硬質合金燒結是液相燒結過程，其中的固相顆粒（主要是難熔碳化物顆粒）形貌與分佈會直接影響合金的性能，如硬度、強度等。而液相燒結合金的組織，即固相顆粒的形狀以及分佈狀態，取決於固相物質的結晶學特徵、液相的潤濕性或二面角的大小。

 

固相顆粒的結晶學特徵

所謂的結晶學特徵主要指結合鍵類型、晶體的方向性、晶面能這三個要素。對於WC-Co硬質合金，由於WC晶體是以共價鍵和離子鍵結合，結合鍵強度高，其溶解度較小，又由於非等軸晶特徵，結合鍵方向性極強，導致燒結後的合金組織中WC保持多邊形狀。而對於諸如鎢合金等重合金，晶體內主要是金屬鍵和離子鍵，結合強度要小於硬質合金，比較容易溶解，同時結合鍵方向較弱，液相燒結合金通過溶解和再析出，固相顆粒發生重結晶長大，冷卻後的顆粒多呈卵形。

 

液相的不同潤濕效果圖片

 

液相的潤濕性或二面角

液相的潤濕性或二面角也會深刻影響固相顆粒的形貌與分佈。根據液相對固相的潤濕理論，二面角是由固-固介面張力γss和液介面張力γsl之比決定的：

cos（ψ/2）=1/2*γss/γsl （1）

式中，

ψ--二面角。

當γsl《γss時，ψ小於60°，液相就沿固相介面散開，完全覆蓋固相顆粒表面（如上圖a）；當γsl>γss，則ψ>120°，這時液相呈隔離的滴狀分佈在固相介面的交匯點上（如上圖b）。

 

當液相數量足夠填充顆粒所有間隙而且沒有氣孔存在的理想狀況下：

1.ψ=0°時，凝固的液相組分形成連續膜包圍固相顆粒；

2.0°<ψ<120°時，在固相顆粒間形成液相區，並與多個顆粒相連，固相顆粒成為不被液相完全分隔的狀態；

3.ψ>120°時，形成分立的液相區，並被固相顆粒包圍。