Erstarrungsthermodynamik von binären Legierungen

Der stabile Zustand eines binären Systems bei konstanter Temperatur und konstantem Druck ist derjenige mit der niedrigsten freien Gibbs-Energie. Die Phasenstabilität kann bestimmt werden, indem man die Schwankungen der freien Gibbs-Energie in verschiedenen möglichen Phasen mit der Zusammensetzung und der Temperatur versteht. Eine flüssige Lösung kühlt auf eine Liquidustemperatur ab, wodurch sich eine feste Phase abscheidet. Bei dieser festen Phase kann es sich um eine nahezu reine Komponente, eine feste Lösung mit ähnlicher oder unterschiedlicher Zusammensetzung oder um einen chemischen Komplex handeln, der durch die Reaktion mehrerer Komponenten entstanden ist. Die Zusammensetzung der festen Phase, die sich im Gleichgewicht mit der flüssigen Lösung befindet, minimiert die Gibbs'sche freie Energie des Systems. Wenn flüssige Lösungen über den gesamten Zusammensetzungsbereich stabil sind, ist die freie Gibbs-Energie der flüssigen Zustände geringer als die jeder festen Phase. Umgekehrt ist die freie Gibbs-Energie fester Zustände immer niedriger als die der flüssigen Phasen.