Intermetallische Phasen (Intermetallics) sind geordnete atomare Strukturen, die aus zwei oder mehr Metallen (bzw. einem Metall und einem Halbmetall) mit näherungsweise fester stöchiometrischer Zusammensetzung bestehen. Im Gegensatz zu substitutionellen Mischkristallen mit kontinuierlichen Löslichkeitsbereichen zeigen intermetallische Verbindungen häufig enge Homogenitätsbereiche und charakteristische Kristallstrukturen (z.B. B2, L1₂, DO₃, γ-TiAl-Typ).

Struktur und Bindung: Die Bindung ist typischerweise stark kovalent‑metallisch bis teilweise ionisch geprägt. Die resultierende Ordnung führt zu Anomalien in den mechanischen, thermischen und elektronischen Eigenschaften, etwa ausgeprägter Sprödigkeit bei Raumtemperatur kombiniert mit hoher Warmfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Beispiele sind Nickelaluminide (Ni₃Al, NiAl), Gamma-Titanaluminide (γ-TiAl) und Eisenaluminide (FeAl, Fe₃Al).

Thermodynamik und Phasendiagramme: Intermetallische Phasen erscheinen in binären oder multikomponentigen Phasendiagrammen als eigenständige Phasenfelder. Sie können als stoichiometrische Verbindungen oder als intermetallische Systeme mit begrenztem Zusammensetzungsintervall auftreten. Ihre Stabilität wird durch Gibbs-Energie-Minimierung, häufig unter Berücksichtigung geordneter und ungeordneter Zustände, beschrieben.

Mikrostruktur und Ausscheidungen: In vielen technisch wichtigen Legierungen treten intermetallische Ausscheidungen als disperse Teilchen auf, etwa L1₂-Ni₃(Al,Ti) in Nickelbasis-Superlegierungen oder Cu–Al-Mischverbindungen in Aluminium- und Kupferlegierungen. Sie erhöhen durch Ausscheidungshärtung die Hochtemperaturfestigkeit und Kriechbeständigkeit, beeinflussen aber auch Duktilität und Rissausbreitung.

Anwendungen: Aufgrund ihrer hohen Schmelzpunkte, Warmfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit sind intermetallische Verbindungen Schlüsselbestandteile in Turbinenwerkstoffen, Leichtbauintermetalliden (z.B. γ-TiAl) und korrosionsbeständigen Hochtemperatursystemen. Forschungsfokus liegt auf Legierungsdesign, Defektchemie und Textursteuerung zur Verbesserung der oft limitierenden Raumtemperaturduktilität.