Bewegung in Werkstoffen und Werkstoffsystemen

Bewegung in Werkstoffen umfasst alle zeitabhängigen Ortsänderungen von Teilchen, Defekten, Phasenfronten oder ganzen Bauteilen unter inneren oder äußeren Antrieben. Sie ist zentral für Diffusion, Plastizität, Rissausbreitung und thermo‑mechanisches Verhalten.

Auf mikroskopischer Ebene beschreibt Bewegung vor allem die Diffusion von Atomen, Ionen oder Leerstellen. Sie folgt häufig Fick’schen Gesetzen und wird durch Temperatur, Konzentrationsgradienten und Spannungszustände bestimmt. Solche Bewegungen steuern Ausscheidungshärtung, Kornwachstum und Kriechprozesse.

In kristallinen Werkstoffen sind Versetzungsbewegungen der dominierende Mechanismus plastischer Deformation. Die Gleit- und Kletterbewegung von Versetzungen unter Schubspannungen bestimmt Fließspannung, Verfestigung und Duktilität. In Vielphasenwerkstoffen spielen zusätzlich Bewegungen von Korngrenzen und Phasengrenzen eine Rolle, etwa bei Rekristallisation und martensitischen Umwandlungen.

Auf mesoskopischer und makroskopischer Ebene bezeichnet Bewegung die Verschiebung, Rotation oder Schwingung von Bauteilen oder Strukturen. Das wird durch Kontinuumsmechanik beschrieben (Gleichungen von Bewegung, Konstitutivgesetze). Dämpfung und dynamische Steifigkeit hängen von inneren Bewegungen (Defektrearrangements, Domänenwände in Ferroelektrika/Ferromagnetika) ab.

Mehrere gekoppelte Bewegungen – mechanisch, thermisch, elektrisch, chemisch – werden in Mehrfeld- oder Kontinuumsmodellen erfasst. Das präzise Verständnis dieser Bewegungsprozesse ist essenziell für Lebensdauervorhersage, Mikrostrukturdesign und Funktionswerkstoffe.

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