액상 소결이란 무엇입니까?
많은 소결 시스템은 소결 공정 중에 액상을 생성합니다. 일반적으로 추가된 원소나 화합물은 매트릭스와 반응하거나 매트릭스에 용해되지 않으며 소결 중에 액체가 될 수도 있습니다. 청동의 납이나 스테인리스강의 MnS와 같은 매트릭스 재료를 적시지 않습니다. 이 액상은 소결 공정을 촉진하거나 영향을 미치지 않습니다. 대신 매트릭스에 작은 물방울로 존재하며 전체 시스템이 고체-확산을 통해 소결됩니다.
더욱이, 매트릭스에 대한 반응이 제한적이고 매트릭스 물질을 적시는 액상이 존재하는 경우, 이 액상의 과도한 형성은 액상의 원자 확산 속도가 고상의 원자 확산 속도보다 훨씬 빠르기 때문에 프레임워크의 국부적인 붕괴를 초래할 수 있습니다. 따라서 액상 함량을 제어하는 것은 소결 공정에 유리합니다. 물질 전달 속도가 빨라지면 부품의 치밀화가 빨라지기 때문입니다. 액체상은 두 가지 형태로 존재할 수 있습니다. 하나는 연속 액체상이라고 불리는 전체 소결 홀드 전체에 걸쳐 액체상이 존재하는 경우입니다. 다른 하나는 소결 유지 중에 액상이 응고되는 경우로, 이를 과도 액상이라고 합니다.
연속 액상 소결은 두 가지 유형으로 구분됩니다. 첫 번째 유형은 혼합 분말을 가열하여 액체를 형성하는 것입니다. 일반적인 예로는 가열되어 액체 Fe-Ni를 형성하는 W-Fe-Ni 합금과 같은 무거운 합금이 있습니다. 여기서 W는 용해도가 제한적입니다. 또는 WC-Co 합금. Co는 일부 WC를 용해하여 공융을 형성하지만 WC는 아주 적은 양의 Co만 용해합니다. 그림 7.9는 90W-7Ni-3Fe 합금의 현미경 사진을 보여주며, 이는 Ni-Fe-W 합금 매트릭스에서 구형 텅스텐 입자를 나타냅니다. 소결 중에 Fe-Ni는 액체상으로 녹아 텅스텐을 용해시켜 텅스텐 입자의 구형화를 유도합니다. 용해도 한계를 초과하는 과잉 텅스텐은 액체에 침전되는데, 이는 액상 소결 중 용해-재침전의 전형적인 예입니다.
(Ni-Fe-W 합금 매트릭스에 원형 텅스텐 입자가 존재하는 것은 상 소결 중 용해-재석출의 전형적인 예입니다.)
두 번째 유형은 초고체-선 액상 소결(SLPS)입니다. 사전 합금된 분말을 고상선 이상으로 가열하면 입자 표면과 입자 내부의 결정립계가 녹아 소량의 액상이 생성되어 초고체-선 액상 소결이 발생합니다. 이 액상의 생성은 신속한 치밀화를 촉진합니다. SLPS를 사용하는 대표적인 예로는 M2계 공구강이 있습니다. 그림 7.10은 M2형 공구강의 전형적인 소결 미세조직을 보여준다. 그림은 매트릭스의 작은 탄화물 상 입자와 특정 입자 경계를 따라 더 많은 양의 탄화물 상을 보여줍니다.
(결정립 내부에는 소량의 탄화물상이 있고 일부 결정입계에는 다량의 탄화물상이 존재합니다.)
일시적 액상 소결에는 두 가지 유형이 있습니다. 첫 번째는 반응 소결로, 원소 A와 원소 B가 화합물을 형성하여 열을 방출하고 화합물 AB를 생성할 때 발생합니다. NiAl이 그러한 예입니다. 두 번째는 특정 원소의 확산으로 인해 일시적인 액상이 사라져 고용체를 형성하는 경우입니다. 예를 들어, 탄소는 철 및 크롬과 공융을 형성합니다. 탄소가 매트릭스로 확산되면 고용체를 형성하고 액체상은 응고됩니다.