Mehrphasengebiete

Mehrphasengebiete sind Bereiche in Phasendiagrammen, in denen bei einer gegebenen Temperatur, einem bestimmten Druck und einer chemischen Zusammensetzung mehr als eine Phase gleichzeitig im thermodynamischen Gleichgewicht existiert. In solchen Regionen koexistieren zwei oder mehr Phasen, die sich in Struktur, Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften unterscheiden. Die Phasenkoexistenz wird durch Phasenlinien begrenzt; entlang von Tie-Linien (tie lines) wird die Zusammensetzung der koexistierenden Phasen festgelegt, und das Verhältnis der Phasen zueinander folgt der Leverschen Regel.

Mehrphasengebiete treten in vielen Systemen auf, zum Beispiel in metallischen Legierungen wie dem Eisen-Kohlenstoff-System (Kohlenstoffstahl), in keramischen Mischungen, in Polymerblends und in Mineralensembles. Typische Beispiele sind eutektische Regionen, bei denen bei einer bestimmten Temperatur eine flüssige Phase in zwei feste Phasen zerfällt, sowie peritektische Regionen, in denen Phasen während eines Abkühlungsvorgangs neu entstehen. In ternären oder komplexeren Systemen können mehrphasige Gleichgewichte mehrere Phasen umfassen.

Sie unterscheiden sich von Einphasenbereichen, in denen eine einzige Phase stabil ist, und von metastabilen Zwischenzuständen. Die Kenntnis von Mehrphasengebieten ist grundlegend für die Vorhersage von Mikrostrukturen, Festkörper-Eigenschaften und Umwandlungsreihen in der Materialherstellung. Untersuchungsmethoden umfassen Kalorimetrie (DSC), Röntgenbeugung, Elektronenmikroskopie und thermodynamische Modellierung, um Phasenfelder, Mischungsgrenzen und Phasenanteile zu bestimmen.