硬质合金烧结固相溶解和再析出机制

硬质合金烧结时,经历液相生成和颗粒重排后,烧结体的致密化过程已经有了很大进展。但是,由于颗粒靠拢到一定程度后形成搭桥,对液相粘性流动的阻力增大,因此,颗粒重排阶段不可能达到完全致密,还需通过固相溶解和再析出阶段才能进一步推进。固相溶解和再析出机制主要是依赖于不同区域的化学位差异(饱和平衡浓度差)引起颗粒之间或颗粒不同部位之间的物质通过液相迁移。
 
 硬质合金烧结固相变化图片
硬质合金烧结固相变化图片
 
因颗粒大小不同、表面形状不规整,各部位的曲率不相同造成饱和溶解度不相等,即化学位不相等,引起颗粒之间或颗粒不同部位之间的物质通过液相迁移时,小颗粒或颗粒表面曲率大(颗粒尖角处)的部位溶解较多,相反地,溶解物质又在大颗粒表面或具有负曲率的部位析出。同饱和蒸气压的计算一样,具有曲率半径r的颗粒,其饱和浓度差与平面(r无穷大)的平衡浓度差为
ΔN=2γslδ3 /(kTrN平)(1)
式中,
γsl--固-液表面张力;
δ--晶格常数;
k--玻耳兹曼常量;
T--温度;
N平--平面浓度。
 
因而小颗粒先于大颗粒溶解。溶解和再析出过程使得颗粒外形逐渐趋于
球形,小颗粒减小或消失,大颗粒更加长大。同时,固体颗粒的表面光滑化、球化,降低了颗粒重排阻力,颗粒依靠形状适应而达到更紧密堆积,促进烧结体收缩。
 
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