同步輻射 X 射線衍射（SR-XRD）憑借其高亮度、高準直性和寬波段等獨特優勢，為金屬材料微觀結構研究提供了強大的手段。在研究金屬材料的相變過程、晶體取向分布以及微觀應力狀態等方面，SR-XRD 具有極高的分辨率和靈敏度。例如在形狀記憶合金的研究中，利用 SR-XRD 實時觀察合金在加熱和冷卻過程中的晶體結構轉變，深入了解其形狀記憶效應的微觀機制。在金屬材料的塑性變形研究中，通過 SR-XRD 分析晶體取向的變化和微觀應力的分布，為優化材料的加工工藝提供理論依據，推動高性能金屬材料的研發和應用。金屬材料的耐腐蝕性檢測，模擬使用環境，觀察腐蝕情況，確保長期穩定運行；點蝕程度評定

在低溫環境下工作的金屬結構，如極地科考設備、低溫儲罐等，對金屬材料的低溫拉伸性能要求極高。低溫拉伸性能檢測通過將金屬材料樣品置于低溫試驗箱內，將溫度降至實際工作溫度，如 - 50℃甚至更低。利用高精度的拉伸試驗機，在低溫環境下對樣品施加拉力，記錄樣品在拉伸過程中的力 - 位移曲線，從而獲取屈服強度、抗拉強度、延伸率等關鍵力學性能指標。低溫會使金屬材料的晶體結構發生變化，導致其力學性能改變，如強度升高但韌性降低。通過低溫拉伸性能檢測，能夠篩選出在低溫環境下仍具有良好綜合力學性能的金屬材料，優化材料成分和熱處理工藝，確保金屬結構在低溫環境下安全可靠運行，防止因材料低溫性能不佳而發生脆性斷裂事故。F51規定塑性延伸強度試驗金屬材料的微尺度拉伸試驗，檢測微小樣品力學性能，滿足微機電系統（MEMS）等領域材料評估需求。

金屬材料在受力和變形過程中，其內部的磁疇結構會發生變化，導致表面的磁場分布改變，這種現象稱為磁記憶效應。磁記憶檢測利用這一原理，通過檢測金屬材料表面的磁場強度和梯度變化，來判斷材料內部的應力集中區域和缺陷位置。該方法無需對材料進行預處理，檢測速度快，可對大型金屬結構進行快速普查。在橋梁、鐵路等基礎設施的金屬構件檢測中，磁記憶檢測能夠及時發現因長期服役和載荷作用產生的應力集中和潛在缺陷，為結構的安全性評估提供重要依據，提前預防結構失效事故的發生，保障基礎設施的安全運行。

在一些新興的能源轉換和存儲系統中，如液態金屬電池、液態金屬冷卻的核反應堆等，金屬材料與液態金屬密切接觸，面臨獨特的腐蝕問題。腐蝕電化學檢測通過構建電化學測試體系，將金屬材料作為工作電極，置于模擬的液態金屬環境中。利用電化學工作站測量開路電位、極化曲線、交流阻抗譜等電化學參數。通過分析這些參數，研究金屬在液態金屬中的腐蝕熱力學和動力學過程，確定腐蝕反應的機理和腐蝕速率。根據檢測結果，選擇合適的防護措施，如添加緩蝕劑、采用耐腐蝕涂層等，提高金屬材料在液態金屬環境中的使用壽命，保障相關能源系統的穩定運行。拉伸試驗檢測金屬材料強度，觀察受力變形，獲取屈服強度等關鍵數據，意義重大！

在一些金屬材料的熱處理過程中，如淬火處理，會產生殘余奧氏體。殘余奧氏體的存在對金屬材料的性能有著復雜的影響，可能影響材料的硬度、尺寸穩定性和疲勞壽命等。殘余奧氏體含量檢測通常采用 X 射線衍射法，通過測量 X 射線衍射圖譜中殘余奧氏體的特征峰強度，計算出殘余奧氏體的含量。在模具制造行業，對于一些要求高硬度和尺寸穩定性的模具鋼，控制殘余奧氏體含量尤為重要。過高的殘余奧氏體含量可能導致模具在使用過程中發生尺寸變化，影響模具的精度和使用壽命。通過殘余奧氏體含量檢測，調整熱處理工藝參數，如回火溫度和時間等，可優化殘余奧氏體含量，提高模具鋼的綜合性能，保障模具的高質量生產。金屬材料的附著力檢測，針對涂層，評估涂層與基體結合強度，確保涂裝質量。WCC斷面收縮率測試

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 。點蝕程度評定

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。點蝕程度評定