鎢合金液相燒結技術液相燒結條件是溶解度、潤濕性，典型類型是鎢合金。
基本介紹
- 中文名：鎢合金液相燒結技術
- 液相燒結條件：溶解度、潤濕性
- 性質：化學技術
- 典型類型：鎢合金
簡介,液相燒結條件,液相燒結機制,
簡介
鎢合金由高熔點的鎢相和具有較低熔點的γ相（Ni-Cu、Ni-Fe等）兩相組成，兩相熔點相差很大（鎢相熔點為3410攝氏度，γ相的熔點較低），因此鎢合金是一種典型的液相燒結合金。在液相燒結中，固相在液相中的溶解度、固相與液相的界面能（即液相對固相的潤濕性）以及液相沿固-固晶界的滲透性在很大程度上影響燒結速度和顯微組織的變化。工藝參數如顆粒尺寸、燒結溫度、燒結時間、燒結氣氛和壓坯密度對材料的性能也有較大影響。
液相燒結條件
溶解度
固相在液相中要有一定的溶解度。一定的溶解度有利於改善液相對固相的濕潤性，使液相量增加，而且固相可藉助於液相進行物質遷移，改善相分布的均勻性。
潤濕性
液相對固相的潤濕性由固相、液相的比表面能及固-液兩相的界面能所決定。
當潤濕角等於0度時，液相對固相完全潤濕；
當潤濕角大於90度時，液相對固相不潤濕；
當潤濕角在0~90度之間時，液相對固相部分潤濕。
液相燒結機制
經典的液相燒結認為液相燒結的動力來自於液相表面張力和固-液界面張力。液相燒結分為三個階段：液相生成與顆粒重排階段，溶解-析出階段，固相骨架形成和晶粒長大階段。
1、 液相生成與顆粒重排階段。此階段最短。首先，當溫度升高到某一溫度時，混合粉末體中的低熔點組元產生液相。隨著液相的生成產生毛細管力，促使粉末體發生快速緻密化。系統表面能的降低是空隙消除的驅動力。顆粒重排時，在毛細管力的作用下，壓坯類似於黏流固體。隨空隙消除黏流液體的黏度提高，緻密化迅速下降。顆粒重排階段的緻密化程度取決於液體數量、顆粒尺寸、固體在液體中的溶解度。在此階段，如果液相數量足夠多，壓坯可以完全緻密。據估計，保證重排階段發生完全緻密化的液相量為35%。但過高的壓坯密度或顆粒形狀部規則，會導致在加熱時產生固體顆粒接觸，因而對重排階段的緻密化產生阻礙作用。
2、 溶解-析出階段。隨著重排階段緻密化速度的變慢，溶解和擴散效應漸漸成為主導，標誌著液相燒結已進入溶解-析出階段。在此階段，固相向液相中溶解。溶解度與顆粒大小有很大關係，小顆粒優先在液相中溶解，隨顆粒尺寸溶解的小顆粒通過擴散產生物質遷移而沉析在大顆粒的表面上。溶解-析出的一個結果是產生顆粒粗化長大，此過程又成為Ostwald ripening(即Ostwald長大機制)，同時溶解-析出導致進一步緻密化。
在溶解-析出階段後期，隨著擴散的進行，晶粒產生合併、聚集，晶粒形狀發生改變和協調，從而導致空隙的消除。液相數量根據擴散距離和晶粒形狀協調適應而對溶解-析出產生影響。此時，固相在液相中的溶解度和擴散產生的物質遷移都很重要，晶粒形狀取決於固-液、固-固界面能、液相數量和固相表面的晶粒取向。此時，鎢晶粒產生平滑和球化以減少固-液界面能，空隙界面能降低，空隙得以消除。
3、固相骨架形成和晶粒長大階段。經過前兩個階段，顆粒互相靠攏，在顆粒接觸表面同時產生固相燒結，形成牢固的固相骨架。在此階段，緻密化較慢，固相骨架形成阻礙顆粒重排，而且固相擴散效應會使晶粒進一步長大。如果坯塊中含有氣體而不能逸出來，會使殘餘空隙進一步長大甚至產生坯塊膨脹。因此，燒結時間過長會使合金性能降低。
