Bei der Erstarrung von Legierungen heißt das Verhältnis k = Cs/CL der Konzentrationen des gelösten Elements in fester und flüssiger Phase an der Phasengrenze fest–flüssig Gleichgewichtsverteilungskoeffizient. Welche Aussage trifft für einen Fall wie Al-Cu-Legierungen zu, bei dem k etwa 0,17 beträgt?

Lösung: B. Der Festkörper nimmt nur etwa das 0,17-Fache des gelösten Elements der Schmelze auf, daher wird es in die Schmelze vor der Front abgegeben, und die zuletzt erstarrenden Bereiche sind am reichsten daran

k ist das Verhältnis der Zusammensetzungen von Solidus- und Liquiduslinie bei derselben Temperatur im Zustandsdiagramm; in Systemen, in denen Liquidus- und Soliduslinie beide zur Seite mit mehr gelöstem Element hin abfallen, ist k < 1. Der erste Mischkristall einer Al-4 % Cu-Legierung enthält nur etwa 0,17 × 4 = 0,68 % Cu; das überschüssige gelöste Element wird an die Schmelze abgegeben, die sich allmählich anreichert. Daher sind die Dendritenkerne verarmt, und die zuletzt erstarrenden interdendritischen Bereiche und Korngrenzen sind angereichert. Dass die zuerst erstarrten Bereiche am reichsten sind, gilt für k > 1. k ist kein Verhältnis von Diffusionskoeffizienten, und weil die Diffusion im Festkörper langsam ist, verschwinden die Konzentrationsunterschiede nach der Erstarrung nicht von selbst; zum Homogenisieren ist eine Wärmebehandlung nötig. Je weiter k von 1 entfernt ist, desto stärker ist die Seigerung; das Zonenschmelzen nutzt diese Eigenschaft.