硬質合金生產中燒結極其重要的一道工序，它對硬質合金製品的性能影響巨大。燒結過程中伴隨物質遷移，這其中擴散機制起著特別而十分重要的作用，晶界擴散是擴散機制的一種，它對燒結有著重要的意義，晶界對燒結頸長大和燒結體收縮會起到作用。

 

空位擴散時，晶界可作為空位“阱”，晶界擴散在許多反應或過程中起著重要的作用。晶界對燒結有著十分特殊的貢獻：

1.燒結時，在顆粒接觸面上容易形成穩定的晶界，特別是細粉末燒結後形成許多的網狀晶界與孔隙互相交錯，使燒結頸邊緣和細孔隙表面的過剩空位容易通過鄰接的晶界進行擴散或被它吸收；

2.晶界擴散的啟動能只有積擴散的一半，而擴散係數大1000倍，而且隨著溫度降低，這種差別增大。

3.細粉燒結時，在低溫起主導作用，並引起體積收縮。

 

晶界擴散圖片

 

如果顆粒接觸面上未形成晶界，空位只能從燒結頸通過顆粒內向表面擴散，即原子由顆粒表面填補燒結頸區。如果有晶界存在，燒結頸邊緣的過剩空位將擴散到晶界上消失，結果是顆粒間距縮短，收縮發生。如上圖所示。

 

 

空位向晶界擴散機制

1.代表晶界上孔隙周圍的空位沿晶界（空位阱）擴散並被其吸收，使孔隙縮小、燒結體收縮；

2.（擴散通道）向兩端擴散，消失在燒結體之外，也使孔隙縮小、燒結體收縮。

 

晶界擴散的擴散方程

1.根據兩球模型，得到的方式如下

x6/a2=（960Dγδ4/kT）*t （1）

2.由球-板模型推導的晶界擴散方程

x6/a2=（12Dγδ4/kT）*t （2）

式中，

x--燒結頸半徑；

γ--表面張力；

a--粉末顆粒半徑；

k--玻爾茲曼常數；

δ--晶格常數；

T--系統溫度；

t--燒結時間。