Der Begriff Toughening beschreibt in der Werkstofftechnik die gezielte Veränderung und Verbesserung der Bruchzähigkeit von Materialien, um ihre Widerstandsfähigkeit gegen Rissausbreitung zu erhöhen. Durch verschiedene Zähigkeitsmechanismen, wie Risszähmung und Risspufferung, können Materialien selbst unter extremen Belastungen und in kritischen Anwendungen deutlich belastbarer werden.

Ein wesentlicher Aspekt des Toughening ist die Zähmodifikation, bei der durch strukturelle Anpassungen im Gefüge, beispielsweise durch die gezielte Einführung von Phasengrenzen oder Partikelinhalten, die Rissausbreitung verzögert wird. Ein prominentes Beispiel stellt hier die Zirconia-Verfestigung (Transformation Toughening) dar, bei der sich ein Zirconia-Gehalt während der Deformation transformiert und somit lokale Spannungsspitzen reduziert.

Zudem wirken Risszähmungsmechanismen und Zähigkeitssteigerungsmechanismen ergänzend, indem sie Energie absorbieren und den Rissweg durch das Material verlängern. Diese Effekte führen insgesamt zu einem verbesserten Verformungsverhalten und einer erhöhten Ausfallsicherheit in Bauteilen, die in sicherheitskritischen Anwendungen zum Einsatz kommen, wie etwa in der Luft- und Raumfahrt oder im Automobilbau.

Die Entwicklung und Optimierung von Toughening-Mechanismen ist ein zentrales Forschungsfeld in der Materialwissenschaft, da sie maßgeblich dazu beiträgt, leichtere und gleichzeitig robustere Materialien zu realisieren.