Intermetallische Phase

Eine intermetallische Phase (auch intermetallische Verbindung) ist eine chemische Verbindung aus zwei oder mehreren Metallen.

Im Unterschied zu Legierungen zeigt die intermetallische Phase Gitterstrukturen, die sich von denen der konstituierenden Metalle unterscheiden (sog. Überstrukturen). Die Gitterbindung der unterschiedlichen Atomarten ist eine Mischform aus einer überwiegend metallischen Bindung und geringeren Anteilen anderer Bindungsarten (kovalente Bindung, Ionenbindung), wodurch diese Phasen besondere physikalische und mechanische Eigenschaften aufweisen.

Intermetallische Verbindungen sind sehr häufig hart, d. h. sie weisen eine hohe Härte, Sprödigkeit und Festigkeit auf und sind in der Regel auch chemisch recht beständig (gute Korrosionsbeständigkeit). Des Weiteren zeichnen sie sich durch einen hohen Schmelzpunkt und ihren hohen elektrischer Widerstand aus, der ist meist eine Größenordnung höher liegt, als jener der reinen Übergangsmetalle.

Es gibt intermetallische Verbindungen mit stöchiometrischer Zusammensetzung gemäß den üblichen Wertigkeiten der Metalle und es gibt intermetallische Phasen, die mehr oder weniger ausgedehnte Homogenitätsbereiche im Phasendiagramm (Zustandsschaubild) besitzen. Ein Homogenitätsbereich, auch Phasenbreite genannt, gibt dabei die Grenzen an, zwischen denen das Mengenverhältnis der verschiedenen Metalle variieren kann.

Die wichtigsten intermetallischen Phasen sind:

  • Laves-Phasen (Typ AB2, z. B. CaMg2)
  • Heusler-Phasen (ABC, A2BC, z. B. Cu2MnAl)
  • Zintl-Phasen (Typ AB, zwischen Alkali- oder Erdalkalimetallen und elektronegativen Elementen der 13. Bis 16. Hauptgruppe, z. B. NaSi)
  • Hum-Rothery-Phasen, Charakteristikum ist die feste Valenzelektronenkonzentration (α-, β-, ψ-, δ-Messing, siehe Bild 1)

Höherlegierte Bronze- und auch Messinglegierungen bestehen aus intermetallischen Phasen, die allerdings hier bei verschiedenen Mischungsverhältnissen in unterschiedlicher Ausprägung entstehen können (Beispielsweise Cu3Sn und Cu3Sn5). Wird das passende Mischungsverhältnis nicht exakt erreicht, so bilden sich klassische Legierungen, allerdings aus den verschiedenen intermetallischen Phasen, die dem Mischungsverhältnis am nächsten liegen.

Weiterführende Literatur:
Eisennadeln

Literatur:
Gottstein G., Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007.

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