硬質合金在工業上有著諸多重要的應用，硬質合金的燒結也歷經多次技術革新。但整個硬質合金燒結基本原理仍屬於多元系液相燒結。在燒結過程中，粘結金屬熔化並形成低熔共晶物，其燒結過程不同於固相燒結體系。液相燒結過程會經歷3個界線不十分明顯的階段。

 

硬質合金液相燒結圖片

 

1.液相流動與顆粒重排階段

當燒結溫度高於液相組分的熔點或共晶點時，液相形成，之後在毛細力的作用下，液相發生流動並填充孔隙。固相燒結時，不可能發生顆粒的相對移動，液相燒結時有液相存在時，顆粒在液相內近似懸浮狀態，受液相表面張力的推動發生位移，因而液相對固相顆粒潤濕和有足夠的液相存在是顆粒移動的重要前提。顆粒間孔隙中液相所形成的毛細管力以及液相本身的粘性流動，使顆粒調整位置、重新分佈以達到最緊密的排布，在這階段，燒結體密度迅速增大。

 

2.固相溶解和再析出階段　　

固相顆粒表面的原子逐漸溶解於液相，溶解度隨溫度和顆粒的形狀、大小而變。液相對於小顆粒有較大的飽和溶解度，由於小顆粒的比表面各大，表面能更高，更易先溶解，同時顆粒表面的棱角和凸起部位（具有較大曲率）也優先溶解。因此，小顆粒趨向減小，顆粒表面趨向平整光滑。相反，大顆粒的飽和溶解度較低，使液相中一部分過飽和的原子在大顆粒表面沉析出來，使大顆粒趨於長大。這就是固相溶解和再析出，即通過液相的物質遷移過程，與第一階段相比，緻密化速度減慢。

 

3.固相燒結階段　

經過顆粒重排和溶解再析出兩個階段，顆粒之間靠攏，在顆粒接觸表面同時產生固相燒結，使顆粒彼此粘合，經歷燒結頸長大和閉孔隙球化和縮小後形成堅固的固相骨架。這時，剩餘液相充填於骨架的間隙。這階段以固相燒結為主，緻密化已顯著減慢。