钨铜电极液相烧结理论

钨铜合金电极同时具有钨和铜的所有优点，如钨的高熔点，高密度，高硬度以及铜的良好的导电导热性。钨相的熔点高达3387℃，而铜相熔点只有1083℃，两者的熔点相差较大，也就使得钨铜合金的烧结成为了一种典型的液相烧结。在液相烧结过程中，固相在液相中的溶解度、固相与液相的界面能以及液相沿固相晶界的穿透能力极大地影响了烧结速度和显微结构的变化。工艺参数如颗粒尺寸分布、粉末纯度、烧结温度、烧结时间、烧结气氛和压坯密度等等都是影响钨铜合金电极材料性能的关键因素。

液相烧结需满足润湿性、溶解度、液相数量三项条件，润湿性由固相、液相的表面张力（比表面能）γ_S、γ_L以及两相的界面张力（界面能）γ所决定的。而从热力学条件的角度看，在固相和液相的接触点达到平衡需满足γ_S = γ_SL + γ_Lcosθ。θ为润湿角或接触角，完全润湿时，θ=0°，则γ_S = γ_SL + γ_L；部分润湿时，0°＜θ＜90°；完全不润湿时，θ＞90°，此时γ_S ≥ γ_SL + γ_L。发生液相烧结就必须满足θ＜90°，液相只有具备完全润湿或部分润湿才能渗入孔隙和晶粒间隙，形成网络状的包覆结构。如果θ＞90°，烧结时生成的液相就会迅速渗出烧结体外，烧结致密化就不能顺利完成，从而使得钨铜合金的组相发生变化。

从经典的液相润湿固相的平衡图中，我们不难看出只有当固相与液相表面能之和大于固-液界面能时，即W_SL = γ_S + γ_L – γ_SL中W_SL＞0,时，液相才能有效润湿固相表面。固相在液相中的一定溶解度有利于改善润湿性，促进液相数量的增加，可以借助液相进行物质迁移，且溶于液相中的溶质部分所进行的溶解析出过程可填补固相颗粒表面的缺陷和颗粒间隙，从而进一步改善固相颗粒分布的均匀性。液相数量需满足填满固相颗粒的间隙，降低材料的孔隙率，提高材料的密度，一般以液相量占烧结体积的20%-50%为最佳，超过容易发生烧结变形，不足则使得液相无法要填满固相钨骨架的孔隙，且固相颗粒相互接触发生晶粒长大的现象。

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