硬質合金燒結屬於多元系液相燒結，燒結過程可根據燒結機制大致劃分為3個階段：液相流動與顆粒重排階段，固相溶解再析出階段和固相燒結階段。緻密化過程大多在前兩個階段完成，特別是顆粒重排階段，此階段的燒結收縮量最大。

 

燒結各個階段的緻密化程度圖片

 

燒結的各個階段相繼並彼此重疊地出現，如上圖所示，圖中1為液相流動與顆粒重排階段，圖2為固相溶解再析出階段，圖3為固相燒結階段。

 

1.緻密化係數α

α=（ρ燒-ρ壓）/（ρ理-ρ壓）*100%（1）

式中，

ρ燒--燒結體密度；

ρ壓--壓坯密度；

ρ理--硬質合金理論密度。

 

2.各階段動力學方程

2.1顆粒重排階段

ΔL/L0=1/3*ΔV/V0=Kr-1t1+x （2）

式中，

ΔL/L0--線收縮率；

ΔV/V0--體積收縮率；

r--粉末顆粒半徑。

該式表明：由顆粒重排引起的緻密化速率與顆粒大小成反比。當x《1，即1+x≈1時，與燒結時間成正比。隨著孔隙的收縮，作用於孔隙的表面應力σ=-2γL/r也增大，應當使液相流動和孔隙收縮加快，但由於顆粒不斷靠攏對液相流動的阻力也增大，收縮維持一恒定速度。因此，這階段的燒結動力雖與顆粒大小成反比，但是液相流動或顆粒重排的速率卻與顆粒的絕對尺寸無關。

 

2.2溶解-再析出

ΔL/L0=1/3*ΔV/V0=Kr（-3/4）t（1/3） （2）

該式是在假定顆粒為球形，過程被原子在液相中的擴散所限制的條件下匯出的。

 

2.3溶解-再析出

不過這階段相對於前兩階段，緻密化的速率已很低，只存在晶粒長大和體積擴散。液相燒結有閉孔出現時，不可能達到100%的緻密度，殘餘孔隙度為

a=（pr/2γL）3/2*a。（1）

式中，

a--原始孔隙度；

p--閉孔中的氣體壓力

r--原始孔隙半徑；

γL--液相表面張力。