การเผาผนึกเฟสของเหลวคืออะไร?
ระบบการเผาผนึกจำนวนมากสร้างเฟสของเหลวในระหว่างกระบวนการเผาผนึก โดยทั่วไป องค์ประกอบหรือสารประกอบที่เติมเข้าไปจะไม่ทำปฏิกิริยาหรือละลายในเมทริกซ์ และอาจกลายเป็นของเหลวในระหว่างการเผาผนึก พวกเขาไม่ทำให้วัสดุเมทริกซ์เปียก เช่น ตะกั่วในบรอนซ์หรือ MnS ในสแตนเลส เฟสของเหลวนี้ไม่ส่งเสริมหรือส่งผลกระทบต่อกระบวนการเผาผนึก แต่กลับมีอยู่ในเมทริกซ์ในรูปแบบหยด และทั้งระบบถูกเผาผ่านการแพร่กระจายของโซลิดสเตต-
นอกจากนี้ เมื่อมีเฟสของเหลวซึ่งมีปฏิกิริยาที่จำกัดต่อเมทริกซ์และทำให้วัสดุเมทริกซ์เปียกอยู่ การก่อตัวที่มากเกินไปของเฟสของเหลวนี้อาจนำไปสู่การล่มสลายของเฟรมเวิร์กเฉพาะที่ เนื่องจากอัตราการแพร่ของอะตอมของเฟสของเหลวนั้นเร็วกว่าของเฟสของแข็งมาก ดังนั้นการควบคุมปริมาณเฟสของเหลวจึงเป็นประโยชน์ต่อกระบวนการเผาผนึก เนื่องจากอัตราการถ่ายโอนมวลที่เร็วขึ้นทำให้ชิ้นส่วนมีความหนาแน่นอย่างรวดเร็ว เฟสของเหลวสามารถมีอยู่ได้สองรูปแบบ รูปแบบหนึ่งคือเมื่อมีเฟสของเหลวปรากฏตลอดการกักเก็บการเผาผนึกทั้งหมด เรียกว่าเฟสของเหลวต่อเนื่อง อีกประการหนึ่งคือเมื่อเฟสของเหลวแข็งตัวในระหว่างการระงับการเผาผนึก เรียกว่าเฟสของเหลวชั่วคราว
การเผาผนึกในเฟสของเหลวต่อเนื่องแบ่งออกเป็นสองประเภท: ประเภทแรกเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่ผงผสมเพื่อสร้างของเหลว ตัวอย่างทั่วไปคือโลหะผสมหนัก เช่น โลหะผสม W-Fe-Ni ซึ่งถูกให้ความร้อนจนกลายเป็น Fe ของเหลว-Ni โดยที่ W มีความสามารถในการละลายจำกัด หรือ โลหะผสม WC-Co โดยที่ Co ละลาย WC บางส่วนจนเกิดเป็นยูเทคติก แต่ WC ละลาย Co ในปริมาณที่น้อยมาก รูปที่ 7.9 แสดงไมโครกราฟของโลหะผสม 90W-7Ni-3Fe ซึ่งเผยให้เห็นเม็ดทังสเตนทรงกลมในเมทริกซ์โลหะผสม Ni-Fe-W ในระหว่างการเผาผนึก Fe-Ni จะละลายเป็นสถานะของเหลวและละลายทังสเตน ซึ่งนำไปสู่การทำให้อนุภาคทังสเตนกลายเป็นทรงกลม ทังสเตนส่วนเกินที่เกินขีดจำกัดความสามารถในการละลายจะตกตะกอนในของเหลว ซึ่งเป็นตัวอย่างทั่วไปของการตกตะกอนและการละลายในระหว่างการเผาผนึกในเฟสของเหลว
(การมีอยู่ของเม็ดทังสเตนทรงกลมในเมทริกซ์โลหะผสม Ni-Fe-W เป็นตัวอย่างทั่วไปของการละลาย-การตกตะกอนระหว่างการเผาผนึกแบบเฟส)
ประเภทที่สองคือ การเผาผนึกเฟสของเหลวแบบเส้น (SLPS) ที่เป็นของแข็งยิ่งยวด เมื่อผงโลหะผสมพรี-ถูกให้ความร้อนเหนือเส้นโซลิดัส ขอบเขตของเกรนบนพื้นผิวและภายในอนุภาคจะละลาย ทำให้เกิดเฟสของเหลวจำนวนเล็กน้อย ซึ่งส่งผลให้เกิดการเผาผนึกเฟสของเหลวในเส้นของแข็งยิ่งยวด- การสร้างเฟสของเหลวนี้ช่วยให้เกิดความหนาแน่นอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างทั่วไปของการใช้ SLPS คือเหล็กกล้าเครื่องมือประเภท M2 รูปที่ 7.10 แสดงโครงสร้างจุลภาคเผาผนึกทั่วไปของเหล็กกล้าเครื่องมือประเภท M2 รูปนี้แสดงอนุภาคเฟสคาร์ไบด์ขนาดเล็กในเมทริกซ์และเฟสคาร์ไบด์ในปริมาณที่มากขึ้นตามขอบเขตเกรนที่กำหนด
(มีเฟสคาร์ไบด์จำนวนเล็กน้อยอยู่ภายในเกรนและมีเฟสคาร์ไบด์จำนวนมากที่ขอบเขตเกรนบางส่วน)
การเผาผนึกในเฟสของเหลวชั่วคราวมีสองประเภท ประเภทแรกคือการเผาผนึกปฏิกิริยา ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อองค์ประกอบ A และองค์ประกอบ B ก่อตัวเป็นสารประกอบ จากนั้นปล่อยความร้อนและสร้างสารประกอบ AB ไนอัลคือตัวอย่างดังกล่าว ประการที่สองคือเมื่อเฟสของเหลวชั่วคราวหายไปเนื่องจากการแพร่ขององค์ประกอบบางอย่างจนกลายเป็นสารละลายของแข็ง ตัวอย่างเช่น คาร์บอนเกิดเป็นยูเทคติกโดยมีเหล็กและโครเมียม เมื่อคาร์บอนกระจายเข้าสู่เมทริกซ์ จะเกิดเป็นสารละลายของแข็ง และสถานะของเหลวจะแข็งตัว