Apa itu Sintering Fase Cair?
Banyak sistem sintering menghasilkan fase cair selama proses sintering. Biasanya, unsur atau senyawa yang ditambahkan tidak bereaksi atau larut dalam matriks, dan bahkan dapat menjadi cair selama sintering. Mereka tidak membasahi material matriks, seperti timbal dalam perunggu atau MnS dalam baja tahan karat. Fase cair ini tidak mendorong atau mempengaruhi proses sintering; sebaliknya, ia ada dalam matriks sebagai tetesan, dan seluruh sistem disinter melalui difusi keadaan padat.
Lebih jauh lagi, bila terdapat fasa cair dengan reaksi terbatas terhadap matriks dan yang membasahi bahan matriks, pembentukan fasa cair yang berlebihan dapat menyebabkan keruntuhan kerangka secara lokal karena laju difusi atom fasa cair jauh lebih cepat dibandingkan dengan fasa padat. Oleh karena itu, mengontrol kandungan fase cair bermanfaat untuk proses sintering, karena laju perpindahan massa yang lebih cepat menyebabkan pemadatan bagian yang cepat. Fase cair dapat berada dalam dua bentuk: satu adalah ketika fase cair terdapat di seluruh ruang sintering, yang disebut fase cair kontinu; yang lainnya adalah ketika fase cair membeku selama penahanan sintering, yang disebut fase cair sementara.
Sintering fase cair kontinyu dibagi menjadi dua jenis: jenis pertama melibatkan pemanasan bubuk campuran untuk membentuk cairan. Contoh umumnya adalah paduan berat, seperti paduan W-Fe-Ni, yang dipanaskan untuk membentuk Fe-Ni cair, dengan W memiliki kelarutan terbatas; atau paduan WC-Co, dimana Co melarutkan sebagian WC untuk membentuk eutektik, namun WC hanya melarutkan sejumlah kecil Co. Gambar 7.9 menunjukkan mikrograf paduan 90W-7Ni-3Fe, yang memperlihatkan butiran tungsten berbentuk bola dalam matriks paduan Ni-Fe-W. Selama sintering, Fe-Ni meleleh menjadi fase cair dan melarutkan tungsten, menyebabkan spheroidisasi partikel tungsten. Tungsten berlebih yang melebihi batas kelarutannya akan mengendap dalam cairan, contoh khas pengendapan-larut selama sintering fase cair.
(Keberadaan butiran tungsten melingkar dalam matriks paduan Ni-Fe-W adalah contoh khas dari disolusi-represipitasi selama sintering fase.)
Tipe kedua adalah sintering fase cair garis superpadat (SLPS). Ketika serbuk pra-paduan dipanaskan di atas garis solidus, batas butir pada permukaan dan di dalam partikel meleleh, menghasilkan sejumlah kecil fase cair, yang menghasilkan sintering fase cair garis-superpadat. Pembentukan fase cair ini memfasilitasi pemadatan yang cepat. Contoh umum penggunaan SLPS adalah baja perkakas tipe M2. Gambar 7.10 menunjukkan struktur mikro sinter yang khas dari baja perkakas tipe M2. Gambar tersebut menunjukkan partikel fase karbida kecil dalam matriks dan sejumlah besar fase karbida di sepanjang batas butir tertentu.
(Ada sejumlah kecil fase karbida di dalam butiran dan sejumlah besar fase karbida di beberapa batas butir.)
Ada dua jenis sintering fase cair sementara: yang pertama adalah sintering reaksi, yang terjadi ketika unsur A dan unsur B membentuk senyawa, melepaskan panas dan menghasilkan senyawa AB. NiAl adalah contohnya. Yang kedua adalah ketika fase cair sementara menghilang karena difusi unsur tertentu membentuk larutan padat. Misalnya, karbon membentuk eutektik dengan besi dan kromium. Ketika karbon berdifusi ke dalam matriks, ia membentuk larutan padat, dan fase cairnya membeku.