Relaxation bezeichnet in der Werkstoffwissenschaft die zeitabhängige Annäherung eines angeregten, nichtgleichgewichtigen Zustands eines Festkörpers an ein neues thermodynamisches Gleichgewicht. Relaxationsprozesse treten auf verschiedenen Skalen auf – von atomaren Punktdefekt-Relaxationen bis hin zur makroskopischen Spannungsrelaxation – und sind zentral für das Verständnis viskoelastischer, diffusionskontrollierter und elektronischer Vorgänge.

Typischerweise wird zwischen mechanischer und nicht-mechanischer Relaxation unterschieden. Bei der Spannungsrelaxation nimmt unter konstanter Dehnung die innere Spannung infolge zeitabhängiger Mikrostrukturänderungen (Versetzungsbewegung, Diffusion, Umordnung von Polymerketten) ab. Spannungsrelaxationsprüfungen liefern Relaxationszeiten und Relaxationsspektren, aus denen sich das viskoelastische oder viskoplastische Verhalten modellieren lässt.

Auf atomarer Ebene umfassen Relaxationen unter anderem die Umlagerung von Punktdefekten, Clusterbildung oder Ordnungs-Entordnungs-Prozesse. Diese manifestieren sich etwa in innerer Reibung, Leitfähigkeitsrelaxation oder dielektrischer Relaxation. Charakteristisch ist eine oft exponentielle oder gestrecktexponentielle Zeitabhängigkeit, beschrieben durch Relaxationszeiten τ oder Verteilungen von τ (Relaxationsdynamik).

Thermisch aktivierte Relaxationsprozesse folgen häufig einer Arrhenius- oder Vogel-Fulcher-Tammann-Beziehung, sodass aus temperaturabhängigen Messungen Aktivierungsenergien extrahiert werden können. Relaxation ist damit ein Schlüsselkonzept zur Beschreibung des zeitabhängigen Struktur- und Eigenschaftsänderungsverhaltens von Metallen, Keramiken, Gläsern und Polymeren unter mechanischen, thermischen oder elektrischen Feldern.