Модель жидкофазного спекания при взаимодействии жидкой и твердой фаз

Другой вид жидкостного спекания сопровождается взаимодействием жидкой фазы с твердой. Модель такого спекания показана на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Схема жидкофазного спекания при взаимодействии жидкой и твердой фаз: г — радиус сферы; h — половина расстояния сближения центров сфер; х — радиус площади перешейка.

Введенная стекловидная фаза, которая при определенной температуре становится жидкой, растворяет зерна твердого кристаллического вещества. Постепенно жидкая фаза насыщается растворимым веществом, после чего из расплава кристаллизуется твердая фаза преимущественно на поверхность оставшихся зерен. Происходят рост более крупных зерен и спекание системы.

Весь процесс жидкостного спекания протекает в три стадии. На первой стадии из введенных в массу плавней или стекла при некоторой умеренной температуре образуется жидкая фаза. Под влиянием сил поверхностного натяжения частицы сближаются и вся система уплотняется. Если объем жидкой фазы превышает объем пустот, то жидкость может заполнить эти пустоты и дальнейшего уплотнения не произойдет. Если же жидкой фазы будет недостаточно или если она не будет хорошо смачивать твердую фазу, то возможно частичное или местное твердофазовое спекание. На второй стадии при некотором повышении температуры нагревания идет основной процесс растворения твердой фазы и по мере насыщения расплава продолжается кристаллизация из расплава этой же кристаллической фазы. В первую очередь растворяются более мелкие частицы, и выпадающие кристаллы переосаждаюгся на более крупные частицы. В результате мелкие кристаллы уменьшаются или растворяются целиком и исчезают, а более крупные растут. Протекает процесс перекристаллизации через жидкую фазу, состав которой обогащается растворяемым веществом. В первую очередь растворяются зоны контакта зерен, центры их сближаются, в результате чего происходят усадка и уплотнение обжигаемого тела. Наконец, на третьей стадии завершается перекристаллизация и образуется жесткий кристаллический каркас. Этому процессу способствует хорошее смачивание жидкой фазы, ее способность проникать во все поры.