硬質合金的燒結過程有自發的趨勢，一方面，粉末本身就有自動粘結或成團的傾向，特別是極細的粉末，即使在室溫下，經過相當長的時間也會逐漸聚結。另一方面，在燒結高溫下，這種趨勢會更明顯。從熱力學的觀點看，這是系統自由能減小（粉末對環境做功）的過程，即燒結體相對於粉末體在一定條件下處於能量較低的狀態，燒結過程總伴隨有系統自由能的降低。

 

 

常見的晶格畸變圖片

 

燒結系統自由能的降低，是燒結過程的驅動力，包括下述幾個方面：

1.由於顆粒結合面（燒結頸）的增大和顆粒表面的平直化，粉末體的總比表面積減少，進而總表面自由能減小；

2.燒結體內孔隙的總體積和總表面積減小；

3.粉末顆粒內晶格畸變的消除，如上圖所示，為常見的晶格畸變。

 

1和2兩種驅動力是燒結前坯塊內過剩的表面能；（3）是坯塊內的晶格畸變能。存在過剩空位、位錯及內應力所造成的能量增高。由於燒結體內總保留一定數量的熱平衡空位、空位團和位錯網，在燒結過程中晶格畸變能減少的絕對值，相對於表面能的降低仍然是次要的，作用較大的主要是表面能。根據熱力學公式

ΔG=ΔH-TΔS（1）

式中，ΔG為燒結體的自由能變化；

      ΔH為燒結體的焓值變化；

      ΔS為系統熵值變化；

       T為系統的溫度。

 

根據燒結前後焓的變化估計燒結的驅動力。燒結後顆粒的介面轉變為晶介面，由於晶界能更低，故總的能量仍是降低的。隨著燒結的進行，燒結頸處的晶界可以向兩邊的顆粒內移動，而且顆粒內原來的晶界也可能通過再結晶或聚晶長大發生移動並減少。因此晶界能進一步降低就成為燒結頸形成與長大後燒結繼續進行的主要動力，這時燒結顆粒的聯結強度進一步增加，燒結體密度等性能進一步提高。