Messungen bilden die Grundlage der quantitativen Werkstoffcharakterisierung. Unter Messung versteht man die Zuordnung von Zahlenwerten zu physikalischen Größen eines Systems (z.B. Spannung, Temperatur, Phasenzusammensetzung) anhand wohldefinierter Messverfahren und -normen. Zentrale Anforderungen sind Rückführbarkeit auf SI-Einheiten, bekannte Messunsicherheit, Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit zwischen Laboren.

In der Werkstoffwissenschaft lassen sich Messungen grob in strukturelle, chemische und funktionale Kategorien einteilen. Strukturelle Messungen umfassen z.B. Gitterparameter, Korngrößen oder Eigenspannungen (Restspannungsmessung, häufig mittels Röntgendiffraktion oder Neutronenbeugung). Chemische Messungen betreffen Element- und Phasengehalte, inklusive hochpräziser Isotopenverhältnismessungen und Wasserstoffmessungen bis hin zu Nachweisgrenzwerten im Spurenbereich. Funktionale Messungen erfassen Eigenschaften wie elektrischen Widerstand, Emissivität oder thermophysikalische Größen.

In-situ-Messungen ermöglichen die Erfassung von Materialzuständen während thermischer, mechanischer oder korrosiver Beanspruchung. Insbesondere Hochtemperaturmessungen und gekoppelte Temperaturmessungen sind für das Verständnis von Diffusions-, Umwandlungs- und Schädigungsprozessen essenziell. Emissivitätsmessungen sind dabei oft Voraussetzung für korrekte optische Temperaturbestimmung.

Die Messtechnik entwickelt spezifische Sensoren, Kalibrierverfahren und Auswertemethoden, um Messunsicherheiten zu minimieren und Störeinflüsse (z.B. Temperaturgradienten, Kontaktwiderstände, Strahlungsverluste) zu kontrollieren. Die Qualität werkstoffwissenschaftlicher Erkenntnisse hängt direkt von der Güte der zugrunde liegenden Messungen ab; daher sind metrologische Konzepte wie Rückführbarkeit, Unsicherheitsbudget und Validierung integraler Bestandteil jeder experimentellen Studie.