在熱循環載荷作用下，金屬材料內部會產生熱疲勞裂紋，隨著循環次數增加，裂紋逐漸擴展，可能導致材料失效。熱疲勞裂紋擴展速率檢測通過模擬實際熱循環工況，對金屬材料樣品施加周期性的溫度變化，同時利用無損檢測技術，如數字圖像相關法、掃描電子顯微鏡原位觀察等，實時監測裂紋的萌生和擴展過程。精確測量裂紋長度隨熱循環次數的變化，繪制裂紋擴展曲線，計算裂紋擴展速率。通過研究材料成分、組織結構、熱循環參數等因素對裂紋擴展速率的影響，為金屬材料在熱疲勞環境下的壽命預測和可靠性評估提供關鍵數據，指導材料的優化設計和工藝改進，提高高溫設備的服役壽命。

二次離子質譜（SIMS）能夠對金屬材料進行深度剖析，精確分析材料表面及內部不同深度處的元素組成和同位素分布。該技術通過用高能離子束轟擊金屬樣品表面，使表面原子濺射出來并離子化，然后通過質譜儀對二次離子進行分析。在半導體制造中，對于金屬互連材料，SIMS 可用于檢測金屬薄膜中的雜質分布以及金屬與半導體界面處的元素擴散情況，這對于提高半導體器件的性能和可靠性至關重要。在金屬材料的腐蝕研究中，SIMS 能夠分析腐蝕產物在材料表面和內部的分布，深入了解腐蝕機制，為開發更有效的腐蝕防護方法提供依據。