Unterstrukturen spielen eine zentrale Rolle in der Materialwissenschaft, da sie die inneren Konfigurationen innerhalb eines Gefüges beschreiben, die die physikalischen und mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffs beeinflussen. Diese inneren Konfigurationen, oft als Unterkornstrukturen oder Versetzungsunterstrukturen bezeichnet, bestehen aus Bereichen mit heterogen verteilten Versetzungen, Körnern und Phasen.

Unterstrukturen können auf mehreren Ebenen auftreten. Auf der mikrostrukturellen Ebene handelt es sich um feine Details innerhalb der Körner oder Phasen eines Gefüges. Bekannte Beispiele sind martensitische Unterstrukturen, die während der martensitischen Umwandlung von Stahl entstehen, und zellulare Unterstrukturen, die typischerweise in kristallinen Materialien durch plastische Verformung auftreten.

Ein weiteres bedeutendes Beispiel ist die hierarchische Unterstruktur, bei der mehrere Unterstrukturebenen koexistieren und interagieren, was zu komplexen mechanischen Eigenschaften führt. Diese Ebenen können durch Herstellungsprozesse wie Kaltverformung, thermische Behandlung und Legierungselemente kontrolliert werden.

Unterstrukturentwicklung ist ein weiteres wichtiges Konzept, das beschreibt, wie sich diese internen Details im Laufe der Zeit und unter verschiedenen Bedingungen wie Temperatur und Spannungsbelastung entwickeln. Solche Entwicklungen können durch Experimente wie Unterstrukturtests untersucht werden, bei denen Mikrostrukturen unter kontrollierten Bedingungen beobachtet und analysiert werden.

Die Untersuchung und Kontrolle von Unterstrukturen ermöglicht es Wissenschaftlern und Ingenieuren, die Eigenschaften von Werkstoffen gezielt zu verbessern und spezifische Anwendungen zu optimieren. Beispielsweise kann die Optimierung der Erstarrungszellulare Unterstruktur in Gussmetallen deren Festigkeit und Duktilität erhöhen.