Phasenstruktur

Phasenstruktur bezeichnet die räumliche Anordnung und Verteilung der Phasen in einem System. Phasen sind Bereiche homogener chemischer Zusammensetzung und physikalischen Zustands, die durch Grenzflächen voneinander getrennt sind, zum Beispiel fest, flüssig oder gasförmig. Ein System kann ein- oder mehrphasig sein; in mehrphasigen Systemen bilden sich Phasenanteile und Grenzflächen aus, deren Anordnung und Morphologie die Eigenschaften des Materials bestimmen.

Die Phasenstruktur wird durch thermodynamische Gleichgewichte und durch kinetische Prozesse während Herstellung, Verarbeitung und Nutzung beeinflusst. Temperatur, Druck, Zusammensetzung und Abkühlraten steuern, welche Phasen stabil sind, wie groß die Phasenanteile sind und wie sie räumlich verteilt sind. In der Technik prägt die Phasenstruktur die Eigenschaften von Legierungen (etwa Mikrostrukturen wie Perlit, Bainit oder Martensit in Stählen) oder die Phasentrennung in Polymerblends, die zu spezifischen Morphologien führt. In Geologie und Bodenkunde beschreibt sie Mineralphasen, Porenstrukturen und Verwitterungsprozesse.

Zur Charakterisierung der Phasenstruktur dienen verschiedene Mess- und Analyseverfahren: optische Mikroskopie, Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie, Röntgendiffraktometrie (XRD) und EBSD, Differenzielle Scanningskalorimetrie (DSC) sowie mechanische und thermische Analysen. Zentrale Größen sind Phasenanteil, Grenzflächenstruktur, Korngröße, Morphologie und Orientierungen. Die Phasenstruktur erklärt maßgeblich mechanische Eigenschaften, Wärmeleitfähigkeit, Korrosionsverhalten, optische Eigenschaften und Reaktionskinetiken in Materialien und chemischen Systemen.