硬质合金的烧结过程有自发的趋势，一方面，粉末本身就有自动粘结或成团的倾向，特别是极细的粉末，即使在室温下，经过相当长的时间也会逐渐聚结。另一方面，在烧结高温下，这种趋势会更明显。从热力学的观点看，这是系统自由能减小（粉末对环境做功）的过程，即烧结体相对于粉末体在一定条件下处于能量较低的状态，烧结过程总伴随有系统自由能的降低。

 

常见的晶格畸变图片

 

烧结系统自由能的降低，是烧结过程的驱动力，包括下述几个方面：

1.由于颗粒结合面（烧结颈）的增大和颗粒表面的平直化，粉末体的总比表面积减少，进而总表面自由能减小；

2.烧结体内孔隙的总体积和总表面积减小；

3.粉末颗粒内晶格畸变的消除，如上图所示，为常见的晶格畸变。

 

1和2两种驱动力是烧结前坯块内过剩的表面能；（3）是坯块内的晶格畸变能。存在过剩空位、位错及内应力所造成的能量增高。由于烧结体内总保留一定数量的热平衡空位、空位团和位错网，在烧结过程中晶格畸变能减少的绝对值，相对于表面能的降低仍然是次要的，作用较大的主要是表面能。根据热力学公式

ΔG=ΔH-TΔS（1）

式中，ΔG为烧结体的自由能变化；

      ΔH为烧结体的焓值变化；

      ΔS为系统熵值变化；

       T为系统的温度。

 

根据烧结前后焓的变化估计烧结的驱动力。烧结后颗粒的界面转变为晶界面，由于晶界能更低，故总的能量仍是降低的。随着烧结的进行，烧结颈处的晶界可以向两边的颗粒内移动，而且颗粒内原来的晶界也可能通过再结晶或聚晶长大发生移动并减少。因此晶界能进一步降低就成为烧结颈形成与长大后烧结继续进行的主要动力，这时烧结颗粒的联结强度进一步增加，烧结体密度等性能进一步提高。