F321规定塑性延伸强度试验

环境扫描电子显微镜（ESEM）允许在样品室中保持一定的气体环境，对金属材料进行原位观察。在金属材料的腐蚀研究中，可将金属样品置于 ESEM 的样品室内，通入含有腐蚀性介质的气体，实时观察金属在腐蚀过程中的微观结构变化，如腐蚀坑的形成、扩展以及腐蚀产物的生长等。在金属材料的变形研究中，可在 ESEM 内对样品施加拉伸或压缩载荷，观察材料在受力过程中的位错运动、裂纹萌生和扩展等现象。ESEM 的原位观察功能为深入了解金属材料在实际环境和受力条件下的行为提供了直观的手段，有助于揭示材料的腐蚀和变形机制，为材料的性能优化和失效预防提供科学依据。​ 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 。F321规定塑性延伸强度试验

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。CF3M规定塑性延伸强度试验金属材料的纳米硬度检测，利用原子力显微镜，精确测量微小区域硬度，探究微观力学性能。

在低温环境下工作的金属结构，如极地科考设备、低温储罐等，对金属材料的低温拉伸性能要求极高。低温拉伸性能检测通过将金属材料样品置于低温试验箱内，将温度降至实际工作温度，如 - 50℃甚至更低。利用高精度的拉伸试验机，在低温环境下对样品施加拉力，记录样品在拉伸过程中的力 - 位移曲线，从而获取屈服强度、抗拉强度、延伸率等关键力学性能指标。低温会使金属材料的晶体结构发生变化，导致其力学性能改变，如强度升高但韧性降低。通过低温拉伸性能检测，能够筛选出在低温环境下仍具有良好综合力学性能的金属材料，优化材料成分和热处理工艺，确保金属结构在低温环境下安全可靠运行，防止因材料低温性能不佳而发生脆性断裂事故。

纳米硬度检测是深入探究金属材料微观力学性能的关键手段。借助原子力显微镜，能够对金属材料微小区域的硬度展开测量。原子力显微镜通过极细的探针与材料表面相互作用，利用微小的力来感知表面的特性变化。在金属材料中，不同的微观结构区域，如晶界、晶粒内部等，其硬度存在差异。通过纳米硬度检测，可清晰地分辨这些区域的硬度特性。例如在先进的半导体制造中，金属互连材料的微观性能对芯片的性能和可靠性至关重要。通过精确测量纳米硬度，能确保金属材料在极小尺度下具备良好的机械稳定性，保障电子器件在复杂工作环境下的正常运行，避免因微观结构的力学性能不佳导致的电路故障或器件损坏。金属材料的冲击韧性试验利用冲击试验机，模拟瞬间冲击载荷，评估材料在冲击下抵抗断裂的能力 。

随着纳米技术的发展，对金属材料在纳米尺度下的蠕变性能研究愈发重要。纳米压痕蠕变检测利用纳米压痕仪，将尖锐的压头以恒定载荷压入金属材料表面，在一定时间内监测压痕深度随时间的变化。通过分析压痕蠕变曲线，获取材料在纳米尺度下的蠕变参数，如蠕变应变速率。纳米尺度下金属材料的蠕变行为与宏观尺度存在差异，受到晶界、位错等微观结构因素的影响更为明显。通过纳米压痕蠕变检测，深入了解纳米尺度下金属材料的变形机制，为纳米材料的设计和应用提供理论依据，推动纳米技术在微机电系统、纳米电子器件等领域的发展。金属材料的耐腐蚀性检测，模拟使用环境，观察腐蚀情况，确保长期稳定运行；铁素体不锈钢横向抗拉试验

金属材料的附着力检测，针对涂层，评估涂层与基体结合强度，确保涂装质量。F321规定塑性延伸强度试验

同步辐射 X 射线衍射（SR-XRD）凭借其高亮度、高准直性和宽波段等独特优势，为金属材料微观结构研究提供了强大的手段。在研究金属材料的相变过程、晶体取向分布以及微观应力状态等方面，SR-XRD 具有极高的分辨率和灵敏度。例如在形状记忆合金的研究中，利用 SR-XRD 实时观察合金在加热和冷却过程中的晶体结构转变，深入了解其形状记忆效应的微观机制。在金属材料的塑性变形研究中，通过 SR-XRD 分析晶体取向的变化和微观应力的分布，为优化材料的加工工艺提供理论依据，推动高性能金属材料的研发和应用。F321规定塑性延伸强度试验