Diagnostik in der Werkstofftechnik bezeichnet die Gesamtheit von Methoden und Protokollen zur Erkennung, Quantifizierung und Lokalisierung von Schäden, Defekten und Degradationsmechanismen in Werkstoffen und Bauteilen. Sie umfasst sowohl zerstörende als auch zerstörungsfreie Prüfverfahren und ist zentral für Lebensdauervorhersage, Zustandsüberwachung und Sicherheitsbewertung.

Zerstörungsfreie diagnostische Verfahren umfassen u. a. Ultraschallprüfung, Wirbelstromprüfung, Röntgen- und Computertomographie, Schallemissionsanalyse sowie optische und thermografische Methoden. Sie erlauben die Detektion von Rissen, Porositäten, Delaminationen und Korrosionsangriffen, ohne die Einsatzfähigkeit des Bauteils wesentlich zu beeinträchtigen.

Auf mikro- und nanoskopischer Ebene dienen Elektronenmikroskopie, Atomkraftmikroskopie, Röntgendiffraktometrie und spektroskopische Methoden (z. B. EDX, XPS, Raman) der strukturellen und chemischen Diagnostik. Sie ermöglichen die Identifikation von Phasen, Ausscheidungen, Texturen und diffusen Schädigungszonen, die für Versagen und Alterung maßgeblich sind.

Moderne Diagnostik integriert Sensorik, datengetriebene Auswertung und Modelle. Strukturelle Gesundheitsüberwachung (Structural Health Monitoring, SHM) nutzt eingebettete Sensoren, akustische Wellen, Schwingungsanalysen und faseroptische Messsysteme, oft gekoppelt mit Methoden des maschinellen Lernens, um Schäden in Echtzeit zu identifizieren. Diagnostische Algorithmen korrelieren Messsignale mit Schadenszuständen und unterstützen zustandsbasierte Instandhaltung.

Ein zentraler Aspekt ist die Quantifizierung der Diagnosegüte (Auflösung, Nachweisgrenzen, Falsch-Positiv-/Falsch-Negativ-Raten) sowie die Verknüpfung diagnostischer Befunde mit mechanistischen Lebensdauermodellen. Damit bildet die Diagnostik die Grundlage für zuverlässige Sicherheitsbewertungen, Optimierung von Werkstoffauswahl und robustes Design.