In der Werkstofftechnik bezeichnet Evolution die zeitabhängige Veränderung von Mikrostruktur, Phasenbestand und Defekten unter dem Einfluss thermischer, mechanischer, chemischer oder strahlungsbedingter Anregung. Diese Prozesse bestimmen maßgeblich die Entwicklung der makroskopischen Eigenschaften wie Festigkeit, Kriechbeständigkeit, Leitfähigkeit oder Korrosionsverhalten.

Zentrale Aspekte sind die morphologische Evolution (z.B. Kornwachstum, Poren- und Risskoaleszenz), die Oberflächenevolution (Rekonstruktion, Rauheitsänderung, Oxidfilmbildung) sowie die In-situ Mikrostrukturentwicklung, die mittels operando-Methoden (z.B. Synchrotron‑Diffraction, in-situ TEM) direkt während Belastung oder Reaktion verfolgt wird. Die Evolution der Oberflächenstruktur ist entscheidend für tribologische Systeme, Katalyse und elektrochemische Grenzflächen.

Auf atomarer Ebene wird Evolution durch Diffusion, Versetzungsbewegung, Ausscheidungsbildung und Phasenumwandlungen getragen. Kontinuumsmodelle (Phasenfeld, Cahn–Hilliard, Level-Set) koppeln diese Mechanismen mit Thermodynamik und Kinetik, um Gefügeevolution quantitativ zu beschreiben. In reaktiven Systemen wird der Begriff auch für Gasentwicklungsprozesse wie Chlor- und Sauerstoffentwicklung an Elektrodenoberflächen verwendet, deren Kinetik wiederum die Oberflächenmorphologie rückkoppelt.

Analog zur gerichteten Evolution in der Biochemie etabliert sich in der Werkstoffentwicklung ein iterativer Ansatz: gezielte Variation von Prozessparametern, Hochdurchsatzcharakterisierung der resultierenden Evolutionspfade und datengestützte Optimierung. Das Verständnis der Evolutionsmechanismen ist damit zentral für das lebensdauergerechte Design und die prädiktive Auslegung moderner Werkstoffe.