X射線衍射，通過對材料進(jìn)行X射線衍射，分析其衍射圖譜，獲得材料的成分、材料內(nèi)部原子或分子的結(jié)構(gòu)或形態(tài)等信息的研究手段。用于確定晶體結(jié)構(gòu)。其中晶體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致入射X射線束衍射到許多特定方向。 通過測量這些衍射光束的角度和強(qiáng)度，晶體學(xué)家可以產(chǎn)生晶體內(nèi)電子密度的三維圖像。 根據(jù)該電子密度，可以確定晶體中原子的平均位置，以及它們的化學(xué)鍵和各種其他信息。
目前 X射線衍射(包括散射)已經(jīng)成為研究晶體物質(zhì)和某些非晶態(tài)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的有效方法。在金屬中的主要應(yīng)用有以下方面:
物相分析 是 X射線衍射在金屬中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。前者把對材料測得的點(diǎn)陣平面間距及衍射強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)物相的衍射數(shù)據(jù)相比較，確定材料中存在的物相;后者則根據(jù)衍射花樣的強(qiáng)度，確定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的關(guān)系和檢查材料的成分配比及隨后的處理規(guī)程是否合理等方面都得到廣泛應(yīng)用。
精密測定點(diǎn)陣參數(shù) 常用于相圖的固態(tài)溶解度曲線的測定。溶解度的變化往往引起點(diǎn)陣常數(shù)的變化;當(dāng)達(dá)到溶解限后，溶質(zhì)的繼續(xù)增加引起新相的析出，不再引起點(diǎn)陣常數(shù)的變化。這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為溶解限。另外點(diǎn)陣常數(shù)的精密測定可得到單位晶胞原子數(shù)，從而確定固溶體類型;還可以計(jì)算出密度、膨脹系數(shù)等有用的物理常數(shù)。
取向分析 包括測定單晶取向和多晶的結(jié)構(gòu)(見擇優(yōu)取向)。測定硅鋼片的取向就是一例。另外，為研究金屬的范性形變過程，如孿生、滑移、滑移面的轉(zhuǎn)動(dòng)等，也與取向的測定有關(guān)。
晶粒(嵌鑲塊)大小和微觀應(yīng)力的測定 由衍射花樣的形狀和強(qiáng)度可計(jì)算晶粒和微應(yīng)力的大小。在形變和熱處理過程中這兩者有明顯變化，它直接影響材料的性能。
宏觀應(yīng)力的測定 宏觀殘留應(yīng)力的方向和大小，直接影響機(jī)器零件的使用壽命。利用測量點(diǎn)陣平面在不同方向上的間距的變化，可計(jì)算出殘留應(yīng)力的大小和方向。
對晶體結(jié)構(gòu)不完整性的研究 包括對層錯(cuò)、位錯(cuò)、原子靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地偏離平衡位置，短程有序，原子偏聚等方面的研究(見晶體缺陷)。
合金相變 包括脫溶、有序無序轉(zhuǎn)變、母相新相的晶體學(xué)關(guān)系，等等。
結(jié)構(gòu)分析 對新發(fā)現(xiàn)的合金相進(jìn)行測定，確定點(diǎn)陣類型、點(diǎn)陣參數(shù)、對稱性、原子位置等晶體學(xué)數(shù)據(jù)。
液態(tài)金屬和非晶態(tài)金屬 研究非晶態(tài)金屬和液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)，如測定近程序參量、配位數(shù)等。
特殊狀態(tài)下的分析 在高溫、低溫和瞬時(shí)的動(dòng)態(tài)分析。
此外，小角度散射用于研究電子濃度不均勻區(qū)的形狀和大小,X射線形貌術(shù)用于研究近完整晶體中的缺陷如位錯(cuò)線等，也得到了重視。
物相分析
對于組成元素未知的單組份化合物或者多組分混合物，直接用XRD進(jìn)行物相分析是存在一定問題的，由于同族的元素具有相似的性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)。造成在同位置出現(xiàn)衍射峰，從而不能確定物相。所以對于未知組成的晶態(tài)化合物首先要進(jìn)行元素的定性分析。
