Ce este sinterizarea în fază lichidă?
Multe sisteme de sinterizare generează o fază lichidă în timpul procesului de sinterizare. De obicei, elementele sau compuşii adăugaţi nu reacţionează cu sau se dizolvă în matrice şi pot chiar deveni lichide în timpul sinterizării. Nu udă materialul matricei, cum ar fi plumbul în bronz sau MnS în oțel inoxidabil. Această fază lichidă nu promovează și nu afectează procesul de sinterizare; în schimb, există în matrice sub formă de picături, iar întregul sistem este sinterizat prin difuzie în stare solidă-.
În plus, atunci când există o fază lichidă cu reacție limitată la matrice și care umezește materialul matricei, formarea excesivă a acestei faze lichide poate duce la prăbușirea localizată a cadrului, deoarece viteza de difuzie atomică a fazei lichide este mult mai rapidă decât cea a fazei solide. Prin urmare, controlul conținutului de fază lichidă este benefic pentru procesul de sinterizare, deoarece viteza de transfer de masă mai rapidă duce la densificarea rapidă a pieselor. Faza lichidă poate exista în două forme: una este atunci când faza lichidă este prezentă pe toată durata de sinterizare, numită fază lichidă continuă; celălalt este atunci când faza lichidă se solidifică în timpul reținerii de sinterizare, numită fază lichidă tranzitorie.
Sinterizarea continuă în fază lichidă este împărțită în două tipuri: primul tip implică încălzirea unei pulberi amestecate pentru a forma un lichid. Un exemplu tipic este aliajele grele, cum ar fi aliajele W{-Fe{-Ni, care sunt încălzite pentru a forma Fe-Ni lichid, unde W are o solubilitate limitată; sau aliaje WC-Co, în care Co dizolvă unele WC pentru a forma un eutectic, dar WC dizolvă doar o cantitate foarte mică de Co. Figura 7.9 prezintă o micrografie a unui aliaj de 90W{-7Ni{-3Fe, care dezvăluie granule sferice de wolfram în matricea aliajului Ni{{{13}W{{1}F. În timpul sinterizării, Fe-Ni se topește într-o fază lichidă și dizolvă wolfram, ceea ce duce la sferoidizarea particulelor de wolfram. Excesul de wolfram care depășește limita de solubilitate precipită în lichid, un exemplu tipic de dizolvare-reprecipitare în timpul sinterizării în fază lichidă.
(Prezența granulelor circulare de wolfram în matricea aliajului de Ni-Fe{-W este un exemplu tipic de reprecipitare prin dizolvare-în timpul sinterizării de fază.)
Al doilea tip este sinterizarea în fază lichidă supersolid-line (SLPS). Când pulberea pre-aliată este încălzită deasupra liniei de solidus, granulele de la suprafață și din interiorul particulelor se topesc, generând o cantitate mică de fază lichidă, ceea ce are ca rezultat sinterizarea în fază lichidă supersolidă-. Generarea acestei faze lichide facilitează densificarea rapidă. Un exemplu tipic de utilizare a SLPS este oțelul pentru scule de tip M2. Figura 7.10 prezintă o microstructură tipică sinterizată a oțelului pentru scule de tip M2. Figura prezintă particule mici de fază de carbură în matrice și o cantitate mai mare de fază de carbură de-a lungul anumitor granițe.
(Există o cantitate mică de fază de carbură în interiorul boabelor și o cantitate mare de fază de carbură la unele granițe de granule.)
Există două tipuri de sinterizare tranzitorie în fază lichidă: primul este sinterizarea prin reacție, care are loc atunci când elementul A și elementul B formează un compus, eliberând căldură și generând compusul AB. NiAl este un astfel de exemplu. Al doilea este atunci când faza lichidă tranzitorie dispare din cauza difuziei unui anumit element pentru a forma o soluție solidă. De exemplu, carbonul formează un eutectic cu fier și crom. Când carbonul difuzează în matrice, formează o soluție solidă, iar faza lichidă se solidifică.