Zähigkeitssteigerung (Toughening) bezeichnet alle mikrostrukturellen und chemischen Maßnahmen, die die Bruchzähigkeit eines Werkstoffs erhöhen, ohne seine Grundfestigkeit wesentlich zu beeinträchtigen. Ziel ist die Erhöhung der Energie, die für Rissinitiierung und -ausbreitung erforderlich ist.

Konzeptionell unterscheidet man zwischen intrinsischen und extrinsischen Zähigkeitsmechanismen. Intrinsische Mechanismen wirken vor oder an der Rissspitze und verändern das lokale Fließ- und Versagensverhalten, etwa durch Versetzungsbewegung, Stapelfehlerbildung oder Phasenumwandlung (z.B. transformierbare Zirkonia, „zirconia toughening“). Extrinsische Mechanismen wirken hinter der Rissspitze und begrenzen das effektive Antriebsfeld des Risses, etwa Rissbrückenbildung, Rissablenkung, Rissverzweigung oder Partikel-Pull-out.

In polymeren Systemen ist die Zähmodifikation häufig partikelbasiert, z.B. durch Einbringen von Naturkautschuk-Latex oder Kern-Schale-Partikeln. Hier führen Kavitation der Partikel und anschließende Scherdeformation in der Matrix zu signifikanter Risspufferung. In Faserverbunden dominieren Faserauszug, Faserbruch und Delamination als Risszähmungsmechanismen.

Für sprödbruchgefährdete Keramiken und Gläser sind Transformationstoughening, Residualspannungen und gezielte Mikrostrukturgradienten zentrale Zähigkeitssteigerungsmechanismen. Die Optimierung erfordert ein präzises Verständnis der Wechselwirkung zwischen Mikrostruktur, Spannungsfeld und Rissentwicklung, typischerweise quantifiziert über R-Kurven, Bruchzähigkeit K_IC und Energiefreisetzungsraten.