利用物质的各种物理效应来分析和确定材料的性状，并寻找它们之间的相互关系和规律性的一种材料试验。材料的性状包括结构、组织形貌、化学组成和价态、物理或物理－化学参数等。材料物理试验是鉴定、评价和研究金属及合金材料的重要手段。有些方法也可用于非金属材料。

材料物理试验的主要作用是：

①　为合理地选择制造各种机械零部件用的材料提供可靠的依据。

②　为制订材料的热处理（见金属热处理）、锻造、冲压、铸造和焊接等各种工艺过程的正确规范提供参考资料。

③　作为失效分析的主要手段。对失效的机械零部件进行失效原因分析是防止类似事故再度发生、提高产品质量和延长使用寿命的有效途径。失效分析时首先应进行宏观观察和检查，以了解失效现象的概貌。然后进一步应用各种微观方法来研究失效的零部件，特别是失效的起始部位的组织形貌、结构和化学组成等特征，以便找出失效原因，提出改进措施。

方法 　材料物理试验的方法包括光学金相检验、X射线分析、电子显微镜分析、电子探针分析、表面分析和物理性能参数测定。

光学金相检验 　包括宏观检验和显微组织检验两个方面。前者采用肉眼或低倍放大方法观察、分析材料或零部件的宏观组织和断口形貌等；后者采用光学金相显微镜在放大50～2000倍下观察金相试样的显微组织和微观缺陷等。

广泛应用于金属材料相组分的测定、残余应力的测定和相变过程中结构变化的研究；也可用于探伤和材料化学成分的X射线荧光分析。 　电子显微镜分析 　主要包括透射电子显微镜分析和扫描电子显微镜分析两种。透射电子显微镜具有很高的分辨本领,而且可以作电子衍射分析,能同时提供试样的组织形貌和与之相对应的晶体，透射电子显微镜分析是物理试验中最常用的显微分析手段。扫描电子显微镜是采用二次电子、背散射电子或吸收电子等信号成像，有较大的景深，适宜于作断口分析和三维显微形态分析。

利用样品受高速电子轰击后发出组成元素的特征 X射线信号来鉴定元素种类和含量的分析方法。它是微区化学成分分析的重要手段，可分析原子序数为4以上的所有元素。

包括离子探针分析、俄歇电子能谱分析和X射线光电子能谱分析。

物理性能参数测定 　物理性能参数表征金属和合金固有的宏观性能(见材料物理性能参数)。这些参数不仅是设计中的重要数据，而且可根据它们的变化来有效地研究金属内部组织和结构的变化。物理性能参数测定的特点是测量速度快而且准确，并能显示转变过程的全貌。但单靠此法来间接推断材料内部组织和结构变化，在某些情况下存在困难，如用此法与材料物理试验的其他方法相互配合，则有可能更充分地反映出金属和合金材料内部变化的规律和本质。