按照烧结时是否出现液相,可将烧结分为两类固相烧结和液.ppt

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1、按照烧结时是否出现液相，可将烧结分为两类：固相烧结和液相烧结。固相烧结是指烧结温度下基本上无液相出现的烧结，如高纯氧化物之间的烧结过程。液相烧结是指有液相参与下的烧结，如多组分物系在烧结温度下常有液相出现。第五节粉末烧结工艺一、液相烧结液相烧结（LiquidPhaseSintering，简写为LPS）是指在烧结包含多种粉末的坯体中，烧结温度至少高于其中的一种粉末的熔融温度，从而在烧结过程中而出现液相的烧结过程。优点：１）提高烧结驱动力。２）可制备具有控制的微观结构和优化性能的陶瓷及金属复合材料；粉末压坯仅通过固相烧结难以获得很高的密度，如果在烧结温度下，低熔组元熔化或形成低熔共晶物，那么

2、由液相引起的物质迁移比固相扩散快，而且最终液相将填满烧结体内的孔隙，因此可提高得密度、增强烧结产品机械性能。液相烧结能否顺利完成(致密化进行彻底)，取决于同液相性质有关的三个基本条件:1．润湿性当液相润湿固相时，在接触点A用杨氏方程表示平衡的热力学条件为:完全润湿时，θ=0o；完全不润湿时，θ>90o；部分润湿的状态，0o<θ<90o液相烧结需满足的润湿条件就是润湿角θ<90；如果θ＞90，烧结开始时液相即使生成，也会很快跑出烧结体外，称为渗出。发生渗出，烧结合金中的低熔组分特大部分损失掉，使烧结致密化过程不能顺利完成。液相只有具备完全或部分润湿的条件，才能渗入颗粒的微孔和裂隙甚至晶粒间

3、界。固相界面张力γss取决于液相对固相约润湿，平衡时：二面角愈小时，液相渗进固相界面愈深。2、溶解度固相在液相中有一定溶解度是液相烧结的又一条件，因为：(1)固相有限溶解于液相，可借助液相填补固相颗粒表面的缺陷改善润湿性；(3)促进物质迁移；(4)熔在液相中的组分，冷却时如能再析出，陷和颗粒间隙，从而增大固相颗粒分布的均匀性。溶解度过大会使液相数量太多，也对烧结过程不利，形成无限互溶固溶体的合金，液相烧结因烧结体解体而根本无法进行。如果固相溶解于液相形成脆性相，也不宜于采用液相烧结。液相烧结应以液相填满固相颗粒的间隙为限度。烧结开始，颗粒间孔隙较多，经过一段液相烧结后，颗粒重新排列并且有

4、一部分小颗粒溶解，使孔隙被增加的液相所填充，孔隙相对减小。一般认为，液相量以不超过烧结体体积的35％为宜。超过时不能保证产品的形状和尺寸；过少时烧结体内将残留一部分不被液相填充的小孔，而且固相颗粒也将因直接接触而过分烧结长大。3、液相数量液相烧结不同阶段的示意图(O:熔化;Ⅰ:重排;Ⅱ:溶解-沉淀;及Ⅲ:固相烧结)液相烧结过程（1）颗粒重排（ParticlesRe-arrangement）在液相烧结过程中，颗粒间的液相膜起润滑作用。颗粒重排向减少气孔的方向进行，同时减小系统的表面自由能。当坯体的密度增加时，由于周围颗粒的紧密接触，颗粒进一步重排的阻力增加，直至形成紧密堆积结构。（2）溶解

5、-沉淀（disolvation–precipitation）物质迁移的三个路径，1：溶质的外扩散(□);2和4：溶解物组分(○和△)向晶粒接触区域流动;3：在接触区域的溶解-再沉淀。（3）固相烧结阶段经过前面两个阶段，颗粒相互靠拢，在颗粒接触表面同时产生固相烧结，使颗粒彼此粘合，形成坚固的固相骨架，而剩余液相则充填于骨架的间隙。此阶段以固相烧结为主，致密化已显著减慢。WC—Co硬质合金的液相烧结WC—Co硬质合金是液相烧结的典型例子：(1)Co对Wc完全润湿(θ→0)；(2)WC在Co中部分溶解；(3)烧结温度超过Co的熔点，而液相在WC中不溶解，故保温阶段始终存在液相。工业合金含Co量

6、为3％一25％(重量)，在过共晶相区。烧结温度随合金物含量增高而降低，一般在1350~1480℃范围内。WC在Co中的溶解度随温度升高而增大，在700~750℃，以Co为基的γ固溶体中含Wc约1.5％(原子)，1000℃时约4％(原子)，共晶温度下约10％(原子)(~22％重量)。Co在Wc中溶解度极低。（1）预烧及升温阶段为低于共晶温度的固相烧结。超过500℃之后，在Co颗粒之间以及Co与Wc颗较之间开始发生烧结，压坯强度已有增加；约1000℃时，Wc开始向Co中迅速扩散，并随温度继续升高而加快。（2）达到共晶温度γ相与Wc发生共晶反应，生成液相，如充分保温达到完全平衡相应全部进入液相

7、，但仍有大量WC固相存在，作为烧结体的骨架。（3）继续升温到烧结温度及保温阶段超过共晶温度继续升温，有更多WC溶解列液相中，液相数量剧增；保温过程中，WC继续溶解到液相中，继续保温只发生WC通过液相的溶解和再析出过程，WC晶粒逐渐长大，而两相的成分和比例都维持不变。（4）保温完成后冷却从液相中析出WC，液相数量减少，至共晶温度时液相成分开始析出γ，并同时结晶出共晶组织；低于共晶温度冷却后，共晶中γ相不断析出二次WC晶体，有些附在原来