Auf einer athermalen Werkstoffkombination basierende optische Spiegelsysteme für wissenschaftliche Instrumentierungen der Astronomie ermöglichen eine Steigerung der optischen Performance bei verschiedenen thermischen Umgebungsbedingungen. Bei der Verwendung eines thermisch angepassten Siliziumpartikel verstärkten Aluminiumwerkstoffs sind definierte Thermalbehandlungen notwendig, um die geforderten dimensionalen Stabilitäten bei der jeweiligen Anwendungstemperatur zu erreichen. Beschichtet mit einer röntgenamorphen Nickel-Phosphor-Legierung werden Anwendungen für den visuellen bzw. ultravioletten Spektralbereich ermöglicht. Die vorliegende Arbeit liefert werkstoffwissenschaftliche Grundlagen zur Auswahl geeigneter metallischer Substratwerkstoffe, welche über Rascherstarrungstechniken erzeugt wurden, sowie Richtlinien zu thermischen Behandlungen zur Realisierung athermaler optischer Spiegelsysteme für kryogene Anwendungen. Einflüsse der Temperatur auf die dimensionale Instabilität, wie längenausdehnungsbedingte und zyklothermische Instabilität, sowie die Langzeitinstabilität der untersuchten Werkstoffe werden theoretisch und experimentell erforscht und ausführlich diskutiert.