陶瓷粉体经成型后，所得的素坯是半成品，这种半成品经过热处理并获得所需显微结构和性能的过程称为烧制。烧制包括三个阶段：一是预烧，这一阶段温度较低，主要是要除去坯体中的一些有机黏结剂等前期的添加物；二是烧结，在一定温度下实现材料的致密化；三是冷却。在烧制过程中最重要、最关键的一步是烧结。

烧结是无机材料制备中素坯在高温下的致密化过程，也伴随着其他相关现象。随着温度的上升和时间的延长，固体颗粒相互键联，晶粒长大，孔隙和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为具有一定强度和某种显微结构的多晶烧结体。烧结是一个不可逆过程，粉体的过剩表面能是烧结过程的基本动力。烧结过程中的物质传递机制有流动传质、扩散传质和气相传质、溶解-沉淀等。其中属于流动传质的有黏性流动和塑性流动；属于扩散传质的有表面扩散、界面扩散和体积扩散等。多数学者认为，在烧结过程中可能有几种传质机理共同作用，但在一定条件下，某种机理占主导地位；条件变化，起主导作用的机理也有可能随之改变，并使烧结不同阶段的具体过程都有所不同。烧结可分为多种，依据烧结过程有无液相参加，可分为固相烧结和液相烧结；依据烧结过程有无外压，可分为无压烧结和热压烧结、热等静压烧结等。此外，还有一些特殊的烧结方法如反应烧结、气压烧结、等离子烧结、微波烧结、自蔓延烧结和爆炸烧结等。

根据R.L.科布尔^[注]的定义，烧结过程通常可分为3个阶段：初期、中期和后期。烧结初期是指颗粒间接触面积从零到达平衡二面角的这一颗粒间瓶颈生长过程。烧结初期不存在晶粒生长，体积收缩也很小（3%左右）。烧结中期始于晶粒生长之时，并伴随颗粒间界面的广泛形成，到气孔网络的终结和闭气孔的形成结束。烧结中期是材料致密化的主要阶段，晶粒尺寸、气孔形状及尺寸都发生很大变化。但在此期间，气孔保持相互连通，形成连续网络，而颗粒间的界面仍是相互孤立而不形成连续网络。中期阶段结束时，最后残余闭口气孔量约10%，即相对密度为90%左右。在实际系统中，烧结初期的终点并非完全一致，即初期和中期是相互交叉的；而中期结束的终点，也并非各处同时到达。烧结后期是烧结的最后阶段，随着烧结过程中气孔变成孤立，晶界开始形成连续网络。这一阶段孤立的气孔常位于两晶粒晶面、三晶粒间或多晶粒的结合处，也可能被包裹在晶粒中。晶界上孤立的气孔可能通过扩散消除使致密化继续进行，但速度会明显减慢，同时晶粒继续长大。这一阶段尽管收缩量不大，但晶粒生长迅速，显微结构发展很快，晶粒和气孔的性质（尺寸、分布等）决定材料最后显微结构的基本特性和基本性能。

一般的烧结理论指固相烧结条件下的粉体成型体致密化的热力学和动力学过程，以及相关的显微结构发展。有关烧结的模型或理论相当多，其中不少是有关烧结初期的理论研究、模型和致密化方程，但实际上烧结初期对致密化，特别是对超细粉体致密化的贡献非常有限，超细粉体的晶粒生长与致密化几乎同步开始。为多数人所接受的模型包括烧结初期阶段的双球模型和烧结中、后期的科布尔模型等。

影响烧结致密化和最终材料显微结构和性能的主要阶段是烧结中期和烧结后期。其中烧结中期的样品收缩占整个收缩量的80%～90%，而烧结后期晶粒生长和显微结构形成对材料性能的影响是十分关键的。烧结中后期致密化、晶粒生长、气孔生长和显微结构形成几个过程同时进行，烧结中期和后期比烧结初期要复杂得多。这种复杂性导致学者很难建立一个能适当描述致密化过程的模型，因而描述烧结中期和后期的理论相对少得多。20世纪60年代早期，科布尔提出了基于晶粒的物质传输（扩散)显微结构模型——晶粒为一正十四面体，气孔则为圆柱形，位于正十四面体的每个棱角处并形成连通网络。借用这一模型，推导出了致密化方程，给出了烧结体中气孔率与时间对数的线性关系。科布尔的模型被大多数人所接受。与中期的情况相似，尚没有令人满意的模型可描述烧结后期的致密化过程。通过利用并略为修正烧结中期的模型，科布尔给出了用于烧结后期的气孔与时间的关系，但其也存在着烧结后期气孔率与时间的对数关系不成立的问题。

传统的固相烧结理论在形成过程中存在很多问题。①科布尔的模型不仅过于简单，同时还存在一些理论假设上的缺陷。烧结过程实际上是一个表面积的减少和界面增加的过程，即表面张力是推动力而界面张力是致密化的阻力。科布尔的模型中未考虑界面张力对致密化的作用。由此，他得到的一些结论是不符合实际情况的。②科布尔的理论推导还存在不容忽视的数学失误。在推导过程中，微分时将晶粒尺寸（）假定为常数，而积分时又认为晶粒尺寸是时间（）的函数（，为常数），在这样的条件下，得到密度与时间对数的线性关系。无疑，如正确推导，其气孔率与时间对数的线性关系是得不到的。③实验发现，密度与时间对数的线性关系与晶粒是否生长没有关系，而科布尔得到的气孔率与时间对数的线性关系必须是在假设晶粒尺寸与时间的1/3次方呈线性关系的条件下方可成立。而且，密度与时间对数的线性关系本身仅是一种表观拟合，并不具有物理含义，正如Pejovnik等人所指出的，等温烧结时的密度与时间的关系可以同样完美地用其他简单的经验关系式拟合。④最重要的是，科布尔的模型得到的致密化方程不能解释很多重要的烧结现象。如烧结过程中后来被广泛证实的气孔生长、气孔的热力学稳定性等问题均未能考虑，也就无法解释这些实验现象。团聚体对烧结的影响早已为人们所认识，但科布尔的理论同样无法解释。这主要是因为界面张力，或者说是气孔的稳定性问题在其模型中未被考虑。

通过全面考察固相烧结过程的本质和过程，将原有理论中没有考虑的界面能（界面张力）、气孔稳定性与气孔生长等因素作为理论模型和假设的主要参数，建立一个以材料成型体中气孔（而不是原有理论中的晶粒）为着眼点的显微结构模型。其中，界面能是烧结致密化的热力学驱动力，而烧结过程中形成的界面则是烧结的热力学阻力。在此基础上，通过严格的数学推导，得到了新的适合于不同条件下陶瓷固相烧结的致密化方程。新固相烧结的致密化方程不同于传统方程的主要方面是，考虑了界面能作为烧结阻力对烧结的阻碍作用，以及气孔孔径（或孔径与粒径之比）的分布对致密化的影响。

烧结过程中的显微结构形成与变化是烧结理论考虑的另一个重要方面。模型研究发现，晶粒生长与致密化是同时开始、平行进行的，而且烧结中期晶粒生长应通过表面扩散或体扩散实现，而晶界迁移对晶粒生长的作用十分有限。深入研究烧结过程中晶粒与气孔生长（粗化）和致密化的关系，进一步发现烧结过程中气孔生长和晶粒生长的不可避免性，以及气孔和晶粒生长与致密化同时以相同的物质迁移方式进行，气孔和晶粒尺寸之比的变化是联系材料致密化与粗化的关键。

传统理论认为表面扩散不仅对致密化无贡献，而且会干扰致密化的进行，在烧结初期、中期，晶界扩散被认为是主要的物质传输途径。根据模型研究的结论，烧结中期晶粒生长与致密化是同时开始、平行进行，晶粒生长不排除表面扩散作用，所以致密化同样不排除表面扩散的贡献。实际上，烧结初、中期晶界并不是连续的，因而仅通过晶界的物质传输不可能使烧结体内部的空位扩散至烧结体外；而此时气孔是连通的，颗粒表面是连续的，因而表面扩散是完全可能的。所以，在烧结初、中期，实现致密化和晶粒生长的物质迁移均不能排除表面扩散的作用。换言之，考虑到表面扩散相对较低的活化能，烧结初、中期的物质传输很可能是以表面扩散为主；而在烧结后期，晶界成为连续的界面，致密化以晶界和体扩散为主,而晶粒生长则以晶界迁移（晶界扩散）为主。

在传统的烧结理论中，很少涉及液相存在条件下的液相烧结以及压力条件下的热压烧结过程中的理论问题。中国学者将新的固相烧结理论推广至液相与热压烧结。

液相存在时，推动烧结的热力学驱动力和阻力不完全是固相的表面能和界面能。根据液相与固相之间的润湿情况的不同，烧结的推动力是液相的表面能，或是液相和固相表面能的共同作用；而阻力则是最后形成的液-固相界面或固相界面。液相的存在为物质的扩散迁移提供了快速的通道，使烧结过程明显加快。

在热压条件下，烧结的推动力除了表面能，还有作用于烧结体的外加压力所导致的致密化驱动力。由于后者往往远大于前者，所以热压烧结的致密化速率大大提升，或烧结温度明显下降。