Ein Experiment in der Werkstoffforschung ist ein gezielt geplantes und kontrolliertes Vorgehen, um Hypothesen über Struktur‑Eigenschafts‑Beziehungen von Werkstoffen zu prüfen. Zentrale Merkmale sind Reproduzierbarkeit, definierte Randbedingungen (Temperatur, Spannung, Atmosphäre, Zeit) und quantifizierbare Messgrößen.

Typische Experimente reichen von makroskopischen Prüfungen (Zug-, Druck-, Ermüdungs- und Bruchmechaniktests) über mikroskalige Experimente (z. B. Nanoindentation, Mikrosäulen-Druckversuche, In-situ-TEM- und -SEM-Tests) bis zu chemisch-thermischen Untersuchungen wie Diffusions- und Korrosionsexperimenten. Ziel ist die Ermittlung von Kennwerten (z. B. E-Modul, Streckgrenze, Diffusionskoeffizienten) und deren Unsicherheiten.

Ein besonderer Stellenwert kommt in-situ- und operando-Experimenten zu, bei denen strukturelle oder chemische Änderungen während der Belastung bzw. während der realen Funktionsbedingungen beobachtet werden, etwa per in-situ-Synchrotronbeugung unter Last oder operando-Elektrochemie in Batteriezellen. Solche Experimente liefern zeitaufgelöste experimentelle Daten und erlauben die direkte Kopplung von Mikrostrukturentwicklung und Funktion.

Streng geplante Experimente erfordern ein geeignetes Versuchsdesign (z. B. statistische Versuchsplanung), Kalibrierung der Messkette, Kontrolle von Störgrößen und eine transparente Dokumentation. In moderner experimenteller Materialwissenschaft werden Experimente zunehmend mit Simulationen (z. B. DFT, FEM) und Datenwissenschaft verknüpft, sodass experimentelle Daten nicht nur der Validierung, sondern auch der datengetriebenen Werkstoffentwicklung dienen.