Què és la sinterització en fase líquida?
Molts sistemes de sinterització generen una fase líquida durant el procés de sinterització. Normalment, els elements o compostos afegits no reaccionen ni es dissolen a la matriu, i fins i tot poden tornar-se líquids durant la sinterització. No mullen el material de la matriu, com el plom en bronze o MnS en acer inoxidable. Aquesta fase líquida no afavoreix ni afecta el procés de sinterització; en canvi, existeix a la matriu en forma de gotes i tot el sistema es sinteritza mitjançant la difusió d'estat sòlid-.
A més, quan existeix una fase líquida amb una reacció limitada a la matriu i que mulla el material de la matriu, la formació excessiva d'aquesta fase líquida pot provocar un col·lapse localitzat de l'estructura perquè la velocitat de difusió atòmica de la fase líquida és molt més ràpida que la de la fase sòlida. Per tant, controlar el contingut de la fase líquida és beneficiós per al procés de sinterització, ja que la velocitat de transferència de massa més ràpida condueix a una ràpida densificació de les peces. La fase líquida pot existir de dues formes: una és quan la fase líquida està present durant tota la bodega de sinterització, anomenada fase líquida contínua; l'altre és quan la fase líquida es solidifica durant la retenció de sinterització, anomenada fase líquida transitòria.
La sinterització contínua en fase líquida es divideix en dos tipus: el primer tipus consisteix a escalfar una pols barrejada per formar un líquid. Un exemple típic són els aliatges pesants, com ara els aliatges W{-Fe{-Ni, que s'escalfen per formar Fe-Ni líquid, on W té una solubilitat limitada; o WC-aliatges de Co, on el Co dissol una mica de WC per formar un eutèctic, però el WC dissol només una quantitat molt petita de Co. La figura 7.9 mostra una micrografia d'un aliatge de 90 W{-7Ni{-3Fe, que revela grans de tungstè esfèrics a la matriu d'aliatge de Ni{{13}W{{13}F. Durant la sinterització, el Fe-Ni es fon en una fase líquida i dissol el tungstè, donant lloc a l'esferoidització de les partícules de tungstè. L'excés de tungstè que supera el seu límit de solubilitat precipita al líquid, un exemple típic de dissolució-reprecipitació durant la sinterització en fase líquida.
(La presència de grans circulars de tungstè a la matriu d'aliatge de Ni{-Fe{-W és un exemple típic de reprecipitació en dissolució- durant la fase de sinterització.)
El segon tipus és la sinterització en fase líquida-supersòlida (SLPS). Quan la pols pre-aliatge s'escalfa per sobre de la línia sòlida, els límits de gra a la superfície i a l'interior de les partícules es fonen, generant una petita quantitat de fase líquida, que resulta en una sinterització en fase líquida de la línia supersòlida-. La generació d'aquesta fase líquida facilita una ràpida densificació. Un exemple típic d'ús de SLPS és l'acer per eines de tipus M2. La figura 7.10 mostra una microestructura sinteritzada típica d'acer per eines tipus M2. La figura mostra petites partícules de fase de carbur a la matriu i una quantitat més gran de fase de carbur al llarg de certs límits de gra.
(Hi ha una petita quantitat de fase de carbur dins dels grans i una gran quantitat de fase de carbur en alguns límits de gra.)
Hi ha dos tipus de sinterització transitòria en fase líquida: la primera és la sinterització de reacció, que es produeix quan l'element A i l'element B formen un compost, alliberant calor i generant el compost AB. NiAl n'és un exemple. El segon és quan la fase líquida transitòria desapareix a causa de la difusió d'un determinat element per formar una solució sòlida. Per exemple, el carboni forma un eutèctic amb el ferro i el crom. Quan el carboni es difon a la matriu, forma una solució sòlida i la fase líquida es solidifica.