硬質合金燒結驅動力-飽和蒸氣壓差

硬質合金燒結驅動力除表面張力引起燒結頸處的物質向孔隙發生宏觀流動和由空位濃度梯度造成化學位元的差別所引起的原子擴散的物質遷移這兩種外,還可能發生物質由顆粒表面向空間蒸發的現象,同樣對燒結的緻密化和孔隙的變化產生直接的影響。
 
 兩球模型圖片
兩球模型圖片
 
燒結動力可以從物質蒸發的角度來研究,即用飽和蒸氣壓的差表示燒結動力曲面的飽和蒸氣壓與平面的飽和蒸氣壓之差,可用吉布斯-凱爾文(Gibbs-Kelvin)方程計算,
ΔP=PγΩ/kTr(1)
式中 r--曲面的曲率半徑;
     P--平面的飽和蒸氣壓。
根據理想的兩球模型,頸曲面的曲率半斤r為
1/r=1/x-1/ρ(2)
聯立(1)、(2)並由於ρ《x,故1/r≈-1/ρ,得
ΔP曲=-PγΩ/kTρ(3)
同樣地,對於硬質合金的球表面,曲率半徑則滿足1/r=2/α(α為球半徑),則有
ΔP球=2PγΩ/kTα(4)
由(3)式可知,燒結頸表面(凹面)的蒸氣壓應低於平面的飽和蒸氣壓P;顆粒表面(凸面)與燒結頸表面之間將存在更大的蒸氣壓力差,差值為即(4)-(3)的值,將導致物質向燒結頸遷移。因此,燒結體系內,各處的蒸氣壓力差就成為燒結通過物質蒸發轉移的驅動力。
 
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