尽管金属以其高强度和耐久性著称，但在长期使用中仍会因环境腐蚀、热暴露、机械载荷或辐射等因素发生性能退化——这一过程即“老化”。老化可能导致强度下降、脆性增加、表面剥落甚至突发断裂，严重威胁航空航天、能源、交通等关键领域的安全运行。
因此，通过科学的老化测试方法提前评估金属材料的服役寿命，已成为产品研发与质量控制的重要环节。正如深圳晟安检测在其官网“材料可靠性测试”专栏中指出：“老化测试是预测金属部件在复杂工况下长期表现的核心手段，需结合多维度环境模拟与精准分析技术。”
一、金属材料老化的常见类型
金属老化并非单一现象，而是多种机制共同作用的结果：
| 老化类型 | 主要诱因 | 典型表现 |
|---|---|---|
| 环境老化 | 湿度、盐雾、酸雨、工业大气 | 表面腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂 |
| 热老化 | 高温长期暴露（如发动机部件） | 晶粒粗化、相变、蠕变、氧化层增厚 |
| 机械老化 | 循环载荷、振动、冲击 | 疲劳裂纹、微结构损伤累积 |
| 辐照老化 | 中子/γ射线（核工业） | 硬化、脆化、肿胀 |
不同应用场景需针对性选择老化测试方法。
二、主流金属老化测试技术与原理
1. 盐雾试验（Salt Spray Test）
模拟海洋或工业大气中的氯离子腐蚀环境，常用于不锈钢、铝合金、镀锌钢等。
- 标准：ASTM B117、ISO 9227、GB/T 10125
- 输出指标：起锈时间、腐蚀面积、腐蚀深度
2. 高温氧化试验
将试样置于高温炉中（如600–1000℃），定期称重以测定氧化增重速率。
- 标准：ASTM G111、ISO 21604
- 适用材料：高温合金、耐热钢
3. 热循环/热冲击试验
通过反复升降温模拟热应力引起的微观损伤（如前述XRD分析中提及的晶格畸变）。
- 标准：MIL-STD-883、IEC 60068-2-14
4. 疲劳老化试验
施加周期性载荷直至裂纹萌生或断裂，评估材料抗疲劳性能。
- 标准：ASTM E466（轴向疲劳）、ISO 12107
5. 应力腐蚀开裂（SCC）试验
在特定腐蚀介质（如NaCl溶液）中施加恒定拉应力，观察裂纹扩展行为。
- 标准：ASTM G36、NACE TM0177
三、老化测试后的分析方法
测试仅是第一步，精准的失效与老化机理分析才是价值所在：
- 宏观检查：记录腐蚀形貌、裂纹走向、剥落区域
- 金相分析：观察晶界变化、析出相、脱碳层
- SEM/EDS：分析腐蚀产物成分及元素分布
- XRD：识别氧化物或腐蚀产物的晶体结构（如Fe₂O₃ vs Fe₃O₄）
- 力学性能复测：对比老化前后拉伸强度、硬度、冲击韧性变化
四、典型行业应用与标准对照表
| 行业 | 关注老化类型 | 常用测试方法 | 参考标准 |
|---|---|---|---|
| 汽车制造 | 盐雾腐蚀、热疲劳 | 中性盐雾（NSS）、热循环 | ISO 9227, SAE J2334 |
| 航空航天 | 高温氧化、疲劳 | 高温持久试验、低周疲劳 | AMS 2750, ASTM E606 |
| 海洋工程 | 海水腐蚀、电偶腐蚀 | 浸泡试验、电化学测试 | NACE SP0169, ISO 15156 |
| 核电设备 | 辐照脆化、应力腐蚀 | 模拟辐照+慢应变速率试验（SSRT） | ASTM E185, RSEM A16 |
总结：科学老化测试，筑牢材料安全防线
金属材料的老化是一个复杂而缓慢的过程，但通过标准化的老化测试与系统化的分析手段，企业可有效预判风险、优化选材、延长产品寿命。尤其在“双碳”目标与高端制造升级背景下，对材料长期可靠性的要求愈发严苛。
如您有金属材料老化测试或综合可靠性评估需求，欢迎联系深圳晟安检测——我们依据国际标准，配备盐雾箱、高温炉、疲劳试验机及SEM/XRD等先进设备，为您提供从方案设计、试验执行到根因分析的一站式技术服务，助力产品稳健走向全球市场。