圖1 WC-Co硬質合金η相

 

η相成核機制

由於C原子在WC一Co合金γ相中的擴散較快，而W的擴散速度很慢，當WC以單原子形式溶入γ相後，C原子可以從γ相中逸出合金之外，故在三相WC+γ+η1相合金γ相中同C溶質相比，在γ相中W溶質濃度總是過量的，如在室溫固態合金中[W]/[C]的平均值穩定在2.84。在高溫下，如在1350-1500℃的燒結溫度下，當合金處於平衡狀態時，γ相中W和C溶質的濃度均有相應溫度下的穩定值。一旦C濃度損失過量，致[W]/[C]值超過其穩定值，則η相生成。η相晶坯應優先沿WC一γ相界並附著在作為異質生核核心的WC晶粒表面形核。WC晶粒的表面殘缺處和棱角處是表面能偏高的部位並通常為丫相所填充(即室溫固態合金中所呈現的於WC晶粒表面上的“鈷瘤”)更有利於η相的形核（如圖1所示），實際反應式如下：

3Co+W=Co3W（1）

2Co3+4W+C=Co6W6C（2）

CoW6C+C=2Co3W3C（3）

 

在合金燒結情況下則主要是來源於WC向γ相中的溶解，在缺碳合金(如WC+W2C+W+Co組份)的情況下還來源於W和W2C向γ相中的溶解。因此，可認為在燒結溫度以下的升溫過程中是先後生成Co3W、Co6W6C，至高溫才生成ηl相。

 

η相長大機制

由於生成η相消耗γ相中的W和C溶質，在反應(1)中還伴隨有C從合金中擴散逸出，引起γ相中W和C濃度的下降(偏離相應燒結溫度下的飽和值)，與γ相毗鄰的WC晶粒向γ相中的補充溶解則維持η相晶粒長大，又使γ相中W和C濃度趨於該溫度下的飽和值(也有部分C原子從合金中逸出)。一旦合金達到熱力學平衡狀態，則η相停止成核長大。