Ultraschall bezeichnet mechanische Wellen mit Frequenzen oberhalb des menschlichen Hörbereichs (> 20 kHz). In der Werkstofftechnik wird Ultraschall sowohl zur zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) als auch zur gezielten Beeinflussung von Werkstoffeigenschaften und Prozessen eingesetzt.

In der zerstörungsfreien Prüfung dienen Ultraschallwellen der Detektion von Fehlstellen (Poren, Risse, Bindefehler), der Dickenmessung sowie der Charakterisierung elastischer Konstanten. Meist werden Longitudinal- und Scherwellen im Frequenzbereich von ca. 0,5–20 MHz verwendet. Über Laufzeit, Amplitude und spektrale Inhalte der reflektierten oder transmittierten Signale lassen sich Materialinhomogenitäten und Gefügezustände quantifizieren. Immersionsultraschall nutzt Flüssigkeiten (typisch Wasser) als Koppelmedium, um reproduzierbare Schallkopplung, fokussierte Schallfelder und automatisierbare Scans zu ermöglichen.

Geführte Ultraschallwellen (z.B. Lamb- und Rohrwellen) breiten sich entlang dünnwandiger Strukturen oder Leitungen über große Distanzen aus und eignen sich für Strukturüberwachung (Structural Health Monitoring). Die Dispersionsbeziehungen dieser modengeführten Wellen liefern empfindliche Informationen über Wanddickenänderungen und Rissbildung.

Jenseits der Diagnostik wird Ultraschallbehandlung zur Modifikation von Werkstoffen und Prozessen eingesetzt, etwa zur Kornfeinung bei der Erstarrung, zur Verbesserung von Benetzung und Bindung in Löt- und Fügeprozessen oder zur Reduktion von Porosität in Gusslegierungen. Im Bereich der Leistungsultraschall-Trennung werden hochintensive Schallfelder (typisch 20–40 kHz) genutzt, um akustische Strahlungskräfte zu erzeugen, die Partikel, Tropfen oder Blasen in Suspensionen sortieren, agglomerieren oder abtrennen können.

Die gezielte Auslegung von Frequenz, Moden, Ankopplung und Leistung erlaubt es, Ultraschall als präzises Werkzeug zur Charakterisierung, Überwachung und gezielten Beeinflussung von Werkstoffen und Prozessen einzusetzen.