Mischbarkeit bezeichnet in der Werkstoffkunde die Fähigkeit zweier oder mehrerer Komponenten, eine einphasige, homogene Phase zu bilden. Im festen Zustand ist damit typischerweise die Bildung fester Lösungen in Metallen, Legierungen, Keramiken oder Polymeren gemeint; im flüssigen Zustand die vollständige Durchmischung von Schmelzen oder Lösungen ohne Phasenseparation.

Thermodynamisch wird die Mischbarkeit durch die molare freie Mischungsenthalpie ΔG_mix beschrieben. Vollständige Mischbarkeit über den gesamten Konzentrationsbereich liegt vor, wenn ΔG_mix bei gegebener Temperatur für alle Zusammensetzungen negativ ist. Positive Beiträge zur Mischungsenthalpie (z.B. durch ungünstige Wechselwirkungen oder Gitterverzerrungen) können dazu führen, dass ΔG_mix in bestimmten Konzentrationsbereichen positiv wird. Es entstehen dann Mischbarkeitslücken, die im Phasendiagramm als zweiphasige Gebiete mit Koexistenz unterschiedlicher Zusammensetzungen erscheinen.

Die Analyse der Mischbarkeit erfolgt häufig mittels binärer oder multikomponentiger Phasendiagramme, CALPHAD-Thermodynamik und molekularer Modellierung. In metallischen Systemen ist die Kenntnis der Mischbarkeit entscheidend für Legierungsdesign, Ausscheidungshärtung und die Vermeidung unerwünschter Entmischung. In Polymer- und Keramiksystemen bestimmt sie Mikrostruktur, Glasübergang, mechanische Eigenschaften und Transportphänomene.

Experimentell werden Miscibilitäten u.a. über Röntgen- und Neutronenstreuung, mikroskopische Methoden, Dilatometrie und thermische Analyse (DSC, DTA) charakterisiert. Das gezielte Einstellen oder Umgehen von Mischbarkeitslücken ist ein zentrales Werkzeug, um maßgeschneiderte Mikrostrukturen und damit Funktionseigenschaften von Werkstoffen zu entwickeln.