Der Begriff Skala (Plural Skalen) bezeichnet in der Werkstofftechnik die charakteristische Längenordnung, auf der Phänomene beschrieben, gemessen oder modelliert werden. Typische Längenskalen reichen von der atomaren Skala (Ångström, Nanometer) über die Mikro‑ und Mesoskala bis hin zur Makroskala im Bauteilmaßstab.

Auf der atomaren Skala werden Gitterstruktur, Bindungsverhältnisse, Punktdefekte und lokale chemische Zusammensetzung betrachtet. Modelle der Quantenmechanik und Dichtefunktionaltheorie operieren typischerweise auf dieser Ebene. Die Mikroskala umfasst Korngrenzen, Phasengrenzen, Ausscheidungen und Poren; hier kommen z.B. Elektronenmikroskopie und EBSD zum Einsatz. Die Mesoskala beschreibt Gefügetextur, Rissnetzwerke oder Phasenverteilung in Repräsentativen Volumenelementen. Auf der Makroskala werden Bauteileigenschaften wie Festigkeit, Ermüdung oder Kriechverhalten beschrieben.

Skalenkonzepte sind zentral für multiskalige Modellierung, bei der Informationen von feineren Skalen (z.B. atomare Versetzungsbewegung) in effektive Materialgesetze für grobere Skalen (z.B. Kontinuumsmechanik) überführt werden. Ein typisches Anwendungsfeld ist die Zunderschichtenanalyse: Oxidwachstum beginnt auf atomarer Skala, entwickelt sich zu nanokristallinen Schichten auf der Mikroskala und beeinflusst schließlich makroskopische Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit und Haftfestigkeit der Zunderschicht.

Die klare Trennung und Kopplung von Skalen ist entscheidend, um Struktur‑Eigenschafts‑Beziehungen konsistent zu erfassen, geeignete Mess‑ und Simulationsmethoden zu wählen und Übertragbarkeitsgrenzen von Modellen zu verstehen.