硬质合金烧结驱动力-饱和蒸气压差

硬质合金烧结驱动力除表面张力引起烧结颈处的物质向孔隙发生宏观流动和由空位浓度梯度造成化学位的差别所引起的原子扩散的物质迁移这两种外,还可能发生物质由颗粒表面向空间蒸发的现象,同样对烧结的致密化和孔隙的变化产生直接的影响。
 
 
两球模型图片
 
烧结动力可以从物质蒸发的角度来研究,即用饱和蒸气压的差表示烧结动力曲面的饱和蒸气压与平面的饱和蒸气压之差,可用吉布斯-凯尔文(Gibbs-Kelvin)方程计算,
ΔP=PγΩ/kTr(1)
式中 r--曲面的曲率半径;
     P--平面的饱和蒸气压。
根据理想的两球模型,颈曲面的曲率半斤r为
1/r=1/x-1/ρ(2)
联立(1)、(2)并由于ρ《x,故1/r≈-1/ρ,得
ΔP曲=-PγΩ/kTρ(3)
同样地,对于硬质合金的球表面,曲率半径则满足1/r=2/α(α为球半径),则有
ΔP球=2PγΩ/kTα(4)
由(3)式可知,烧结颈表面(凹面)的蒸气压应低于平面的饱和蒸气压P;颗粒表面(凸面)与烧结颈表面之间将存在更大的蒸气压力差,差值为即(4)-(3)的值,将导致物质向烧结颈迁移。因此,烧结体系内,各处的蒸气压力差就成为烧结通过物质蒸发转移的驱动力。
 
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