液相烧结机制
一、液相烧结的定义及其分类
定义:
凡有液相参加的烧结过程称为液相烧结。由于粉末中总含有少量杂质,因而大多数材料在烧结中都会或多或少地出现液相,即使在没有杂质的纯固相系统中,高温下还会出现“接触"熔融现象因而纯粹的固态烧结实际上不易实现,在无机材料制造过程中,液相烧结的应用范围很广泛,如长石质瓷,水泥熟料、高温材料(如氮化物,碳化物等都采用液相烧结原理。液相烧结与固态烧结的共同之点是烧结的推动力都是表面能,烧结过程也是由颗粒重排、气孔充填和晶粒生长等阶段组成。不同点是由于流动传质速率比扩散传质快,因而液相烧结致密化速率高,可使坯体在比固相烧结温度低得多的情况下获得致密的烧结体,此外液相烧:结过程的速率与液相数量.液相性质(粘度和表面张力等)液相与固相润湿情况,固相在液相中的溶解度等等有密切的关系,因此影响液相烧结的因素比固相烧结更为复杂,为定量研究带来困难。
分类
:
1瞬时液相烧结tra
sie
tliquidphasesi
teri
g在烧结中、初期存在液相,后期液相消失的烧结过程特点:烧结中初期为液相烧结,后期为固相烧结。液相数量取决于成分(低熔点组分的含量)、升温速度、粉末颗粒的粒度。提高瞬时液相烧结过程中的液相数量可采用提高低熔点组分含量升温速度快,高熔点组分颗(与液相接触面积小,减小扩散面积)。3熔浸i
filtratio
多孔骨架的固相烧结和低熔点金属渗入骨架后的液相烧结过程前期为固相烧结,后期为液相烧结。4超固相线液相烧结:液相在粉末颗粒内形成是一种在微区范围内较普通液相烧结更为均匀的烧结过程。
二、液相烧结技术的优缺点
优点:
1加快烧结速度:
fa液相的形成加快了原子迁移速度。b在无外压的情况下,毛细管力的作用加快坯体的收缩c液相的存在降低颗粒间的摩擦有利于颗粒重排列。2晶粒尺寸可以通过调节液相烧结工艺参数加以控制,便于优化显微结构和性能3可制得全致密的PM材料或制品,延伸率高。4粉末颗粒的尖角处优先溶于液相,易于获得有效的颗粒间填充不足之处:变形(distortio
,slumpi
g)。当烧结坯体液相数量过大或混合粉的粒度、混合不均匀时,易出现变形收缩大,尺寸精度控制困难。
三、液相烧结阶段和烧结机构
当烧结温度高于液相组分的熔点或共晶点时,液相形成在毛细力的作用下,液相发生流动并孔隙空间。1液相的形成与颗粒重排液相的形成与颗粒重排,同时,毛细力作用也导致固相颗粒受力不平衡使颗粒产r