Zwillingsbildung in Kristallen bezeichnet eine spezifische, symmetrieerhaltende Anordnung zweier oder mehrerer kristallographischer Bereiche (Zwillinge), deren Gitterstrukturen durch eine definierte Zwillingsoperation (Spiegelung, Rotation oder deren Kombination) ineinander überführbar sind. Die Grenzfläche zwischen den Zwillingen wird als Zwillingsgrenze bezeichnet und ist eine kohärente oder nahezu kohärente Korngrenze mit geringerer Energie als allgemeine Hochwinkelkorngrenzen.

Man unterscheidet insbesondere mechanische Zwillinge und Rekristallisationszwillinge

Rekristallisationszwillinge entstehen während Rekristallisation und Kornwachstum. Sie resultieren aus zufälliger, aber energetisch begünstigter Bildung von Zwillingsorientierungen an wachstumsaktiven Korngrenzen. Solche Zwillinge sind charakteristisch für kubisch‑flächenzentrierte Metalle (z. B. austenitische Stähle, Cu‑Basis‑Legierungen) mit niedriger Stapelfehlerenergie und tragen zur Texturmodifikation und Kornfeinung bei.

Auf der Mikroebene manifestieren sich Zwillinge als lamellenartige Domänen mit scharfer Orientierungsänderung. Ihre quantitative Erfassung mittels EBSD oder TEM ist zentral für das digitale Materialzwilling-Konzept, in dem reale Mikrostrukturen – inklusive Zwillingsnetzwerken – durch numerische Repräsentationen abgebildet werden, um mechanisches Verhalten, Anisotropie und Schädigungsprozesse prädiktiv zu modellieren.