硬质合金烧结液相润湿性

硬质合金属于典型的多元系液相烧结,硬质合金坯体在低于合金主要组分(WC)熔点的温度下烧结,低熔点组分(Co)熔化并与WC形成低熔共晶相。液相烧结能否顺利完成(致密化进行彻底),取决于同液相性质有关的三个基本条件:润湿性、溶解度和液相数量。这其中润湿性对致密化、合金组织与性能影响极大。
 
润湿状态图片
润湿状态图片
 
液相对固相颗粒的表面润湿性好是液相烧结的重要条件之一。润湿性(wettability)是指一种液体在一种固体表面铺展的能力或倾向性。润湿性由固相、液相的表面张力(比表面能)γs、γl以及两相的界面张力(界面能)γsl所决定,如上图所示。当液相润湿固相时,在接触点A平衡的热力学方程为
γs=γsl+γlcosθ(1)
式中,θ--润湿角。
接触角最小为0°,最大为180°。接触角越小,则固体的润湿性越好。
1.θ=0°,液相完全润湿固体颗粒,液体在固体表面铺展,这是最理想的液相烧结条件。在1500℃左右时,液态Co与WC的润湿角为0°,镍与钴一样,润湿角等于零,而铁较差;
2.0°<θ<90°,液体可润湿固体,且θ越小,润湿性越好;
3.90°<θ,液体不能润湿固体;固体颗粒将液相推出烧结体,发生反烧结现象。烧结开始时液相即使生产,也会很快跑出烧结体外,称为渗出。这样,烧结合金中的低熔组分将大部分损失掉,使烧结致密化过程不能顺利完成。
4.θ=180°,完全不润湿,液体在固体表面凝聚成小球。
液相只有具备完全或部分润湿的条件,才能渗入颗粒的微孔和裂隙甚至晶粒间。
 
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