由于摩擦現象發生在表面層，表層組織結構的變化是研究摩擦磨損規律和機理的關鍵，現代表面測試技術已先后用來研究摩擦表面的各種現象。
1、摩擦磨損表面形貌的分析 摩擦過程中表面形貌的變化可以采用表面輪廓儀和電子顯微鏡來進行分析。 表面輪廓儀是通過測量觸針在表面上勻速移動，將觸針隨表面輪廓的垂直運動檢測、放大，并且描繪出表面的輪廓曲線。再經過微處理機的運算還可以直接測出表面形貌參數的變化。 目前常用的表面微觀形貌分析設備為掃描電子顯微鏡。電子掃描的圖像清晰度好，并有立體感，放大倍數變化范圍寬(20-20000倍)，檢測范圍亦較大。
2、摩擦磨損表面結構的分析 金屬表面在摩擦磨損過程中表層結構的變化通常用衍射技術來分析，常用的有電子衍射法、 X射線衍射法 。電子衍射的穿透能力小，散射厚度僅為10-7～10-8 cm。電子衍射儀可用來進行薄層的摩擦表面分析， 例如研究金屬的粘著磨損和摩擦副材料遷移現象。X 射線穿透能力大, 散射層厚度可達到10-4～10-2 cm。X 射線衍射儀常用來對較厚的摩擦表面的結構分析。例如，此法常用于研究發動機活塞環與缸套表面摩擦磨損后晶體尺寸的變化，單晶鐵板在磨料磨損后由α鐵向γ鐵的轉變以及潤滑油添加劑在金屬表面上的潤滑機理。
3、摩擦磨損表面化學成分的分析 摩擦表化學元素的組成與分布特點可用能譜分析和X射線顯微分析方法來進行。 能譜分析的基本原理：是用X射線、真空紫外光束或電子束照射試件表面使表面受到激發而產生光電子和俄歇電子，然后測量和分析這些電子的能量，就可確定表面的化學成分。 X射線顯微分析的基本原理：是通過電子束對試件表面作用，使各元素發出相應特征的射線譜，以不同特征X射線的波長和強度來確定元素的成分和含量。
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