由于摩擦现象发生在表面层，表层组织结构的变化是研究摩擦磨损规律和机理的关键，现代表面测试技术已先后用来研究摩擦表面的各种现象。
1、摩擦磨损表面形貌的分析 摩擦过程中表面形貌的变化可以采用表面轮廓仪和电子显微镜来进行分析。 表面轮廓仪是通过测量触针在表面上匀速移动，将触针随表面轮廓的垂直运动检测、放大，并且描绘出表面的轮廓曲线。再经过微处理机的运算还可以直接测出表面形貌参数的变化。 目前常用的表面微观形貌分析设备为扫描电子显微镜。电子扫描的图像清晰度好，并有立体感，放大倍数变化范围宽(20-20000倍)，检测范围亦较大。
2、摩擦磨损表面结构的分析 金属表面在摩擦磨损过程中表层结构的变化通常用衍射技术来分析，常用的有电子衍射法、 X射线衍射法 。电子衍射的穿透能力小，散射厚度仅为10-7～10-8 cm。电子衍射仪可用来进行薄层的摩擦表面分析， 例如研究金属的粘着磨损和摩擦副材料迁移现象。X 射线穿透能力大, 散射层厚度可达到10-4～10-2 cm。X 射线衍射仪常用来对较厚的摩擦表面的结构分析。例如，此法常用于研究发动机活塞环与缸套表面摩擦磨损后晶体尺寸的变化，单晶铁板在磨料磨损后由α铁向γ铁的转变以及润滑油添加剂在金属表面上的润滑机理。
3、摩擦磨损表面化学成分的分析 摩擦表化学元素的组成与分布特点可用能谱分析和X射线显微分析方法来进行。 能谱分析的基本原理：是用X射线、真空紫外光束或电子束照射试件表面使表面受到激发而产生光电子和俄歇电子，然后测量和分析这些电子的能量，就可确定表面的化学成分。 X射线显微分析的基本原理：是通过电子束对试件表面作用，使各元素发出相应特征的射线谱，以不同特征X射线的波长和强度来确定元素的成分和含量。
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