先進陶瓷材料由于其精細的結構組成及高強度、高硬度、耐高溫、抗腐蝕、耐磨等一系列優(yōu)良特性被廣泛應用于航空航天、電子、機械、生物醫(yī)學等各個領域。陶瓷燒結技術的發(fā)展直接影響著先進陶瓷材料的進展，是陶瓷制品成品中不可或缺的關鍵一步
生坯經(jīng)過初步干燥后，需要進行燒結以提高坯體的強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性。在燒結過程中陶瓷內部會發(fā)生一系列物理和化學變化，體積減小、密度增加、強度和硬度提高，晶粒發(fā)生相變等，使陶瓷坯體達到所要求的物理性能和力學性能 。相同化學組成的陶瓷坯體，采用不用的燒結工藝將產生顯微結構及性能差別極大的陶瓷材料。
按研究對象，燒結可分為固相燒結及液相燒結，按照工藝具體可分為常壓燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結、氣氛燒結、微波燒結、放電等離子體燒結等。下面介紹幾種常用燒結技術。
1、無壓燒結
無壓燒結又稱常壓燒結，燒成過程是在沒有外加驅動力情況下進行，燒結驅動力主要來自陶瓷粉體表面自由能的變化，即粉末總表面積減少和界面能的下降，無壓燒結是陶瓷材料燒結中最簡便、最常用的一種燒結工藝。對于氮化物、碳化物、硼化物類共價鍵結合強的化合物，由于其自擴散系數(shù)小，因而單靠固相燒結無法獲得致密的制品，經(jīng)常采取添加少量燒結助劑的方法，降低燒結溫度，降低固相擴散過程的晶界能，促進材料的致密化。
無壓燒結制得的材料性能比熱壓、高溫等靜壓和氣氛加壓燒結等工藝制得的低一些。但其工藝簡單，對燒成設備無特殊要求，成本低廉，且易于制備復雜形狀制品和批量生產。2、氣壓燒結
氣壓燒結由日本和美國同時發(fā)明。氣壓燒結是在加壓的氮氣或其他惰性氣氛的條件下，經(jīng)高溫燒結獲取致密、形狀復雜的陶瓷制品的燒結方法。氣壓燒結滿足了部分特殊陶瓷材料燒結的需要，如防止分解。同時，在保溫階段后期，一定壓力的氣氛對燒結體產生一個類似于熱等靜壓過程的均向施壓過程，有利于燒結材料性能的進一步提高。
3、熱壓燒結
熱壓燒結（hot-pressing，HP）是一種機械加壓的燒結方法，此法是先把陶瓷粉末裝在模腔內，在加壓的同時將粉末加熱到燒成溫度，由于從外部施加壓力而補充了驅動了，因此可在較短時間內達到致密化，并且獲得具有細小均勻晶粒的顯微結構。這種燒結方式可獲得更好的材料力學性能，減少燒結時間或降低燒結溫度，減少共價鍵陶瓷燒結助劑的用量，從而提高材料的高溫力學性能。
4、熱等靜壓燒結
熱等靜壓(Hot Isostatic Pressing，簡稱HIP)技術研究始于1955年，由美國Battelle Columbus實驗室為研制核反應堆材料而開展的。1965年美國Battelle Columbus實驗室研制的第一臺熱等靜壓機的問世，標志著熱靜壓技術設備的誕生 。
熱等靜壓工藝是一種以氮氣、氬氣等惰性氣體為傳壓介質，將制品放置到密閉的容器中，在900?C~2000?C溫度和100~200 MPa壓力的共同作用下，向制品施加各向同等的壓力，對制品進行壓制燒結處理的技術。熱等靜壓燒結工藝可分為兩類：①陶瓷粉末成型封裝或直接封裝后經(jīng)高溫等靜壓燒結；②陶瓷粉末成型、燒結后經(jīng)高溫等靜壓再處理。
此燒結方法加工產品的致密度高、均勻性好、性能優(yōu)異。同時該技術具有生產周期短、工序少、能耗低、材料損耗小等特點。5、放電等離子燒結
放電等離子燒結技術(Spark Plasma Sintering，SPS)是近年日本研發(fā)出的一種新型快速燒結技術，是一種利用脈沖電流進行加壓燒結的方法。通過脈沖電流讓加工物自行發(fā)熱，并利用粒子間發(fā)生的放電等離子能量在短時間內實現(xiàn)快速且致密的燒結。其燒結機理目前一般認為，SPS過程除具有熱壓燒結的焦耳熱和加壓造成的塑性變形促成燒結外，還在粉體顆粒間產生直流脈沖電壓，利用粉體顆粒間放電的自發(fā)熱作用，才產生了SPS過程特有的一些現(xiàn)象。
相比于傳統(tǒng)燒結技術，SPS具有升溫速度快、加熱時間短、燒結溫度低等優(yōu)勢，可形成超細晶粒甚至納米晶粒材料，同時無明顯各向異性。6、微波燒結
20世紀60年代中期，Levinson和Tinga最早提出陶瓷材料的微波燒結技術（Microwave sintering）。微波燒結是利用微波電磁場中陶瓷材料的介質損耗而使材料至燒結溫度從而實現(xiàn)陶瓷的燒結及致密化。微波燒結時材料吸收微波轉為材料內部分子的動能和勢能，使材料整體加熱均勻，內部溫度梯度小，加熱和燒結速度快。
微波燒結可實現(xiàn)低溫快速燒結，顯著提高陶瓷材料的力學性能。另外，微波燒結無需熱源，高效節(jié)能。生產效率高，單件成本低。其在陶瓷材料制備領域具有廣闊的應用前景，為制備亞米級甚至微米級陶瓷材料提供了新的途徑。7、自蔓延燒結
自蔓延高溫合成(self-propagating high-temperature synthesis，SHS)是二十世紀中期出現(xiàn)的一種材料制備技術，由前蘇聯(lián)科學家Merzhanov提出的一種材料燒結工藝。此方法是基于放熱化學反應的原理，利用外部能量誘發(fā)局部發(fā)生化學反應，形成化學反應前沿(燃燒波)，此后，化學反應在自身放出熱量的支持下繼續(xù)進行，隨著燃燒波的推進，燃燒蔓延至整個體系，合成所需材料。SHS燒結是指利用SHS反應釋放的高熱量，輔以熱壓或熱等靜壓，合成和致密化同步進行，最后燒結合成材料密度接近或等于理論密度。
該方法設備、工藝簡單，反應迅速，產品純度高，能耗低。適用于合成非化學計量比的化合物、中間產物及亞穩(wěn)定相等。20世紀80年代以來，自蔓延燒結技術得到了飛速發(fā)展，并成功應用到工業(yè)化生產，與許多其他領域技術結合，形成了一系列相關技術，例如，SHS粉體合成技術、SHS燒結技術、SHS致密化技術、SHS冶金技術等。自蔓延燒結法不僅能用于陶瓷粉末合成、陶瓷材料燒結，而且還可以制備高熔點材料棒，拉制單晶，金屬表面氮化或碳化處理等。未來的燒結技術向著精細化、可控化、節(jié)能高效方向發(fā)展。新型燒結技術因其潛在的節(jié)能省時而成為當下陶瓷材料燒結技術研究的熱點。
