液相焼結とは何ですか?
多くの焼結システムは、焼結プロセス中に液相を生成します。通常、追加された元素や化合物はマトリックスと反応したり溶解したりせず、焼結中に液体になることもあります。これらは、青銅の鉛やステンレス鋼の MnS などのマトリックス材料を濡らしません。この液相は焼結プロセスを促進したり影響を与えたりすることはありません。代わりに、それは液滴としてマトリックス内に存在し、系全体が固体拡散によって焼結されます。-
さらに、マトリックスとの反応が限られ、マトリックス材料を濡らす液相が存在する場合、液相の原子拡散速度は固相の原子拡散速度よりもはるかに速いため、この液相が過剰に形成されるとフレームワークの局所的な崩壊が生じる可能性があります。したがって、物質移動速度が速くなると部品の急速な密度が高まるため、液相含有量の制御は焼結プロセスにとって有益です。液相は 2 つの形態で存在できます。1 つは液相が焼結ホールド全体に存在する場合で、連続液相と呼ばれます。もう 1 つは、焼結保持中に液相が固化するときであり、過渡液相と呼ばれます。
連続液相焼結は 2 つのタイプに分けられます。1 つ目は、混合粉末を加熱して液体を形成することです。典型的な例は、W-Fe-Ni 合金などの重合金で、加熱されて液体 Fe-Ni が形成されます。W の溶解度は限られています。または WC-Co 合金。Co は一部の WC を溶解して共晶を形成しますが、WC はごく少量の Co しか溶解しません。図 7.9 は 90W-7Ni-3Fe 合金の顕微鏡写真を示しています。Ni-Fe-W 合金マトリックス中に球状のタングステン粒子が見られます。焼結中、Fe-Ni は液相に溶けてタングステンを溶解し、タングステン粒子の球状化を引き起こします。溶解度の限界を超える過剰なタングステンは液体中に沈殿します。これは、液相焼結中の溶解再沈殿の典型的な例です。
(Ni-Fe-W 合金マトリックス中に円形のタングステン粒子が存在することは、相焼結中の溶解-再析出の典型的な例です。)
2 番目のタイプは超固体ライン液相焼結 (SLPS) です。{0}プレアロイ粉末が固相線よりも上に加熱されると、粒子の表面と内部の粒界が溶けて少量の液相が生成され、その結果超固体-線の液相焼結が起こります。この液相の生成により、急速な緻密化が促進されます。 SLPS の代表的な使用例としては、M2 系工具鋼が挙げられます。図 7.10 に M2 タイプの工具鋼の代表的な焼結組織を示します。この図は、マトリックス内の小さな炭化物相粒子と、特定の粒界に沿った大量の炭化物相を示しています。
（結晶粒内部には少量の炭化物相が存在し、一部の粒界には多量の炭化物相が存在します。）
一時液相焼結には 2 つのタイプがあります。1 つは反応焼結です。元素 A と元素 B が化合物を形成し、熱を放出して化合物 AB を生成するときに発生します。 NiAl はその一例です。 2つ目は、ある元素の拡散により一時的な液相が消失して固溶体を形成する場合です。たとえば、炭素は鉄およびクロムと共晶を形成します。炭素がマトリックス中に拡散すると固溶体が形成され、液相が固化します。