金属材料分析的主要机械性能包括拉伸、压缩、弯曲、位移、硬度、成型等实验方法，化学成分，其中主要是化学分析方法和光谱分析方法上，内部组织结构本质上是光学显微镜分析。这些方法是常用的实验方法，不需要引入。对于传统的金属材料生产检验和质量控制，这些常规测试基本上都很好。然而，这些方法无法用于确定织布和内部载荷、分析产品和微区域部件的缺陷，以及分析金属表面和内饰更微妙的结构和成分。目前，用于金属材料分析的仪器有X射线衍射仪器、电子显微镜、电子探针架和其他微观分析工具（包括电探、低能电子等）衍射仪、奥切电子光谱仪、现场显微镜、扫描隧道显微镜、放射电子光谱仪等。

         金属材料分析是以晶体结构为基础的。每种结晶物质都有其特定的结构参数，包括点阵类型、单胞大小、单胞中原子的数目及位置等等，而这些参数在金属材料分析花样中均有所反映。尽管物质的种类有千千万万，但却没有两种衍射花样完全相同的物质。某种物质的多晶体衍射线条的数目、位置以及强度是该物质的特征，因而可以成为鉴别物相的标志。将未知物相的衍射花样与已知物相的衍射花样进行比较，当彼此吻合时，就能判定该未知物相。已知物相的衍射数据在粉末衍射卡片中基本上都能查到。