从自由能的观点来看，不同温度和加工条件下材料内部某些合金元素或杂质元素在自由表面或内界面（例如晶界）处发生偏析，以及它们对于材料性能的种种影响，早已为人们所猜测或预料到了。可是，由于这种偏析有时仅仅发生在界面的几个原子层范围以内，俄歇谱仪技术，为成功地解释各种和界面化学成分有关的材料性能特点，提供了极其有效的分析手段。目前，在材料科学领域内，许多金属和合金晶界脆断、蠕变、腐蚀、粉末冶金、金属和陶瓷的烧结、焊接和扩散连接工艺、复合材料以及半导体材料和器件的制造工艺等等，都是俄歇谱仪应用得十分活跃的方面，以下仅举两个例子加以说明。
1.压力加工和热处理后的表面偏析
含Ti仅0.5%（摩尔分数）的18Cr―9Ni不锈钢热轧成0.05mm厚的薄片后，俄歇谱仪分析发现，表面Ti的浓度大大高于它的平均成分。随后，把薄片加热到998K和1118K，Ti的偏析又稍有增高；当温度提高到1373K时，发现表面层含Ti竟高达40%（摩尔分数）左右；特别是极低能量（28eV）的Ti俄歇峰也被清楚地检测到了，间接地证明在最外表层中确实含有相当多的Ti原子。进一步加热到1473K，表面含钛量下降，硫浓度增高，氧消失，而镍、磷和硅出现。
在热处理过程中，金属与气氛之间的界面，由于从两侧发生元素的迁移而成分发生变化。例如，成分为60Ni―20Co―10Cr―6Ti―4Al的镍基合金，在真空热处理前后表面成分很不相同。原始表面沾染元素有S，Cl，O，C，Na等；热处理后，表面Al的浓度明显增高，而其他基体元素（Ni，Co，Cr等）的俄歇峰都很小，离子轰击剥层30nm左右后，近似成分为AlO3。这表明，如果热处理时真空较差，表面铝的扩散和氧化将生成相当厚的氧化铝，可能导致它与其他金属部件焊接时发生困难。
2.金属和合金的晶界脆断(www.xing528.com)
钢在550℃左右回火时的脆性、难熔金属的晶界脆断、镍基合金的硫脆、不锈钢的脆化敏感性、结构合金的应力腐蚀和腐蚀疲劳等等，都是杂质元素在晶界偏析引起脆化的典型例子。引起晶界脆性的元素可能有S，P，Sb，Sn，As，O，Te，Si，Pb，Se，Cl，I等，有时它们的平均含量仅为10―6～10―3，在晶界附近的几个原子层内浓度竞富集到10～104倍。
为了研究晶界的化学成分，必须在超高真空样品室内用液氮冷却的条件下，直接敲断试样，以便提供未受玷污的原始晶界表面供分析。低温晶间断裂得到的晶界表面俄歇谱如图5―12所示。我们看到，在脆性状态（曲线2），锑的浓度比平均成分高两个数量级；利用氢离子轰击剥层0.5nm以后，锑的含量即下降5倍左右，说明脆性状态下它的晶界富集层仅为几个原子层的厚度。在未脆化的状态，则晶界上未检测到锑的俄歇峰，如曲线1所示。
图5―12 合金钢ω（C）=0.39%，ω（Ni）=3.5%，ω（Cr）=1.6%，ω（Sb）=0.06%的俄歇电子能谱曲线，注意正常态和回火脆性状态下Sb和Ni的双重峰变化
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