Begriff und Bedeutung:
Unter Akkumulation wird in der Werkstofftechnik die zeitabhängige Ansammlung von Atomen, Ionen, Molekülen oder Partikeln in einem Werkstoff oder an dessen Grenzflächen verstanden. Sie führt lokal zu Konzentrationserhöhungen, die thermodynamische Gleichgewichte, Transportprozesse und letztlich die Materialeigenschaften beeinflussen.

Mechanismen der Akkumulation:
Akkumulation kann durch Diffusion, Migration im elektrischen oder chemischen Potentialfeld, Kapillarkräfte oder mechanisch getriebene Transportprozesse (z.B. Kriechen, Korngrenzenverschiebung) entstehen. Typische Beispiele sind die Anreicherung von Legierungselementen an Korngrenzen, Segregation an Phasengrenzen, Wasserstoffakkumulation in Hochfeststählen oder die lokale Anreicherung von Defekten (Versetzungsansammlungen).

Bezug zu verwandten Konzepten:
Im weiteren Sinne stehen Begriffe wie Bioakkumulation, Metallakkumulation und Hyperakkumulation für die Anreicherung von (Metall‑)Ionen in biologischen Systemen, die wiederum die stoffliche Verfügbarkeit für korrosive oder biobasierte Prozesse mit Werkstoffen bestimmen können. Für technische Materialien sind analoge Prinzipien relevant, etwa die Akkumulation von Metallionen in Oxidschichten oder die Anreicherung von Schadstoffen in Polymermatrizen.

Auswirkungen auf Eigenschaften und Lebensdauer:
Lokale Akkumulationen können Phasenumwandlungen auslösen, Korrosion initiieren, Versprödung fördern oder elektrische und ionische Leitfähigkeit verändern. In vielen Schädigungsmechanismen (z.B. Wasserstoffversprödung, Korngrenzenkorrosion, Strahlenschädigung) ist die zeitliche Entwicklung von Akkumulationsprozessen entscheidend für die Lebensdauervorhersage.

Charakterisierung und Modellierung:
Akkumulation wird experimentell u.a. mittels Mikroskopie (TEM, SEM), lokaler Analytik (Atomsondentomographie, EDX, SIMS) und spektroskopischer Verfahren untersucht. Modellseitig werden kontinuierliche Transportgleichungen (Fick, Nernst‑Planck), gekoppelt mit Thermodynamik und Defektmechanik, eingesetzt, um räumlich‑zeitliche Akkumulationsprofile und deren Einfluss auf das Werkstoffverhalten zu beschreiben.