Hvad er væskefasesintring?
Mange sintringssystemer genererer en flydende fase under sintringsprocessen. Typisk reagerer de tilsatte grundstoffer eller forbindelser ikke med eller opløses i matrixen og kan endda blive flydende under sintring. De fugter ikke matrixmaterialet, såsom bly i bronze eller MnS i rustfrit stål. Denne væskefase fremmer eller påvirker ikke sintringsprocessen; i stedet eksisterer det i matrixen som dråber, og hele systemet er sintret gennem fast-diffusion.
Ydermere, når der eksisterer en flydende fase med begrænset reaktion på matrixen, og som fugter matrixmaterialet, kan overdreven dannelse af denne flydende fase føre til lokaliseret kollaps af strukturen, fordi den flydende fases atomare diffusionshastighed er meget hurtigere end den faste fase. Derfor er styring af væskefaseindholdet fordelagtigt for sintringsprocessen, da den hurtigere masseoverførselshastighed fører til hurtig fortætning af delene. Den flydende fase kan eksistere i to former: den ene er, når den flydende fase er til stede i hele sintringsrummet, kaldet en kontinuerlig flydende fase; den anden er, når væskefasen størkner under sintringsrummet, kaldet en forbigående væskefase.
Kontinuerlig væskefasesintring er opdelt i to typer: den første type involverer opvarmning af et blandet pulver for at danne en væske. Et typisk eksempel er tunge legeringer, såsom W-Fe-Ni-legeringer, som opvarmes til dannelse af flydende Fe-Ni, hvor W har begrænset opløselighed; eller WC-Co-legeringer, hvor Co opløser noget WC for at danne et eutektikum, men WC kun opløser en meget lille mængde Co. Figur 7.9 viser et mikrofotografi af en 90W-7Ni-3Fe-legering, som afslører sfæriske wolframkorn i alle1}5}Fe{1-matrixen Ni{3}Fe{1. Under sintring smelter Fe-Ni til en flydende fase og opløser wolfram, hvilket fører til sfæroidisering af wolframpartiklerne. Overskydende wolfram, der overstiger dets opløselighedsgrænse, udfældes i væsken, et typisk eksempel på opløsning-genudfældning under væskefasesintring.
(Tilstedeværelsen af cirkulære wolframkorn i Ni-Fe-W-legeringsmatrixen er et typisk eksempel på opløsning-genudfældning under fasesintring.)
Den anden type er supersolid-line liquid phase sintering (SLPS). Når præ-legeret pulver opvarmes over soliduslinjen, smelter korngrænserne på overfladen og inde i partiklerne, hvilket genererer en lille mængde flydende fase, hvilket resulterer i supersolid-linje flydende fasesintring. Frembringelsen af denne væskefase letter hurtig fortætning. Et typisk eksempel på brug af SLPS er værktøjsstål af typen M2. Figur 7.10 viser en typisk sintret mikrostruktur af M2 type værktøjsstål. Figuren viser små karbidfasepartikler i matrixen og en større mængde karbidfase langs visse korngrænser.
(Der er en lille mængde karbidfase inde i kornene og en stor mængde karbidfase ved nogle korngrænser.)
Der er to typer transient væskefasesintring: den første er reaktionssintring, som opstår, når grundstof A og grundstof B danner en forbindelse, frigiver varme og genererer forbindelse AB. NiAl er et sådant eksempel. Den anden er, når den forbigående flydende fase forsvinder på grund af diffusionen af et bestemt element til dannelse af en fast opløsning. For eksempel danner kulstof et eutektikum med jern og krom. Når kulstof diffunderer ind i matrixen, danner det en fast opløsning, og den flydende fase størkner.