Sıvı Faz Sinterleme Nedir?
Birçok sinterleme sistemi, sinterleme işlemi sırasında sıvı bir faz üretir. Tipik olarak eklenen elementler veya bileşikler matrisle reaksiyona girmez veya matris içinde çözünmez ve hatta sinterleme sırasında sıvı hale gelebilir. Bronzdaki kurşun veya paslanmaz çelikteki MnS gibi matris malzemesini ıslatmazlar. Bu sıvı faz, sinterleme sürecini desteklemez veya etkilemez; bunun yerine matriste damlacıklar halinde bulunur ve tüm sistem katı hal difüzyonu yoluyla sinterlenir.
Ayrıca, matrise sınırlı reaksiyonu olan ve matris malzemesini ıslatan bir sıvı faz mevcut olduğunda, bu sıvı fazın aşırı oluşumu çerçevenin lokal olarak çökmesine yol açabilir çünkü sıvı fazın atomik difüzyon hızı, katı fazınkinden çok daha hızlıdır. Bu nedenle, daha hızlı kütle aktarım hızı parçaların hızlı yoğunlaşmasına yol açtığından, sıvı faz içeriğinin kontrol edilmesi sinterleme işlemi için faydalıdır. Sıvı faz iki biçimde mevcut olabilir: birincisi, sürekli sıvı faz olarak adlandırılan, sinterleme işleminin tamamı boyunca sıvı fazın mevcut olduğu durumdur; diğeri ise geçici sıvı faz olarak adlandırılan, sinterleme sırasında sıvı fazın katılaşmasıdır.
Sürekli sıvı faz sinterlemesi iki türe ayrılır: ilk tür, karışık bir tozun bir sıvı oluşturmak üzere ısıtılmasını içerir. Tipik bir örnek, W'nin sınırlı çözünürlüğe sahip olduğu sıvı Fe-Ni oluşturmak üzere ısıtılan W-Fe-Ni alaşımları gibi ağır alaşımlardır; veya WC-Co alaşımları, burada Co bir ötektik oluşturmak için bir miktar WC'yi çözer, ancak WC yalnızca çok az miktarda Co'yu çözer. Şekil 7.9, Ni-Fe-W alaşım matrisindeki küresel tungsten tanelerini ortaya çıkaran bir 90W-7Ni-3Fe alaşımının mikrografını gösterir. Sinterleme sırasında Fe-Ni sıvı faza dönüşür ve tungsteni çözerek tungsten parçacıklarının küreselleşmesine yol açar. Çözünürlük sınırını aşan fazla tungsten, sıvı fazda sinterleme sırasında çözünme-yeniden çökeltmenin tipik bir örneği olarak sıvı içinde çöker.
(Ni-Fe-W alaşım matrisinde dairesel tungsten tanelerinin varlığı, faz sinterleme sırasında çözünme-yeniden çökeltmenin tipik bir örneğidir.)
İkinci tip süper katı hat sıvı faz sinterlemesidir (SLPS). Ön alaşımlı toz katılaşma çizgisinin üzerine ısıtıldığında, yüzeydeki ve parçacıkların içindeki tanecik sınırları eriyerek az miktarda sıvı faz oluşturur ve bu da süper katı çizgi sıvı faz sinterlenmesiyle sonuçlanır. Bu sıvı fazın oluşması hızlı yoğunlaşmayı kolaylaştırır. SLPS kullanmanın tipik bir örneği M2 tipi takım çeliğidir. Şekil 7.10, M2 tipi takım çeliğinin tipik sinterlenmiş mikro yapısını göstermektedir. Şekil matristeki küçük karbür fazı parçacıklarını ve belirli tane sınırları boyunca daha büyük miktarda karbür fazını göstermektedir.
(Tanelerin içinde az miktarda karbür fazı, bazı tane sınırlarında ise büyük miktarda karbür fazı bulunur.)
İki tür geçici sıvı faz sinterlemesi vardır: birincisi, A elementi ve B elementi bir bileşik oluşturduğunda, ısı açığa çıkararak AB bileşiği oluşturduğunda meydana gelen reaksiyon sinterlemesidir. NiAl böyle bir örnek. İkincisi, belirli bir elementin katı bir çözelti oluşturmak üzere difüzyonu nedeniyle geçici sıvı fazın ortadan kalkmasıdır. Örneğin karbon, demir ve kromla ötektik oluşturur. Karbon matris içine difüze olduğunda katı bir çözelti oluşturur ve sıvı faz katılaşır.