Жидкофазное спекание (часть 2)   

   Прийнято виділяти три послідовно поміняють один одного механізму (стадії) ущільнення при рідкофазним спіканні: рідкий плин, тобто переміщення твердих часток під дією капілярних сил (процес перегрупування часток); розчинення – осадження, тобто перенос через рідину розчинного в ній речовини тугоплавкої фази з поверхні часток меншого розміру до поверхні більше великих часток (процес перекристалізації); твердофазне спікання, тобто зрощення часток тугоплавкої фази з утворенням твердого каркаса (“кістяка”).

   Кінетика процесу рідкофазного спікання (Рис. 1.22), істотно залежить від початкової пористості, кількості рідкої фази, розміру порошинок, ступеня змочування твердої фази рідиною, взаємної розчинності фаз і ін.

   Процес перегрупування. рідка фаза, Що З’явилася, заповнює зазори між твердими частками й викликає їхнє взаємне переміщення, що приводить до ущільнення порошкового тіла. При цьому вона відіграє роль рідкого мастила й одночасно створює тиск, обумовлений кривизною поверхні рідина — газ, утвореної обсягом розплаву, укладеного між суміжними частками (порошинками).

   Якщо рідка фаза, що з’являється, розподілена в обсязі порошкового тіла рівномірно, то виникаючі капілярні сили по впливі на процес перегрупування еквівалентні дії тиску всебічного стиску.

   У загальному випадку на цій стадії ущільнення відносна об’ємна усадка порошкового тіла Δ V/V приблизно описується законом Δ V/V ~ τ k (до > 1). Внесок процесу перегрупування в загальну об’ємну усадку спікаємого порошкового тіла збільшується з ростом кількості рідкої фази й зменшенням розміру часток тугоплавкої фази.

   Уважають, що повне ущільнення в результаті тільки одного процесу перегрупування може бути отримане при змісті рідкої фази 50% по обсязі   (Рис. 1.23).

   Процес розчинення-осадження. Із цим процесом у більшій мері зв’язане формування мікроструктури порошкових матеріалів. Процес перекристалізації включає не менш трьох елементарних процесів: 1) розчинення дрібних часток, тобто перехід атомів з поверхні цих часток у розчин; 2) дифузія розчинених атомів у рідині між поверхнями дрібних і великих часток; 3) відкладення розчиненої речовини на поверхні великих часток.

   Ріст зерен по цьому механізмі при рідкофазним спіканні підкоряється тієї ж тимчасової залежності, що й ріст зерна при збірній рекристалізації. У загальному виді: dn – do n = Kτ , де d і do – поточні й початковий середні розміри зерна відповідно; τ – тривалість спікання; ДО – константа. Показник ступеня залежить від того, яким елементарним актом визначається швидкість усього процесу. Наприклад, якщо це перший із трьох зазначених вище, те n= 2, а якщо другий, то n = 3.