粉末液相烧结(liquid phase sintering of powder)

具有两种或多种组分的金属粉末或粉末压坯在液相和固相同时存在状态下进行的粉末烧结。此时烧结温度高于烧结体中低熔成分或低熔共晶的熔点。由于物质通过液相迁移比固相扩散要快得多，烧结体的致密化速度和最终密度均大大提高。液相烧结工艺已广泛用来制造各种烧结合金零件、电接触材料、硬质合金和金属陶瓷等。

类型根据烧结过程中固相在液相中的溶解度不同，液相烧结可分为3种类型。(1)固相不溶于液相或溶解度很小，称为互不溶系液相烧结。如w-Cu、w-Ag等假合金以及A12O3-Cr、Al2O3一Cr-Co—Ni、A12O3一Cr—W、BeO一Ni等氧化物-金属陶瓷材料的烧结。(2)固相在液相中有一定的溶解度，在烧结保温期间，液相始终存在，称为稳定液相烧结。如Cu—Pb、w—Cu—Ni、WC一Co、TiN一Ni等材料的烧结。(3)因液相量有限，又因固相大量溶入而形成固溶体或化合物，使得在烧结保温后期液相消失，这类液相烧结称为瞬时液相烧结。如Fe—Cu(<10%)、Fe—Ni—Al、Ag—Ni、Cu—Sn等混合粉末材料的烧结。

条件液相烧结能否顺利完成，达到完全致密化，主要决定于同液相性质有关的3个基本条件：

(1)液相对固相颗粒表面的润湿性要好，其润湿角口<90。，最好是接近于零度。任何有利于提高液相对固相润湿性的措施都有利于液相烧结。

(2)固相在液相中有一定的溶粉fen解度，而液相在固相中的溶解度很小，或者不溶解。

(3)液相要有一定的数量。一般以冷却时能填满固相颗粒间的间隙为限。通常以20%～50%(体积分数)为宜。

致密化过程大致可分为3个阶段。

(1)液相生成和颗粒重排。当液相生成后，因液相润湿固相，并渗入颗粒间隙，如果液相量足够，固相颗粒将完全被液相包围而近似于悬浮状态，在液相表面张力作用下发生位移、调整位置，从而达到最紧密的排列。在这一阶段，烧结体密度增加迅速。

(2)固相溶解和析出。由于固相颗粒大小不同、表面形状不规整、颗粒表面备部位的曲率不同，溶解于液相的平衡浓度不相等，由浓差引起颗粒之间和颗粒不同部位之间的物质迁移也就不一致。小颗粒或颗粒表面曲率大的部位溶解较多；另一方面，溶解的物质又在大颗粒表面或其有负曲率的部位析出。结果是固相颗粒外形逐渐趋于球形或其他规则形状，小颗粒逐渐缩小或消失，大颗粒长大，颗粒更加靠拢。但因在此阶段充分进行之前，烧结体内气孔已基本消失，颗粒间距已很小，故致密化速度显著减慢。

(3)固相骨架形成。液相烧结经过上述两阶段后，固相颗粒相互靠拢，颗粒间彼此粘结形成骨架，剩余的液相充填于骨架的间隙。此时以固相烧结为主，致密化速度显著减慢，烧结体密度基本不变。