Što je sinteriranje u tekućoj fazi?
Mnogi sustavi za sinteriranje stvaraju tekuću fazu tijekom procesa sinteriranja. Tipično, dodani elementi ili spojevi ne reagiraju s niti se otapaju u matrici, te čak mogu postati tekući tijekom sinteriranja. Oni ne vlaže materijal matrice, kao što je olovo u bronci ili MnS u nehrđajućem čeliku. Ova tekuća faza ne potiče niti utječe na proces sinteriranja; umjesto toga, postoji u matrici kao kapljice, a cijeli sustav je sinteriran difuzijom u-čvrstom stanju.
Nadalje, kada postoji tekuća faza s ograničenom reakcijom na matricu i koja vlaži materijal matrice, prekomjerno stvaranje ove tekuće faze može dovesti do lokaliziranog kolapsa okvira jer je brzina atomske difuzije tekuće faze puno brža od one krute faze. Stoga je kontrola sadržaja tekuće faze korisna za proces sinteriranja, budući da brži prijenos mase dovodi do brzog zgušnjavanja dijelova. Tekuća faza može postojati u dva oblika: jedan je kada je tekuća faza prisutna kroz cijelo držanje sinteriranja, što se naziva kontinuirana tekuća faza; drugi je kada se tekuća faza skrutne tijekom sinteriranja, što se naziva prolazna tekuća faza.
Kontinuirano sinteriranje u tekućoj fazi dijeli se na dvije vrste: prva vrsta uključuje zagrijavanje miješanog praha da se dobije tekućina. Tipičan primjer su teške legure, kao što su legure W-Fe-Ni, koje se zagrijavaju da bi se stvorio tekući Fe-Ni, gdje W ima ograničenu topljivost; ili WC-Co legure, gdje Co otapa nešto WC da formira eutektik, ali WC otapa samo vrlo malu količinu Co. Slika 7.9 prikazuje mikrograf legure 90W-7Ni-3Fe, koja otkriva sferična zrna volframa u Ni-Fe-W leguri matrica. Tijekom sinteriranja, Fe-Ni se topi u tekuću fazu i otapa volfram, što dovodi do sferoidizacije čestica volframa. Višak volframa koji premašuje svoju granicu topljivosti taloži se u tekućini, tipičan primjer otapanja-ponovnog taloženja tijekom sinteriranja u tekućoj fazi.
(Prisutnost kružnih zrna volframa u matrici legure Ni-Fe-W tipičan je primjer-ponovnog taloženja otapanja tijekom faznog sinteriranja.)
Drugi tip je superčvrsto-sinteriranje tekuće faze (SLPS). Kada se prethodno-legirani prah zagrijava iznad solidus linije, granice zrna na površini i unutar čestica se tope, generirajući malu količinu tekuće faze, što rezultira sinteriranjem tekuće faze supersolid{3}}linije. Stvaranje ove tekuće faze olakšava brzo zgušnjavanje. Tipičan primjer korištenja SLPS-a je alatni čelik tipa M2. Slika 7.10 prikazuje tipičnu sinteriranu mikrostrukturu alatnog čelika tipa M2. Slika prikazuje sitne čestice karbidne faze u matrici i veću količinu karbidne faze duž određenih granica zrna.
(Postoji mala količina karbidne faze unutar zrna i velika količina karbidne faze na nekim granicama zrna.)
Postoje dvije vrste prolaznog sinteriranja tekuće faze: prvo je reakcijsko sinteriranje, koje se događa kada element A i element B tvore spoj, oslobađajući toplinu i generirajući spoj AB. NiAl je takav primjer. Drugi je kada prolazna tekuća faza nestane zbog difuzije određenog elementa u čvrstu otopinu. Na primjer, ugljik tvori eutektik sa željezom i kromom. Kada ugljik difundira u matricu, formira čvrstu otopinu, a tekuća faza se skrutne.