原子力显微镜(AFM)不仅能够高精度测量金属材料表面的粗糙度,还可用于检测材料的纳米力学性能。通过将极细的探针与金属材料表面轻轻接触,利用探针与表面原子间的微弱相互作用力,获取表面的微观形貌信息,从而精确计算表面粗糙度参数。同时,通过控制探针的加载力和位移,测量材料在纳米尺度下的弹性模量、硬度等力学性能。在微纳制造领域,金属材料表面的粗糙度和纳米力学性能对微纳器件的性能和可靠性有着关键影响。例如在硬盘读写头的制造中,通过 AFM 检测金属材料表面的粗糙度,确保读写头与硬盘盘面的良好接触,提高数据存储和读取的准确性。AFM 的纳米力学性能检测为微纳器件的材料选择和设计提供了微观层面的依据。金属材料的磁性能检测,测定其磁性参数,满足电子、电气等对磁性有要求的领域应用。ISO 6506-1-2014
光声光谱检测是一种基于光声效应的无损检测技术。当调制的光照射到金属材料表面时,材料吸收光能并转化为热能,引起材料表面及周围介质的温度周期性变化,进而产生声波。通过检测光声信号的强度和频率,可获取材料的成分、结构以及缺陷等信息。在金属材料的涂层检测中,光声光谱可用于测量涂层的厚度、检测涂层与基体之间的结合质量以及涂层内部的缺陷。在金属材料的腐蚀检测中,通过分析光声信号的变化,可监测腐蚀的发生和发展过程。光声光谱检测具有灵敏度高、检测深度可调、对样品无损伤等优点,为金属材料的质量检测和状态监测提供了一种新的有效手段。黄铜分析金属材料的硬度试验通过不同硬度测试方法,如布氏、洛氏、维氏硬度测试,分析材料不同部位的硬度变化情况 。
中子具有较强的穿透能力,能够深入金属材料内部进行检测。中子衍射残余应力检测利用中子与金属晶体的相互作用,通过测量中子在不同晶面的衍射峰位移,精确计算材料内部的残余应力分布。与 X 射线衍射相比,中子衍射可检测材料较深部位的残余应力,适用于厚壁金属部件和大型金属结构。在大型锻件、焊接结构等制造过程中,残余应力的存在可能影响产品的性能和使用寿命。通过中子衍射残余应力检测,可了解材料内部的残余应力状态,为消除残余应力的工艺优化提供依据,如采用合适的热处理、机械时效等方法,提高金属结构的可靠性和稳定性。
超声波探伤是一种广泛应用于金属材料内部缺陷检测的无损检测技术。其原理是利用超声波在金属材料中传播时,遇到缺陷(如裂纹、气孔、夹杂物等)会发生反射、折射和散射的特性。探伤仪产生高频超声波,并通过探头将其传入金属材料内部,然后接收反射回来的超声波信号。根据信号的特征,如反射波的幅度、传播时间等,判断缺陷的位置、大小和形状。超声波探伤具有检测灵敏度高、检测速度快、对人体无害等优点。在航空航天领域,对金属结构件进行超声波探伤至关重要。例如飞机的机翼、机身等关键部件,在制造和使用过程中,通过定期的超声波探伤检测,能及时发现内部可能存在的微小缺陷,避免这些缺陷在飞机飞行过程中扩展导致严重的安全事故,保障飞机的飞行安全。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 。
电导率是金属材料的重要物理性能之一,反映了材料传导电流的能力。金属材料的电导率检测通常采用四探针法或涡流法等。四探针法通过在金属样品表面放置四个探针,施加电流并测量电压,从而精确计算出电导率。涡流法则利用交变磁场在金属材料中产生涡流,根据涡流的大小和相位变化来测量电导率。在电子、电气行业,对金属材料的电导率要求严格。例如在电线电缆制造中,高电导率的铜、铝等金属材料被广泛应用。通过精确检测电导率,确保材料符合产品标准,降低电能传输过程中的电阻损耗,提高电力传输效率。在电子器件制造中,如集成电路的金属互连材料,电导率的高低直接影响器件的性能和信号传输速度,电导率检测是保障电子器件质量和性能的关键环节。金属材料的高温持久强度试验,长时间高温加载,测定材料在高温长期服役下的承载能力。A216规定塑性延伸强度试验
金属材料的抗氧化性能检测,在高温环境下观察氧化速率,延长材料在高温场景的使用寿命。ISO 6506-1-2014
激光超声检测技术利用高能量激光脉冲在金属材料表面产生超声波,通过检测反射或透射的超声波信号来评估材料的性能和缺陷。当激光脉冲照射到金属表面时,表面瞬间受热膨胀产生超声波。接收超声波的装置可以是激光干涉仪或压电传感器。该技术具有非接触、检测速度快、可检测复杂形状部件等优点。在金属材料的质量检测中,可用于检测内部的微小缺陷,如亚表面裂纹、分层等。同时,通过分析超声波在材料中的传播特性,还能评估材料的弹性模量、残余应力等参数。在航空航天、汽车制造等行业,激光超声检测为金属材料和部件的快速、高精度检测提供了新的手段,有助于提高产品质量和生产效率。ISO 6506-1-2014