Zweiphasenbereichen

Zweiphasenbereiche bezeichnen Regionen in Phasendiagrammen, in denen zwei Phasen im thermodynamischen Gleichgewicht miteinander existieren. In solchen Bereichen ist eine homogene, einphasige Lösung nicht stabil; das System separiert sich in zwei Grenzphasen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen, die sich bei dem jeweiligen Temperatur- und Druckwert eingestellt haben. Die Grenzen zu den benachbarten Bereichen heißen Binodalen oder Phasenliniensysteme; innerhalb des Zweiphasenbereichs erstreckt sich eine tiefe Geradenlinie, die als Tie-Linie bezeichnet wird und die zwei Phasenkomponenten verbindet.

In einem binären System bei festem Druck besteht der Zweiphasenbereich aus einer Tie-Linie, deren Endpunkte die Zusammensetzungen der beiden koexistierenden Phasen darstellen. Die zusammengesetzte, overall Zusammensetzung bestimmt das Verhältnis der Phasen; das Verhältnis der Massenanteile lässt sich mit dem Leversatz (Lever Rule) berechnen. Demnach ist der Anteil der einen Phase durch das Verhältnis der Abstände der Gesamtsalbung zu den Endpunktzusammensetzungen gegeben.

Beispiele für Zweiphasenbereiche sind der Wasser–Eis‑Bereich bei Temperaturen um 0 °C und Normaldruck, in dem Eis und flüssiges Wasser koexistieren, sowie zweiphasige Festkörperbereiche in Legierungen, beispielsweise Ferrit und Zementit in Eisen-Kohlenstoff-Systemen oder Eutektische Mischungen, bei denen zwei feststoffliche Phasen gleichzeitig vorhanden sind. In der Praxis beeinflussen Zweiphasenbereiche die Mikrostruktur und damit mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Härte und Verformbarkeit von Werkstoffen.

Wissenschaftlich stehen Zweiphasenbereiche im Zusammenhang mit dem Gibbs-Phasenregel, die angibt, wie viele Freiheitsgrade in einem gegebenen Gleichgewichtszustand verbleiben.