Die Materialmikrostruktur umfasst die räumliche Anordnung und Morphologie von Körnern, Phasen, Ausscheidungen, Poren und Defekten im Größenbereich von etwa 1 nm bis 1 mm. Sie entsteht durch Synthese- und Prozessbedingungen und bestimmt Festigkeit, Zähigkeit, Kriech- und Ermüdungsverhalten, Korrosions- und Transporteigenschaften. Quantitative Mikrostrukturcharakterisierung und -modellierung (z. B. EBSD, 3D-Tomographie, Phasenfeld) sind zentral, um Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehungen gezielt zu optimieren.