程中，測量材料在一定時間或一定摩擦行程后的質(zhì)量損失或尺寸變化，以此評估材料的耐磨性。不同的金屬材料，其耐磨性差異很大，并且耐磨性還與摩擦副材料、潤滑條件、載荷等因素密切相關(guān)。通過耐磨性檢測，可篩選出適合特定摩擦工況的金屬材料，并優(yōu)化材料的表面處理工藝，如采用涂層、滲碳等方法提高材料的耐磨性，降低設(shè)備的磨損率，延長設(shè)備的使用壽命，減少設(shè)備維護(hù)和更換成本，提高工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。GB/T 242-2007金屬材料的殘余應(yīng)力檢測，分析應(yīng)力分布，預(yù)防材料變形與開裂。

光聲光譜檢測是一種基于光聲效應(yīng)的無損檢測技術(shù)。當(dāng)調(diào)制的光照射到金屬材料表面時，材料吸收光能并轉(zhuǎn)化為熱能，引起材料表面及周圍介質(zhì)的溫度周期性變化，進(jìn)而產(chǎn)生聲波。通過檢測光聲信號的強(qiáng)度和頻率，可獲取材料的成分、結(jié)構(gòu)以及缺陷等信息。在金屬材料的涂層檢測中，光聲光譜可用于測量涂層的厚度、檢測涂層與基體之間的結(jié)合質(zhì)量以及涂層內(nèi)部的缺陷。在金屬材料的腐蝕檢測中，通過分析光聲信號的變化，可監(jiān)測腐蝕的發(fā)生和發(fā)展過程。光聲光譜檢測具有靈敏度高、檢測深度可調(diào)、對樣品無損傷等優(yōu)點(diǎn)，為金屬材料的質(zhì)量檢測和狀態(tài)監(jiān)測提供了一種新的有效手段。

金屬材料在加工過程中，如鍛造、軋制、焊接等，會在表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的存在可能導(dǎo)致材料變形、開裂，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。表面殘余應(yīng)力 X 射線檢測利用 X 射線與金屬晶體的相互作用原理，當(dāng) X 射線照射到金屬材料表面時，會發(fā)生衍射現(xiàn)象，通過測量衍射峰的位移，可精確計算出材料表面的殘余應(yīng)力大小和方向。這種檢測方法具有無損、快速、精度高的特點(diǎn)。在機(jī)械制造行業(yè)，對關(guān)鍵零部件進(jìn)行表面殘余應(yīng)力檢測尤為重要。例如在航空發(fā)動機(jī)葉片的制造過程中，嚴(yán)格控制葉片表面的殘余應(yīng)力，能確保葉片在高速旋轉(zhuǎn)和高溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)完整性，避免因殘余應(yīng)力集中導(dǎo)致葉片斷裂，保障航空發(fā)動機(jī)的安全可靠運(yùn)行。金屬材料的抗氧化性能檢測，在高溫環(huán)境下觀察氧化速率，延長材料在高溫場景的使用壽命。

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)物的生長等。在金屬材料的變形研究中，可在 ESEM 內(nèi)對樣品施加拉伸或壓縮載荷，觀察材料在受力過程中的位錯運(yùn)動、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)。? 金屬材料的內(nèi)耗測試，測量材料在振動過程中的能量損耗，助力對振動敏感設(shè)備的選材。A105洛氏硬度試驗(yàn)

金屬材料的金相組織檢測，借助顯微鏡觀察微觀結(jié)構(gòu)，評估材料內(nèi)部質(zhì)量如何。GB/T 242-2007

在石油化工、能源等行業(yè)，部分金屬設(shè)備需長期處于高溫高壓且含有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中，極易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕開裂檢測模擬這類極端工況，將金屬材料樣品置于高溫高壓反應(yīng)釜內(nèi)，釜中充入特定腐蝕性介質(zhì)，同時對樣品施加一定的拉伸應(yīng)力。通過電化學(xué)監(jiān)測、無損探傷以及定期解剖樣品觀察內(nèi)部裂紋等手段，密切跟蹤材料的腐蝕開裂情況。研究應(yīng)力水平、溫度、介質(zhì)濃度等因素對開裂時間和裂紋擴(kuò)展速率的影響。例如在核電站的蒸汽發(fā)生器管道選材中，通過嚴(yán)格的應(yīng)力腐蝕開裂檢測，選用抗應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)異的鎳基合金材料，有效避免管道因應(yīng)力腐蝕開裂而引發(fā)的泄漏事故，確保核電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。GB/T 242-2007