液相燒結

液相燒結源於粉末冶金，是指燒結過程中有液相與固相顆粒共同存在的燒結。此時燒結温度高於燒結體中低熔成分或低熔共晶的熔點低於高熔點成分的熔點。由於物質液相遷移比固相擴散要快得多，燒結體的緻密化速度和最終密度均大大提高。 ^[1] 

有液相生成的燒結過程。又可分為兩類： 一類是在整個燒結過程中都有液相存在，另一類是在燒結後期液相消失。液相燒結過程可分為以下四個階段：預備燒結階段、收縮階段、液相燒結、冷卻階段。小部分原料變為液體的燒結。在待燒結的合金粉(基相合金粉) 中均勻混入熔點較低的適當合金粉(液相合金粉)，在燒結温度下，液相合金粉成為液態，可使燒結的緻密化速度和最終制品的密度提高。 ^[2] 

液相的生成是由於在燒結温度下製品中易熔成分熔化的結果。液相燒結速度較快，收縮顯著，燒結後可以得到密度接近理論密度的製品。液相燒結時必須保證生成適當數量的液相(15～35%),液相對固相必須有良好的浸潤性，且固相必須在液相中有一定的溶解度。有液相參與的燒結方法。燒結温度較純固相燒結的低。燒結物一般含多種成分，在最低共熔點附近進行燒結,燒結物中發生粘滯流動傳質、溶解沉析傳質，加快了燒結速度，從而可降低燒結温度。為此，在燒結純化合物陶瓷時，常在粉料中加入少量助熔劑，使在較低的温度下實現燒結。 ^[3] 

液相燒結是否能夠順利完成主要取決於： ^[1] 

(1) 液相與固相顆粒表面的潤濕性，通常潤濕角口小於 90 度，最好是接近於零度。提高液相對固相潤濕性可很好的提高液相燒結效果。

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

(3) 液相數量有限。一般以在冷卻時能填滿固相顆粒間的間隙為限。一般以 20%~50%(體積分數)為宜。

緻密化的過程大致可分為 3 個階段： ^[1] 

(1) 液相生成和顆粒重排。當液相生成後，因液相潤濕固相，並滲入顆粒間隙，如果液相量足夠，固相顆粒將完全被液相包圍而近似於懸浮狀態，在液相表面張力作用下發生位移、調整位置，從而達到最緊密的排列。在這一階段，燒結體密度增加迅速。

(2) 固相溶解和析出。由於固相顆粒大小不同、表面形狀不規整、顆粒表面備部位的曲率不同，溶解於液相的平衡濃度不相等，由濃差引起顆粒之間和顆粒不同部位之間的物質遷移也就不一致。小顆粒或顆粒表面曲率大的部位溶解較多；另一方面，溶解的物質又在大顆粒表面或其有負曲率的部位析出。結果是固相顆粒外形逐漸趨於球形或其他規則形狀，小顆粒逐漸縮小或消失，大顆粒長大，顆粒更加靠攏。但因在此階段充分進行之前，燒結體內氣孔已基本消失，顆粒間距已很小，故緻密化速度顯著減慢。

(3)固相骨架形成。液相燒結經過上述兩階段後，固相顆粒相互靠攏，顆粒間彼此粘結形成骨架，剩餘的液相充填於骨架的間隙。此時以固相燒結為主，緻密化速度顯著減慢，燒結體密度基本不變。

液相燒結工藝已廣泛用來製造各種燒結合金零件、電接觸材料、硬質合金和金屬陶瓷等 ^[4]  。根據液相燒結原理，粉末的緻密化是通過高熔點顆粒在液相低熔點成分周圍的排列實現的。已經有很多專家對多種粉末進行了試驗，來研究具有良好潤濕性的粉末系，也就是説能夠通過低熔點的金屬粉末形成的液相作為粘結劑圍繞高熔點粉末已獲得材料之間的連接。其中重要的合金粉末係為銅基粉末及鎳基粉末等。