Physikalische Metallurgie untersucht den Zusammenhang zwischen Zusammensetzung, Gefügebildung, Phasentransformationen und den resultierenden mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Metallen und Legierungen. Sie kombiniert Thermodynamik, Kinetik, Kristallplastizität und Defektmechanik mit experimentellen und numerischen Methoden. Anwendungen reichen von Legierungsdesign über Wärmebehandlung bis zur Schadens- und Bruchanalyse.