緻密化（densification）

一件剛壓好的陶瓷零件大致是實心的，但不全然：也許有 40 百分比的體積是粉末粒子之間的空隙。緻密化就是把這道缺口補上的過程——燒成時孔隙率的穩定消失，使這塊料變得更緻密，而且因為同樣多的材料如今佔的空間更小，它會實際地收縮。這正是燒結的全部意義：你可以把粒子鍵結成一個脆弱多孔的坯體卻不緻密化，但一塊強韌、不透水、能承載的陶瓷，要求把空隙驅逐出去。

密度是對著一個上限來量的。理論密度（theoretical density）是材料在零孔隙時會有的密度——一顆完美單晶的密度。相對密度（relative density）是實際達到那上限的比例，所以生坯也許是 55 百分比，而燒結良好的成品超過 98 百分比。隨著氣孔排空、密度攀升，坯體大約以體積變化的立方根收縮：把 40 百分比的孔隙消除到接近零，會給出約 15 到 20 百分比的線性收縮，這就是為什麼燒結件必須設計成偏大、以及為什麼不均勻的收縮會使它們翹曲。緻密化的定義要件微妙卻絕對：它只有在物質從粒子中心之間被移走、使中心靠近時才發生。那意味著從晶界或晶格取來的物質——晶界擴散與晶格（體）擴散，或塑性與黏性流動。單純在表面上挪動的物質只讓頸部變胖，從不把中心拉進來，因而不會緻密化。

這就是整個領域的關鍵：緻密化是粉末能拿它的表面能去做的兩件事之一，而它的對手粗化總是並行其側。兩者都降低表面能，但粗化是靠把晶粒與氣孔養大而非除去它們來達成，而一旦晶粒長得夠快、拋棄了氣孔，緻密化就會在孔隙仍困在晶粒內時停滯。所以更多的熱或更多的時間並不是通往更高密度的可靠之路——過了某一點，它們餵養粗化的速度快過緻密化。製作者的手藝在於讓緻密化路徑保持領先：用細而均勻的粉末換取大驅動力、用能快速抵達緻密化溫度的燒成排程、用晶粒成長抑制劑把氣孔留在晶界上，以及當單靠表面能無法完成任務時，用外加壓力去把最後的氣孔壓垮。