Entmischung

In der Behandlung der Thermodynamik von Legierungen war schon mehrfach das Problem der Koexistenz mehrerer Phasen in einer Legierung aufgetaucht. Während die Thermodynamik nur die Gleichgewichte beschreibt (d.h. den Zustand einer Legierung nach unendlich langer Glühzeit), soll in diesem Abschnitt der Weg hin zum Gleichgewicht diskutiert werden.

Es gibt unterschiedliche Arten, die verschiedenen Entmischungsreaktionen zu klassifizieren. Zunächst unterscheiden wir nach Art des Keimbildungsprozesses: findet die Keimbildung im Volumen statt, sprechen wir von homogener, sonst von heterogener Keimbildung. Damit eng verknüpft ist die Unterscheidung zwischen kontinuierlicher und diskontinuierlicher Entmischung: letztere bezeichnet Entmischungsvorgänge, die an einer laufenden Reaktionsfront stattfinden.

Bei homogener Entmischung werden zwei Bereiche unterschieden - bei niedriger Übersättigung findet die Entmischung durch Bildung von Keimen mit Konzentrationen nahe der Gleichgewichtskonzentration statt, bei hoher Übersättigung können sich spontan jegliche Konzentrationsfluktuationen aufschaukeln, was als spinodale Entmischung bezeichnet wird.

Die Unterscheidung zwischen spinodaler Entmischung und KBW wird klarer, wenn man den im Kapitel über Diffusion eingeführten thermodynamischen Faktor noch einmal betrachtet:

$\begin{displaymath} \tau={\partial \log a\over\partial\log\nu_B}= \nu_B{\parti... ...tial\nu_B}= \nu_A\cdot\nu_B{\partial^2 f\over\partial\nu_B^2} \end{displaymath}$

(7.1)

**Abbildung:** Die Dichte der freien Enthalpie der B-Atome im Modell der regulären Lösung für die gleichen Größen der Paarvertauschungsenergie $\varepsilon$ wie in Abb. (5.5)
$\begin{figure}\mbox{ \parbox[b]{8.cm}{\psfig{figure=bilder/freie_energie.ps,width=7.5cm,angle=-90}}\hspace{.5cm} \parbox[b]{5.cm}{ }}\end{figure}$

Er ändert sein Vorzeichen demnach genau an den Wendepunkten der Dichte der freien Enthalpie.

Bei $\tau< 0$ findet eine Bergaufdiffusion statt, d.h. daß, wie man an der Skizze sieht, jede noch so kleine Fluktuation der Konzentration mit einem Gewinn an freier Energie verknüpft ist. Außerhalb der Spinodalen jedoch muß ein gewisser Konzentrationshub aufgebracht werden, um freie Energie zu gewinnen.