Спекание порошковых тел с жидкой фазой, исчезающей в процессе спекания

Спекание с жидкой фазой, присутствующей до конца спекания

При таком спекании в процессе изотермической выдержки жидкая фаза постоянно присутствует в порошковом теле. Когда двухфазная система состоит из частиц более тугоплавкого компонента и частиц более легкоплавкого компонента. При появлении жидкой фазы она заполняет поры и капилляры, смачивая частицы компонента тугоплавкого компонента и стягивая их, а также растворяет более мелкие частицы компонента тугоплавкого компонента. В результате перекристаллизации на крупных частицах тугоплавкого компонента выделяется вещество тугоплавкого компонента из пересыщенного по отношению к ним раствора тугоплавкого компонента в легкоплавкого компонента. Это приводит к росту крупных частиц за счет мелких и приобретению ими правильной (равновесной) формы; что связано с анизотропией поверхностной энергии для различных типов кристаллических структур. Отметим, что огранка или округление частиц облегчает их аккомодацию при перегруппировке и сближении.

При полной смачиваемости и заметной растворимости тугоплавкой фазы в жидкой уплотнение достигается уже в первые несколько (1–10) мин изотермической выдержки и сравнительно небольшом [10–20 % (об.)] количестве жидкой фазы. Стадия механической перегруппировки частиц характеризуется дезинтеграцией поликристаллических частиц, которая наблюдается при плавлении фазы легкоплавкого компонента, и их интенсивным перемещением. Химическая перегруппировка вначале приводит к коалесценции и росту более крупных частиц за счет более мелких, а затем и к окончательному уплотнению системы.

Жидкая фаза может оставаться в порошковом теле до конца нагрева

при температуре спекания и в том случае, если компоненты А и В взаимно

нерастворимы.

Расплавившийся легкоплавкий компонент В затекает в поры между

частицами компонента А и стягивает их. Если частицы при формовании образовали жесткий скелет, то усадка под действием расплава В либо не происходит, либо она весьма незначительна.

Нужно иметь в виду, что при спекании реальных металлических порошков технической чистоты всегда необходимо учитывать возможность образования жидкой фазы за счет примесей. Даже при весьма малых количествах жидкой фазы, присутствующей в порошковом теле в каждый данный момент, в течение всего процесса через нее могут прореагировать (или перекристаллизоваться) большие массы твердой фазы, если она растворима в расплаве.

При спекании систем с жидкой фазой, исчезающей в процессе изотермической выдержки (с образованием твердого раствора или тугоплавкого соединения на основе фаз двух компонентов), пока существует расплав, спекание является жидкофазным и частицы тугоплавкого компонента могут стягиваться силами поверхностного натяжения, что проявляется в усадке порошкового тела.

В определенных условиях при жидкофазном спекании имеет место объемный рост порошкового тела, который может быть связан с преимущественной диффузией жидкой фазы в частицы тугоплавкого компонента. Это на ранних этапах спекания приводит к росту частиц тугоплавкого компонента и увеличению размеров пор.