Turbinen sind rotierende Strömungsmaschinen, die die Enthalpie eines Arbeitsmediums – typischerweise Gas, Dampf oder Flüssigkeit – in mechanische Rotationsenergie umwandeln. In energietechnischen Systemen bilden sie das zentrale Bauteil zur Umwandlung thermischer oder kinetischer Energie in elektrische Energie über einen gekoppelten Generator. Werkstoffwissenschaftlich stellen Turbinen eine der anspruchsvollsten Anwendungen für metallische Hochleistungswerkstoffe und zunehmend auch Keramiken und Verbundwerkstoffe dar.

Gasturbinen, einschließlich Mikrogasturbinen, Groß- und Heavy-Duty-Gasturbinen sowie GuD-Konfigurationen, arbeiten mit hohen Brennkammer- und Turbineneintrittstemperaturen, die deutlich oberhalb der Schmelzpunkte konventioneller Legierungen liegen. Daher kommen einkristalline Nickelbasis-Superlegierungen, wärmebeständige Stähle, keramische Wärmedämmschichten sowie komplexe Kühlsysteme (Innenkühlkanäle, Filmkühlung) zum Einsatz. Wasserstoffturbinen stellen zusätzliche Anforderungen hinsichtlich Brennstoffkompatibilität, Oxidation, Heißkorrosion und Verbrennungsdynamik.

In Niederdruckturbinen, etwa in Luftfahrtantrieben, dominieren Ermüdung, Vibrationsrisse und erosive Belastungen, während bei Windturbinen vor allem großskalige Faserverbundwerkstoffe (Glas- oder Kohlenstofffaser/Polymer) und Korrosionsbeständigkeit unter wechselnden Umweltbedingungen entscheidend sind. Übergreifend bestimmen Hochtemperaturkriechen, thermomechanische Ermüdung, Oxidation, Korrosion, Erosion und Schädigungsmechanismen an Grenzflächen die Werkstoffauswahl, Auslegung und Lebensdauerbewertung moderner Turbinen.