-液相烧结

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
材料的烧结----液相烧结
液相烧结：凡是有液相参与的烧结过程称为液相烧结。

液相烧结的主要传质方式有：流动传质、溶解-沉淀传质等。

1、液相烧结的特点
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、气孔填充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快，因而液相烧结的致密化速率高，可使坯体在比固态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的数量、液相性质（粘度、表面张力等）、液相与固相的润湿情况、固相在液相中的溶解度等有密切的关系。

2、流动传质
粘性流动：在高温下依靠粘性液体流动而致密化是大多数硅酸盐材料烧结的主要传质过程。

在液相烧结时，由于高温下粘性液体(熔融体)出现牛顿型流动而产生的传质称为粘性流动传质(或粘性蠕变传质)。

粘性流动初期的传质动力学公式：
式中r 为颗粒半径；x 为颈部半径；η为液体粘度；γ为液-气表面张力，t 为烧结时间。

适合粘性流动传质全过程的烧结速率公式：
式中θ为相对密度。

塑性流动：当坯体中液相含量很少时，高温下流动传质不能看成是纯牛顿型流动，而是属于塑性流动类型。

也即只有作用力超过其屈服值(f)时，流动速率才与作用的剪切应力成正比。

此时传质动力学公式改变为:
式中η是作用力超过f 时液体的粘度；r 为颗粒原始半径。

3、溶解- 沉淀传质。

液相烧结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，因此可获得密度高、性能好的烧结产品。

液相烧结的应用极为广泛，如制造各种烧结合金零件、电触头材料、硬质合金及金属陶瓷材料等。

液相烧结可得到具有多相组织的合金或复合材料，即由烧结过程中一直保持固相的难熔组分的颗粒和提供液相(一般体积占13％一35％)的粘结相所构成。

固相在液相中不溶解或溶解度很小时，称为互不溶系液相烧结，如假合金、氧化物—金属陶瓷材料。

另一类是固相在液相有一定溶解度，如Cu —Pb 、W —Cu —Ni 、WC —Co 、TiC —Ni 等，但烧结过程仍自始至终有液相存在。

特殊情况下，通过液相烧结也可获得单相合金，这时，液相量有限，又大量溶解于固相形成固溶体或化合物，因而烧结保温的后期液相消失，如Fe —Cu(Cu ＜8％)、Fe —Ni —A1、Ag —Ni 、Cu —Sn 等合金，称瞬时液相烧结。

一、液相烧结肋条件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．润湿性液相对固相颗粒的表面润湿性好是液相烧结的重要条件之一，对致密化、合金组织与性能的影响极大。

润湿性由固相、液相的表面张力(比表面能)S γ、L γ以及两相的界面张力(界面能) SL γ所决定。

如图5—47所示：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cos S SL L γγγθ=+式中θ——湿润角或接触角。

完全润湿时，0θ=，cos S SL L γγγθ=+式变为S SL L γγγ=+；完全不润湿时，θ＞90，则SL L S γγγ≥+。

图5—47表示介于前两者之间部分润湿的状态，0＜θ＜90。

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。

液相烧结的早期观点：液相的作用主要是一种物理过程，液相出现时由于毛细管压液相的作用主要是种物理过程液相出现时由于毛细管压力的作用，将引起坯体中粉粒或尖凸部分在液相中溶解，通过扩散而在另一部分的淀析；由于润湿作用而使固-液界面能下降。

Ref: 网络课件液相烧结的早期观点：液相的作用主要是一种物理过程，液相出现时由于毛细管压液相的作用主要是种物理过程液相出现时由于毛细管压力的作用，将引起坯体中粉粒或尖凸部分在液相中溶解，通过扩散而在另一部分的淀析；由于润湿作用而使固-液界面能下降。

¾近期的研究发现：近期的研究发现在绝大多数情况下，液相烧结都伴随着不同形式的化学反应。

这种化学反应的作用力远比毛细管压力大，其所引起的体系自由能的下降，也比表面（包括界面）自由能的下降要大几个数量级，的降也表括自的降大个数故有人将这类有反应作用的烧结称之为活化烧结（Activated sintering）。

§3-6 液相与活化烧结一、液相烧结中的物理作用过程前提条件：¾体系中必须具有一定的液相含量；体系中必须具有一定的液相含量¾固相物质在液相中必须具有明显的溶解度；¾液相必须能较好地润湿固相物质。

产生的物理效应：1．润滑效应——液相对固粒的润滑作用，使粉粒之间的摩擦减小，便于粉粒作相对运动，可使成型时留下的内应力下降，粉粒堆集度也有所改善。

2．毛细管压力与粉粒的初次重排当液相能很好润湿固相时，粉粒间的大多数空隙都将被液相填充，形成毛细管状液膜。

直径为0.1-1微米的毛细管在可在般陶瓷粉粒间产生110Mpa左右的压强，如此大的压可在一般陶瓷粉粒间产生1-10Mpa强加上液相的润滑作用，使胚体成型后粉粒重新排布，达到更紧密的空间堆积。

这被称为烧结过程中的初次重排。

5．熟化与外形适应（Ripening with shape accommodation）——奥氏熟化（Ostwald Ripening）d ti）奥氏熟化（O t ld Ri i）在可传质媒介中的颗粒大现象在可传质媒介中的颗粒长大现象。

液相烧结的基本条件一、液相烧结技术的原理液相烧结是一种常用的粉末冶金加工方法，通过加入适量的液相助熔剂，使粉末颗粒在高温下熔结成块状。

液相烧结的基本原理是：当热量作用于粉末堆体时，液相助熔剂在高温下熔化，填充在粉末颗粒之间，形成润湿层。

在润湿层的作用下，粉末颗粒之间发生了扩散和熔结，最终形成致密的块状产物。

二、液相烧结技术的应用液相烧结技术广泛应用于金属、陶瓷和复合材料等领域。

在金属材料方面，液相烧结可以用于制备高性能的工具钢、高速钢、不锈钢等。

在陶瓷材料方面，液相烧结可以制备高纯度的氧化铝、碳化硅、氮化硅等材料。

在复合材料方面，液相烧结可以用于制备金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。

三、液相烧结技术的操作条件1. 温度：液相烧结的温度是影响烧结过程的重要参数。

温度过高会导致颗粒过度生长，烧结过程难以控制；温度过低则会影响烧结体的致密性。

不同材料的烧结温度有所差异，需要根据具体材料进行调控。

2. 压力：适当的压力可以促进粉末颗粒之间的扩散和熔结，提高烧结体的致密性。

压力过大可能导致烧结体变形或产生裂纹，压力过小则会影响烧结效果。

压力的选择应根据具体材料和烧结工艺进行调整。

3. 时间：烧结时间是影响烧结过程的重要因素。

时间过短会导致烧结体致密性不高，时间过长可能使烧结体结构粗化。

烧结时间的选择应综合考虑材料的烧结性能和工艺要求。

4. 液相助熔剂：液相助熔剂是液相烧结过程中的关键因素，它可以降低烧结温度，促进粉末颗粒的熔结。

常用的液相助熔剂有金属、氧化物、硼化物等。

液相助熔剂的选择应根据具体材料的烧结要求进行调整。

四、液相烧结技术的优缺点液相烧结技术具有以下优点：烧结体致密性高，性能稳定；可以制备复杂形状的零件；适用于高温材料和难熔材料。

然而，液相烧结技术也存在一些缺点：烧结过程中易产生气孔、裂纹等缺陷；烧结温度高，能耗较大；烧结过程中易产生气体污染。

总结液相烧结技术是一种重要的粉末冶金加工方法，具有广泛的应用前景。

液相烧结的过程嘿，咱今儿来唠唠液相烧结这档子事儿哈！你想啊，这液相烧结就好比是一场特别的聚会。

一开始呢，各种粉末颗粒就像是一群陌生人，各自有着自己的小脾气和特点。

然后，温度慢慢升高啦，嘿，这就相当于聚会的气氛开始热烈起来了。

这时候呢，有些粉末颗粒就开始变软啦，就好像人在热闹的氛围里变得放松了一样。

接着呀，神奇的事情发生了，出现了液相！这液相就好比是聚会里的调和剂，让这些粉末颗粒能更好地相互接触、融合。

它们在液相的作用下，就像人们在愉快的交流中逐渐熟悉起来，彼此之间的距离越来越近。

粉末颗粒开始重新排列，就如同大家在找自己最合适的位置，想要更好地融入这个集体。

而且啊，这液相还能帮忙填充那些小缝隙呢，就像我们在聚会中会互相照顾那些小细节一样。

随着温度继续保持，这些粉末颗粒就越来越紧密地结合在一起啦，就如同聚会上的人们建立了深厚的友谊。

你说这液相烧结是不是很有意思？就像一场粉末颗粒的大联欢！它们在这个过程中慢慢蜕变，从一堆零散的个体变成了一个坚固的整体。

这可不是随便就能做到的呀，得有合适的条件和过程呢。

咱再想想，要是没有这个液相，那这些粉末颗粒得多难结合在一起呀！就像一群人聚在一起，没有那个能调节气氛的关键人物，那得多尴尬呀。

所以说呀，这液相在其中起到了至关重要的作用。

在实际应用中，我们可得好好把握这个液相烧结的过程呢。

要控制好温度呀，时间呀等等各种因素，不然可就达不到我们想要的效果啦。

就好像聚会要安排得恰到好处，才能让大家都玩得开心、尽兴。

总之呢，液相烧结就是这么一个神奇又有趣的过程，它让那些小小的粉末颗粒有了大作为，变成了有用的材料。

这多了不起呀！你说是不是？它就像是一个魔法，把普通变得不普通，把不可能变成可能！所以呀，咱可得好好研究它，让它为我们的生活带来更多的惊喜和便利呀！。

第六章液相烧结Liquid phase sintering§1 概述1.液相烧结技术的发展首先在陶瓷领域发展起来：最早在7000年前，古人用粘土矿物烧制建筑用砖块瓷器，耐火材料当今的高技术陶瓷广泛采用液相烧结技术制造耐磨陶瓷，压电陶瓷，铁氧体，电子基板及高温结构陶瓷液相烧结在金属加工技术中的应用大约在400年前，古英克斯人加工昂贵的金铂首饰和工艺品现代液相烧结技术的发展开发液相烧结技术是由爱迪生发明的电灯丝（W）所驱动3 阶段a.起初采用铸造WC，由于在冷却过程中存在分解成脆性W2C，WC和石墨相b.采用WC粉末压制在低于2600度烧结，制品仍表现为本质脆性，无工业应用价值c.一战前夕，德国化学家KARL，1922年发明了粘结炭化物拉丝模，并于1923年申请了发明专利标志着现代液相烧结技术成功地应用金属工业中二十世纪二十年代初硬质合金工具材料及稍后的青铜含油轴承的成功的开发三十年代初期（二战前奏），高比重合金的开发与应用为液相烧结奠定了理论基础液相烧结技术发展迅速用以制造高性能的P/M材料如电接触材料、轴瓦材料（Al-Pb）、工具钢、超合金、金刚石-金属复合材料、磁性材料、汽车零部件、航天材料、高温结构陶瓷、电子焊料（soldering paste）等2 液相烧结技术的优、缺点优点：1)加快烧结速度：a 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P/M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（distortion，slumping）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3 液相烧结（liquid phase sintering）的定义和分类：定义：烧结温度高于烧结体系低熔组分的熔点或共晶温度的多元系烧结过程或烧结过程中出现液相的粉末烧结过程统称为液相烧结分类1.瞬时液相烧结(transient liquid phase sintering)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，后期为固相烧结体系：Cu-Sn,Cu-Pb,Ag-Hg,Ag-Ni,Fe-Fe3P,Fe-Cu3P,Fe-Ni-Al、Fe-Cu(<10%)等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粒粗（与液相接触面积小，减小扩散面积）2 稳定液相烧结（persistent liquid phase sintering）烧结过程始终存在液相的烧结过程Insoluble:W-Cu,Ag-W,Cu-WC,Cu-TiB2Soluble:WC-Co,W-Cu(Fe)-Ni,TiC-Ni,Pb-Sn,Fe-Cu(>10%)等3 熔浸(infiltration)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，后期为液相烧结全致密假合金如W(Mo)-Cu（Ag）等复合材料4.超固相线液相烧结(supersolidius liquid phase sintering)：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高碳铁合金，工具钢，粉末超合金,纳米晶复合WC-Co粉末等的烧结§2 液相烧结的条件1.液相必须润湿固相颗粒液相烧结得以进行的前提否则，产生反烧结现象即烧结体系应满足γS=γSL+γLCOSθθ为润湿角当θ=0，液相充分润湿固相颗粒最理想的液相烧结条件当θ>90O，液相被推出烧结体，发生反烧结现象在那些烧结气氛与固相或液相组分间形成稳定氧化物体系易出现如Al-Pb,Cu-Al,Cu-Sn等当0<θ<900，这是普通的液相烧结情况，烧结效果一般可加入合金元素改善液相对固相颗粒的润湿性，促进液相烧结过程润湿角的影响因素：1.烧结温度↑，θ↓主要降低γSL2.润湿是一动态平衡过程，烧结时间适当延长，θ↓；3.添加剂：导致θ↓添加剂能促进固相与液相间的物理溶解和轻微的化学反应TiC-Ni,添加MoW-Cu,添加Ni,Co,Fe4.固相颗粒的表面状态固相颗粒的粗糙度↑，↑固-气界面能液固润湿过程易于进行5.烧结气氛液相或固相氧化膜的形成导致润湿性下降成形剂分解后的残碳2.固相在液相中具有有限的溶解度其结果是：1)有限的溶解可改善润湿性2)增加液相的数量即体积分数，促进致密化3)颗粒表面突出部位的化学位较高产生优先溶解，通过扩散和液相流动在颗粒凹陷处析出，改善固相晶粒的形貌和减小颗粒重排的阻力4)马栾哥尼效应（溶质浓度的变化导致液体表面张力梯度，产生液相流动）有利于液相迁移5)增加了固相物质迁移通道，加速烧结但过高的溶解度导致烧结体的变形和为晶粒异常长大提供条件另外，固相在液相中的过度溶解导致液相粘度增加，降低液相的流动性液相在固相中固溶，造成液相数量减小3.液相数量液相数量的增加有利于液相充分而均匀地包覆固相颗粒减小固相颗粒间的接触机会为颗粒重排列提供足够的空间和降低重排列阻力对致密化有利但过大的液相数量造成烧结体的刚度降低形状保持性（shape retention）下降一般将液相数量控制在35%以内对于那些在液相冷却后形成粗大针状组织的合金体系（如Fe-Al）一般不采用液相烧结若必须采用液相烧结，则严格控制液相的数量及其分布§3 液相烧结阶段和烧结机构(以W-Ni-Cu合金为例)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，液相发生流动并填充孔隙空间1.液相的形成与颗粒重排(formation and particle rearrangement)：同时，毛细力作用也导致固相颗粒受力不平衡使颗粒产生移动和转动，调整位置使压制状态的固相颗粒的相对位置发生变化,达到最佳的填充状态（紧密堆积）烧结坯发生充分致密化液相流动与颗粒重排为液相烧结的主导致密化机理液相的数量主要取决于合金成分和烧结温度（尤其是有限互溶体系）对于组元间存在固态下互扩散现象的液相烧结体系（如Fe-Cu），液相数量与升温速度有关速度愈快，低熔组分来不及向固相扩散，液相数量相对增加致密化速度可下述方程表示：d(△L/Lo)/dt=P.w/(2Rc.η)P-毛细压力；P=2γLCOSθ/dW-液膜厚度；η-液相的粘度；Rc-有效毛细管半径，与颗粒尺寸成正比细的固相颗粒有利于提高致密化速度d -固相颗粒的分离度,与液膜厚度相当2.溶解-再析出阶段（dissolution-reprecipitation）：固相在液相中具有一定溶解度的LPS体系化学位差异，化学位高的部位将发生优先溶解并在附近的液相中形成浓度梯度发生固相原子等在液相中的扩散和宏观的马孪哥尼流动，在化学位低的部位析出化学位高的区域颗粒突起或尖角处，细颗粒发生细颗粒和颗粒尖角处的优先溶解化学位较低的部位颗粒的凹陷处和大颗粒表面溶解在液相中固相组分的原子在这些部位析出其结果是固相颗粒表面光滑化和球化降低颗粒重排列阻力有利于颗粒间的重排进一步提高致密化效果小颗粒的溶解速度为dr/dt=2DCγLVΩ(r-R)/(kTr2R)R、r分别为大小晶粒的半径Ω—固相组分的原子体积D —固相组分在液相中的扩散系数C —固相组分在液相中的平衡溶解度这一阶段的致密化可表示为：(△L/Lo)3=C1.t （扩散控制过程）(△L/Lo)2=C2.t （溶解控制过程）其中C1，C2为与烧结体系有关的常数3 固相烧结与晶粒粗化阶段相对上述两阶段，这一过程进行速度较慢主要发生固相颗粒的接触平直化和晶粒长大现象（形成的刚性骨架阻碍致密化）非接触区则发生球化现象（液相数量较少）拓扑结构要求由溶解-再析出过程造成的晶粒长大现象Ostwald熟化扩散控制的无限固溶体的LPS晶粒长大方程G3—Go3=K1t界面反应控制的无限固溶体的LPS晶粒长大方程 G2—Go2=K2tGo为初始晶粒尺寸超细晶粒或纳米晶YG合金WC晶粒尺寸的控制阻止WC晶粒在烧结过程中的粗化WC晶粒长大机制（出现液相后）溶解-再析出抑制WC晶粒的溶解和干扰液态钴相中的W,C原子在WC晶粒上的析出晶粒长大抑制剂—碳化物A 在液态钴相中溶解度大B 降低体系的共晶温度C 抑制剂组元偏聚WC/Co界面VC,TaC,Cr3C2,NbC等VC和Cr3C2作晶粒长大复合抑制剂钨铬碳化物在WC/Co界面的分布VC在WC/Co界面的分布§4 液相烧结组织特征1.液相的分布：主要取决于液相数量和二面角的大小二面角Φ=0凝固后的液相组分形成连续膜包围固相晶粒0<Φ<120o在固相颗粒间形成液相区，并与多个颗粒相连接Φ>120o形成分立的液相区，并被固相颗粒包围2.固相颗粒的形貌（固相溶解于液相）取决于固相颗粒的结晶学特性（晶面能）价键形式Fe-Cu：Cu大于30%Fe为金属晶体，晶面能接近各向同性各个方向上的析出时机率几乎相同→近球形重合金：W晶体以金属键和离子结合具有一定的方向性高能晶面优先沉积机率↑，→卵形WC-Co合金：WC晶体以共价键和离子键结合具有极强的方向性析出在特定的晶面进行，→多边形互不溶体系：烧结后期，接触后的颗粒间发生晶粒聚合非接触区则基本保持原外形存在残留孔隙§5 液相烧结效果的影响因素1. 粒度1）细颗粒有利于提高烧结致密化速度，便于获得高的最终烧结密度在颗粒重排阶段：提高毛细管力，便于固相颗粒在液相中移动，(尽管会增加颗粒之间的摩擦力和固相颗粒之间的接触机会)在溶解-再析出阶段：强化固相颗粒之间和固相/液相间的物质迁移，加快烧结速度2）细小晶粒的烧结组织有利于获得性能优异的烧结材料2 .颗粒形状颗粒重排阶段初期，颗粒形状影响毛细管力大小形状复杂导致颗粒重排阻力增加球形颗粒有利于颗粒重排形状复杂的固相颗粒降低烧结组织的均匀性，综合力学性能较低在溶解-再析出阶段，颗粒形状的影响较小3. 粉末颗粒内开孔隙降低颗粒间导致颗粒重排的液相数量减小固相颗粒之间的液膜厚度增加固相颗粒之间的接触机会增加颗粒重排阻力4. 粉末的化学计量主要是化合物粉末烧结体系，WC-Co合金缺碳由于形成η相，化合了部分Co，降低液相数量，降低烧结致密化效果缺碳还会导致WC晶粒的不连续长大增碳降低共晶点，相对地提高液相数量，有利于烧结致密化5. 低熔点组元的分布均匀性影响液相的分布聚集区域：液相数量大，收缩快贫化区域：液相数量少降低总体收缩措施减小低熔组元的粉末粒度提高分散度6.低熔组元的含量直接影响液相数量（体积分数）液相体积分数对烧结致密化起着重要的作用7. 压坯密度压坯密度高，固相颗粒的接触程度提高阻碍颗粒重排，阻止致密化对于烧结部件的精度控制，则希望较高的压坯密度8.加热与冷却速度冷却速度决定析出相，影响显微结构和力学性能液相经快速冷却后，形成过饱和固溶体需进行烧结后热处理9.温度与时间温度主要与液相数量、物质扩散速度、润湿性、溶解度、液相粘度等相关联对致密化和晶粒粗化具有显著的影响时间对于在烧结过程中出现的液相，其体积分数大于15%，20分钟就可以实现充分的致密化过长的烧结时间会引起晶粒粗化10.气氛可能引起润湿性的改善（氧化物还原）或劣化（形成氧化膜）封闭气孔阻碍烧结体的致密化真空烧结可消除§6 熔浸Infiltration1.熔浸的定义及特点采用熔点比压坯或烧结坯组分低的金属或合金，在低熔点组分熔点或合金共晶点以上的温度，借熔体的流动性填充其中孔隙空间的烧结方法与普通液相烧结相比较熔浸靠液相从外部直接填充孔隙而实现致密化，不依赖颗粒重排和溶解-再析出过程实现烧结体的致密化特点：烧结初期发生固相烧结，中后期则发生液相烧结2.获得较理想熔浸效果的条件1)坯体形状保持性要求骨架金属的熔点与熔浸剂间的熔点差别要足够大2)坯体孔隙是连通的开孔隙网络结构，孔隙度大于10%3)低的液相粘度和对骨架润湿性良好4)固-液相间在熔浸过程中不形成高熔点的化合物，以避免化合物堵塞液相进入孔隙网络的通道5)最好不存在相互溶解现象：若L→S扩散凝固导致形成瞬时液相，烧结过程进行不充分若S→L形成蚀坑（Crater）或(Erosion)，影响表面质量措施采用该温度下的过饱和成份作熔浸剂6)体系的二面角φ要大于0若φ=0，液相侵蚀固相晶界，引起晶粒分离，导致体积膨胀3 熔浸动力学熔浸深度hh=（2/π）[rpγLtcosθ/（2η）]1/2在实际应用时，2-5min可完成熔浸过程熔浸也是热激活过程，提高温度可加快熔浸速度（降低η）熔浸剂质量的确定熔浸剂的体积与骨架中的孔隙体积相同MI=ρIVP4 熔浸过程常出现的问题表面脏化：熔浸过程对表面脏化十分敏感增大润湿角蚀坑影响部件表面质量尺寸膨胀液相侵入晶界引起分离措施：熔浸剂体积略低于骨架中的孔隙体积§7 超固相线液相烧结Suppersolidus LPS1 与普通稳定液相烧结相似差异采用预合金粉末烧结温度限制在某成份对应的固相线与液相线温度之间液相首先在颗粒内部（晶界上）形成发生两次重排列过程：原始粉末颗粒形成液相后的重排列颗粒内晶粒分裂解体后晶粒的重排列过程2 烧结的微观过程沿颗粒内晶界优先形成液相（晶界出现溶质原子的偏聚）→原始颗粒间液相流动与颗粒重排→晶粒间分裂解体（单个晶粒类似单个固相颗粒）→液相再分布和颗粒重排列→致密化3 技术优点1.烧结应力分布均匀，收缩也均匀液相分布均匀，单个晶粒的尺寸较粉末颗粒细小2.致密化速度加快晶粒尺寸较粉末颗粒尺寸小，烧结收缩应力增大4 烧结质量的控制因素液相数量影响烧结坯体的形状保持性能液相数量受控于温度和成份烧结温度合金成份后续致密化与烧结前期的预烧结有关即较慢的升温速度有利于形成固相晶粒的固相烧结，形成刚性骨架，阻碍晶粒的重排列§8 活化烧结Activated Sintering1 活化烧结与强化烧结的比较活化烧结：系指能降低烧结活化能，使体系的烧结在较低的温度下以较快的速度进行、烧结体性能得以提高的烧结方法强化烧结（enhanced sintering）是泛指能够增加烧结速率，或能够强化烧结体性能（合金化或抑制晶粒长大）的所有烧结过程位错激活烧结，高温烧结，活化烧结，液相烧结，自蔓燃反应烧结2.活化方法：1)化学法：添加烧结添加剂，如钨，钼的活化烧结（添加Ni,Pd,Pt）；氧化物陶瓷材料添加烧结助剂以形成点缺陷（电子，空穴，空位，电荷化空位等）2)物理活化：如电火花烧结，SPS,中子辐射等前者在颗粒间的接触区通过放电产生高温促使颗粒表面活化而促进粉末烧结后者则产生大量空位，为原子快速扩散创造条件3.化学活化烧结的添加剂（活化剂activator）的选择准则1)活化剂在烧结过程中形成低熔点液相液相烧结也是一种特殊的活化烧结2)活化剂在基体中的溶解度应低，而基体组元在活化剂中的溶解度要大3)活化剂应在烧结过程中偏聚在基体颗粒之间，为基体组元间的物质迁移提供通道3.活化烧结速度的影响因素1)烧结温度：类似于普通的晶界扩散控制的烧结烧结温度大幅度降低 W ：1400-1500℃活化前：2390℃才可以烧结2)活化剂的临界浓度：超过某一浓度值以后，烧结速度与活化剂含量几乎无多大差异。