硬质合金烧结属于多元系液相烧结，烧结过程可根据烧结机制大致划分为3个阶段：液相流动与颗粒重排阶段，固相溶解再析出阶段和固相烧结阶段。致密化过程大多在前两个阶段完成，特别是颗粒重排阶段，此阶段的烧结收缩量最大。

 

烧结各个阶段的致密化程度图片

 

烧结的各个阶段相继并彼此重叠地出现，如上图所示，图中1为液相流动与颗粒重排阶段，图2为固相溶解再析出阶段，图3为固相烧结阶段。

 

1.致密化系数α

α=（ρ烧-ρ压）/（ρ理-ρ压）*100%（1）

式中，

ρ烧--烧结体密度；

ρ压--压坯密度；

ρ理--硬质合金理论密度。

 

2.各阶段动力学方程

2.1颗粒重排阶段

ΔL/L0=1/3*ΔV/V0=Kr-1t1+x （2）

式中，

ΔL/L0--线收缩率；

ΔV/V0--体积收缩率；

r--粉末颗粒半径。

该式表明：由颗粒重排引起的致密化速率与颗粒大小成反比。当x《1，即1+x≈1时，与烧结时间成正比。随着孔隙的收缩，作用于孔隙的表面应力σ=-2γL/r也增大，应当使液相流动和孔隙收缩加快，但由于颗粒不断靠拢对液相流动的阻力也增大，收缩维持一恒定速度。因此，这阶段的烧结动力虽与颗粒大小成反比，但是液相流动或颗粒重排的速率却与颗粒的绝对尺寸无关。

 

2.2溶解-再析出

ΔL/L0=1/3*ΔV/V0=Kr（-3/4）t（1/3） （2）

该式是在假定颗粒为球形，过程被原子在液相中的扩散所限制的条件下导出的。

 

2.3溶解-再析出

不过这阶段相对于前两阶段，致密化的速率已很低，只存在晶粒长大和体积扩散。液相烧结有闭孔出现时，不可能达到100%的致密度，残余孔隙度为

a=（pr/2γL）3/2*a。（1）

式中，

a--原始孔隙度；

p--闭孔中的气体压力

r--原始孔隙半径；

γL--液相表面张力。