粉末液相燒結

粉末液相燒結(liquidphasesinteringofpowder)具有兩種或多種組分的金屬粉末或粉末壓坯在液相和固相同時存在狀態下進行的粉末燒結。此時燒結溫度高于燒結體中低熔成分或低熔共晶的熔點。由于物質通過液相遷移比固相擴散要快得多，燒結體的致密化速度和最終密度均大大提高。液相燒結工藝已廣泛用來制造各種燒結合金零件、電接觸材料、硬質合金和金屬陶瓷等。

類型根據燒結過程中固相在液相中的溶解度不同，液相燒結可分為3種類型。(1)固相不溶于液相或溶解度很小，稱為互不溶系液相燒結。如w-Cu、w-Ag等假合金以及A1₂O₃-Cr、Al₂O₃一Cr-Co—Ni、A1₂O₃一Cr—W、BeO一Ni等氧化物-金屬陶瓷材料的燒結。(2)固相在液相中有一定的溶解度，在燒結保溫期間，液相始終存在，稱為穩定液相燒結。如Cu—Pb、w—Cu—Ni、WC一Co、TiN一Ni等材料的燒結。(3)因液相量有限，又因固相大量溶入而形成固溶體或化合物，使得在燒結保溫后期液相消失，這類液相燒結稱為瞬時液相燒結。如Fe—Cu(<10％)、Fe—Ni—Al、Ag—Ni、Cu—Sn等混合粉末材料的燒結。

條件液相燒結能否順利完成，達到完全致密化，主要決定于同液相性質有關的3個基本條件：(1)液相對固相顆粒表面的潤濕性要好，其潤濕角口<90。，最好是接近于零度。任何有利于提高液相對固相潤濕性的措施都有利于液相燒結。(2)固相在液相中有一定的溶粉fen解度，而液相在固相中的溶解度很小，或者不溶解。(3)液相要有一定的數量。一般以冷卻時能填滿固相顆粒間的間隙為限。通常以20%~50%(體積分數)為宜。

致密化過程大致可分為3個階段。(1)液相生成和顆粒重排。當液相生成后，因液相潤濕固相，并滲入顆粒間隙，如果液相量足夠，固相顆粒將完全被液相包圍而近似于懸浮狀態，在液相表面張力作用下發生位移、調整位置，從而達到最緊密的排列。在這一階段，燒結體密度增加迅速。(2)固相溶解和析出。由于固相顆粒大小不同、表面形狀不規整、顆粒表面備部位的曲率不同，溶解于液相的平衡濃度不相等，由濃差引起顆粒之間和顆粒不同部位之間的物質遷移也就不一致。小顆粒或顆粒表面曲率大的部位溶解較多；另一方面，溶解的物質又在大顆粒表面或其有負曲率的部位析出。結果是固相顆粒外形逐漸趨于球形或其他規則形狀，小顆粒逐漸縮小或消失，大顆粒長大，顆粒更加靠攏。但因在此階段充分進行之前，燒結體內氣孔已基本消失，顆粒間距已很小，故致密化速度顯著減慢。(3)固相骨架形成。液相燒結經過上述兩階段后，固相顆粒相互靠攏，顆粒間彼此粘結形成骨架，剩余的液相充填于骨架的間隙。此時以固相燒結為主，致密化速度顯著減慢，燒結體密度基本不變。