Phasenanalyse bezeichnet die qualitative und quantitative Bestimmung der in einem System vorhandenen Phasen, ihrer Zusammensetzung, Menge, Morphologie und räumlichen Verteilung. Sie ist zentral für das Verständnis des Zusammenhangs zwischen Gefüge, Prozesshistorie und Eigenschaften von Metallen, Keramiken, Polymeren und Verbundwerkstoffen.

Qualitative Phasenanalyse identifiziert, welche kristallinen oder amorphen Phasen vorliegen. Klassische Methoden sind Röntgendiffraktometrie (XRD), Elektronenbeugung (SAED, EBSD) und spektroskopische Verfahren. Mittels Datenbanken von Beugungsmustern lassen sich Gitterparameter und Raumgruppen den vorhandenen Phasen zuordnen.

Quantitative Phasenanalyse („Phasenanteilsanalyse“) bestimmt Volumen- oder Massenanteile einzelner Phasen. In der Röntgenpulverdiffraktometrie werden dazu typischerweise Rietveld-Verfeinerungen eingesetzt. Ergänzend liefern bildanalytische Verfahren auf Basis von Licht- und Elektronenmikroskopie phasenaufgelöste Flächen- bzw. Volumenanteile, vorausgesetzt, ausreichende Kontrastmechanismen (z. B. Z-Kontrast, Phasenkontrast) sind vorhanden.

Phasenspezifische Analyse erweitert die Phasenanalyse um die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung und Defektkonzentration innerhalb einzelner Phasen, etwa mittels EDX, WDX, Atomsondentomographie oder phasenaufgelöster Nano-SXRD. Dies erlaubt die Korrelation von lokalen Gleichgewichts- oder Nichtgleichgewichtszuständen mit mechanischen, thermischen oder funktionellen Eigenschaften.

Wesentliche Herausforderungen der Phasenanalyse sind Textur, Peaküberlagerungen, amorphe Anteile, sehr feine Ausscheidungen und inhomogene Mikrostrukturen. Eine robuste Auswertung erfordert daher häufig die Kombination mehrerer, komplementärer Methoden und eine strikte statistische Absicherung.