Röntgenbeugung (XRD) ist eine zentrale Methode zur Bestimmung der kristallographischen Struktur, Phasenanteile und Gitterparameter von Werkstoffen. Sie beruht auf der elastischen Streuung kohärenter Röntgenstrahlung an periodisch angeordneten Atomen. Die beobachteten Beugungsmaxima lassen sich durch das Bragg’sche Gesetz nλ = 2d sinθ beschreiben, wobei λ die Wellenlänge, d den Netzebenenabstand und θ den Einfallswinkel bezeichnet.

In der konventionellen Pulverdiffraktometrie werden Beugungsintensitäten als Funktion des Streuwinkels registriert. Aus den Beugungsprofilen können Phasenidentifikation (Datenbanken), Gitterkonstanten, Mikrospannungen, Kristallitgrößen (z. B. über Scherrer-Ansatz) und Textur bestimmt werden. Hochenergetische Röntgenbeugung erlaubt dabei eine große Eindringtiefe und damit Volumenanalysen auch an massiven Proben.

Synchrotron-Röntgenbeugung nutzt hochbrillante, spektral eng definierte Strahlung, was hohe Winkelauflösung, kurze Messzeiten und die Untersuchung feiner struktureller Details ermöglicht. In-situ Synchrotron-Röntgenbeugung erweitert dies um zeitaufgelöste Experimente unter realistischen thermo-mechanischen oder chemischen Beanspruchungen, etwa zur Analyse von Phasenumwandlungen, Rekristallisation oder Diffusionsprozessen während Wärmebehandlungen.

Für moderne Werkstoffentwicklung ist XRD unverzichtbar, da es Struktur-Eigenschafts-Beziehungen quantitativ zugänglich macht und mit anderen Methoden wie Elektronenmikroskopie oder Neutronenbeugung komplementär interagiert.