Der Begriff Formation bezeichnet in der Werkstoffwissenschaft den zeitlich-räumlichen Entstehungsprozess von Phasen, Gefügen und funktionellen Strukturen ausgehend von einer definierten Ausgangszusammensetzung und ‑struktur. Formation umfasst dabei sowohl die Nukleation (Keimbildung) als auch das anschließende Wachstum und die mögliche Umwandlung der gebildeten Strukturen.

Zentrale Bedeutung hat die Formation im Kontext von Primärphasenbildung bei der Erstarrung von Metallschmelzen, der in situ Bildung von Verstärkungsphasen in Verbundwerkstoffen oder der Spinelbildung in Oxidkeramiken. Die zugrunde liegenden Bildungsmechanismen werden durch thermodynamische Triebkräfte (Freie Enthalpie, Phasengleichgewichte) und kinetische Faktoren (Diffusion, Grenzflächenmobilität, Keimdichte) gesteuert.

Spezifische Beispiele sind die Schlüssellochbildung beim Tiefschweißen, bei der ein dampfgefüllter Kapillarkanal in der Schmelze entsteht, oder die Calciumfluorid-Bildung in Schutzschlacken, welche die Schlackeneigenschaften und Reaktionspfade bestimmt. In geologischen und metallurgischen Systemen beschreibt man analog die Eisenerzbildung als großskaligen Formationsprozess aus wässrigen oder magmatischen Systemen.

Mechanische und chemische Felder können die Formation stark beeinflussen, etwa bei spannungsinduzierter Formation von Martensit oder bei diffusionsgesteuerten Umwandlungen. In der Biomaterialforschung wird der Begriff auch auf die Osteogenese übertragen, also die gezielte Knochenneubildung an Werkstoffoberflächen.

Für die Gestaltung moderner Werkstoffe ist das präzise Verständnis von Formationsprozessen essenziell, da Zielgrößen wie Mikrostruktur, Defektdichte und Phasenverteilung direkt die mechanischen, thermischen und funktionellen Eigenschaften determinieren.