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1、液相燒結(jié)機制一、液相燒結(jié)的定義及其分類定義：凡有液相參加的燒結(jié)過程稱為液相燒結(jié)。rti于粉末中總含有少量雜質(zhì)，因而大多數(shù)材料在燒結(jié)中都會或多或少地出現(xiàn)液相，即使在沒有雜質(zhì)的純固相系統(tǒng)中，高溫下還會出現(xiàn)“接觸“熔融現(xiàn)象因而純粹的固態(tài)燒結(jié)實際上不易實現(xiàn)，在無機材料制造過程中，液相燒結(jié)的應用范圍很廣泛，如長石質(zhì)瓷，水泥熟料、高溫材料（如氮化物，碳化物等都采用液相燒結(jié)原理。液相燒結(jié)與固態(tài)燒結(jié)的共同Z點是燒結(jié)的推動力都是表面能，燒結(jié)過程也是由顆粒重排、氣孔充填和晶粒生長等階段組成。不同點是由于流動傳質(zhì)速率比擴散傳質(zhì)快，因而液
2、相燒結(jié)致密化速率高，可使坯體在比固相燒結(jié)溫度低得多的情況下獲得致密的燒結(jié)體，此外液相燒：結(jié)過程的速率與液相數(shù)量.液相性質(zhì)（粘度和表面張力等）液相與固相潤濕情況，固相在液相屮的溶解度等等有密切的關(guān)系，因此影響液相燒結(jié)的因素比固相燒結(jié)更為復雜，為定量研究帶來困難。分類：1.瞬時液相燒結(jié)（transientliquidphasesintering）在燒結(jié)中、初期存在液相,后期液相消失的燒結(jié)過程特點：燒結(jié)中初期為液相燒結(jié)，后期為固相燒結(jié)。液相數(shù)量取決于成分（低熔點組分的含量）、升溫速度、粉末顆粒的粒度。提高瞬時液相燒結(jié)過程
3、中的液相數(shù)量可采用提高低熔點組分含量升溫速度快，高熔點組分顆（與液相接觸面積小，減小擴散面積）。3熔浸（infiltration）多孔骨架的固相燒結(jié)和低熔點金屬滲入骨架后的液相燒結(jié)過程前期為固相燒結(jié)，后期為液相燒結(jié)。4?超固相線液相燒結(jié)：液相在粉末顆粒內(nèi)形成，是一種在微區(qū)范圍內(nèi)較普通液相燒結(jié)更為均勻的燒結(jié)過程。二、液相燒結(jié)技術(shù)的優(yōu)缺點優(yōu)點：1）加快燒結(jié)速度:a液相的形成加快了原子遷移速度。b在無外壓的情況下，毛細管力的作用加快坯體的收縮c液相的存在降低顆粒間的摩擦有利于顆粒重排列。2）晶粒尺寸可以通過調(diào)節(jié)液相燒結(jié)工
4、藝參數(shù)加以控制，便于優(yōu)化顯微結(jié)構(gòu)和性能3）可制得全致密的P/M材料或制品，延伸率高。4）粉末顆粒的尖角處優(yōu)先溶于液相，易于獲得有效的顆粒間填充不足之處：變形（distortion,slumping）。當燒結(jié)坯體液相數(shù)量過大或混合粉的粒度、混合不均勻時,易11!現(xiàn)變形收縮大，尺寸精度控制困難。三、液相燒結(jié)階段和燒結(jié)機構(gòu)當燒結(jié)溫度高于液相組分的熔點或共品點時，液相形成在毛細力的作用下，液相發(fā)生流動并孔隙空I'可。1?液相的形成與顆粒重排液相的形成與顆粒重排，同時，毛細力作用也導致固相顆粒受力不平衡使顆粒產(chǎn)生移動和轉(zhuǎn)調(diào)整
5、位置使壓制狀態(tài)的固相顆粒的相對位置發(fā)生變化,達到最佳的填充狀態(tài)（緊密堆積）燒結(jié)坯發(fā)分致密化，液相流動與顆粒重排為液相燒結(jié)的主導致密化機理液相的數(shù)量主要取決于合金成分和溫度（尤英是有限互溶體系），對于組元I'可存在固態(tài)下互擴散現(xiàn)象的液相燒結(jié)體系（如Fe-Cu）,數(shù)量與升溫速度有關(guān)，速度愈快，低熔組分來不及向固相擴散，液相數(shù)量相對增加。致密化速度述方程表示：d（AL/Lo）/dt=P.w/（2Rc.n）；P-毛細壓力；P=2YLCO（）/dW-液膜厚度；「液相的粘度；Rc-有效毛細管半徑，與顆粒尺寸成正比細的固相顆粒有
6、利于提高致密化速度。d?固相顆分離度，與液膜厚度相當。2?溶解■再析出階段固相在液相中具有一定溶解度的LPS體系，化學位差異，化學位高的部位將發(fā)生優(yōu)先溶解并近的液相屮形成濃度梯度，發(fā)生固相原子等在液相屮的擴散和宏觀的馬攣哥尼流動，在化學位低位析出?；瘜W位高的區(qū)域，顆粒突起或尖角處，細顆粒發(fā)牛細顆粒和顆粒尖角處的優(yōu)先溶解，化學位的部位，顆粒的凹陷處和大顆粒表面。溶解在液相中固相組分的原子在這些部位析出其結(jié)果是：固相顆粒表而光滑化和球化降低顆粒重排列，阻力有利于顆粒間的重排進一步提密化效果，小顆粒的溶解速度為，dr/d
7、t=2DCyLVQ（r-R）/（kTr2R）r分別為大小晶粒的半徑Q—固相組分的原子體積D—固相組分在液相中的擴散系數(shù)C—固相組分在液相中的平衡溶解度這一階段的致密化可表示為：（△L/Lo）3=Cl.t（擴散控制過程）（△L/Lo）2二C2.t（溶解控制過程）其中Cl,C2為與燒結(jié)有關(guān)的常數(shù)。3?固相燒結(jié)與晶粒粗化階段相對上述兩階段，這一過程進行速度較慢，主要發(fā)生固相顆粒的接觸平直化和晶粒長大現(xiàn)象形成的剛性骨架阻礙致密化，非接觸區(qū)則發(fā)生球化現(xiàn)象（液相數(shù)量較少）。拓撲結(jié)構(gòu)要求由溶解■再過程造成的晶粒長大現(xiàn)象0stwa
8、ld熟化，擴散控制的無限固溶體的LPS,晶粒長大方程G3—Go3=界血反應控制的無限固溶體的LPS,品粒長大方程G2—Go2=K2t,Go為初始晶粒尺寸，超細晶粒米晶YG合金WC晶粒尺寸的控制，阻止WC晶粒在燒結(jié)過程小的粗化WC晶粒長大機制（出現(xiàn)液相溶解?再析出，抑制WC晶粒的溶解和干擾液態(tài)鉆相屮的W,C原子在WC晶粒上的析出晶粒長大抑制碳化物°四、液相燒結(jié)
