Spiekanie proszków ceramicznych lub metalicznych jest zjawiskiem zachodzącym samorzutnie wraz z podniesieniem temperatury, którego kierunek jest ustalony przez spadek entalpii swobodnej, towarzyszący zmniejszeniu się rozwinięcia powierzchni swobodnych układu. Dzięki temu zbiór stykających się ze sobą drobnych ziaren wiąże się wzajemnie po podgrzaniu do odpowiedniej temperatury niższej od potrzebnej do ich stopienia (0,4-0,85 bezwzględnej temperatury topnienia). Wiązaniu ziaren towarzyszy skurcz całego układu i przejście sypkiego lub słabo związanego proszku w lity, wytrzymały polikryształ. Zmiany te są wynikiem przenoszenia masy, które polega w pierwszym przypadku na przemieszczaniu się całych ziaren względem siebie, zaś w drugim przypadku na wędrówce pojedynczych atomów i molekuł w fazie ciekłej oraz gazowej. W każdym z tych przypadków zachodzi ukierunkowany transport masy, co oznacza, że w układzie działają siły i naprężenia, które wywołują przemieszczanie się ziaren i atomów w określonym kierunku. Każdy z tych mechanizmów dominuje w innym zakresie temperatur.

Dyfuzja powierzchniowa

W przypadku dyfuzji powierzchniowej mamy do czynienia z chaotycznym ruchem pojedynczych atomów lub defektów znajdujących się na powierzchni ziaren. Zakres dyfuzji powierzchniowej i jej wpływ na przebieg spiekania zależy nie tylko od temperatury i znacznego rozwinięcia powierzchni w układzie. Decyduje o tym także chemiczny stan powierzchni ziaren. Rola tego procesu jest szczególnie istotna w przypadku spiekania proszków substancji o wiązaniach kowalencyjnych, gdzie aż do bardzo wysokich temperatur jedynym znaczącym mechanizmem dyfuzji jest właśnie dyfuzja powierzchniowa. Dodatkowo, dyfuzja powierzchniowa powoduje przekształcenie się początkowych kontaktów punktowych w kontakty fazowe między ziarnami, to jest kontakty o większym rozwinięciu powierzchni. W wyniku tego w zbiorze ziaren wykształca się sieć mniej lub bardziej cylindrycznych porów, co wywołuje stan równoważny poddaniu układu zewnętrznemu ciśnieniu hydrostatycznemu.

Przegrupowanie ziaren

Występowanie naprężeń ściskających, w miejscach kontaktu ziaren, zarówno w nieobecności jak i obecności fazy ciekłej, są przyczyną występowania kolejnego ze zjawisk, mianowicie transportu masy drogą przemieszczania się całych ziaren, które prowadzi do przegrupowania ich zbioru. Jest to możliwe, jeśli ziarna ulegną przegrupowaniu przyjmując bardziej gęste ułożenie. Wystąpienie tego procesu tłumaczy, zatem racjonalnie znaczny przyrost skurczu obserwowany w pośrednich stadiach spiekania.

Dyfuzja objętościowa i po granicy ziaren

Występowanie gradientu stężenia wakancji powoduje zaistnienie skierowanego znoszenia wakancji zgodnego z udziałem tegoż gradientu. Przenoszenie masy powoduje zbliżanie się środków ziaren do siebie przy jednoczesnym powiększaniu powierzchni granic styku międzyziarnowego. Ponieważ w ten sposób masa zapełnia pory, za pomocą tego mechanizmu możliwe jest osiągnięcie stanu spieku polikrystalicznego niezawierającego porów. Po zapoczątkowaniu procesu dyfuzji gradient stężenia wakancji, a tym samym i strumień, uległby zmniejszeniu, a proces zbliżania się środków ziaren zahamowaniu, gdyby w układzie nie istniały stałe źródła wytwarzające wakancje w pobliżu wklęsłej powierzchni szyjki, a w pobliżu środka kontaktów międzyziarnowych miejsca, w których wakancje ulegają zniszczeniu. Istnienie tych źródeł i upływów utrzymuje w toku całego procesu określony gradient stężenia wakancji, a proces dyfuzji i tym samym proces zbliżania się środków ziaren do siebie osiąga pewien stan ustalony. Na przebieg omawianych procesów istotny wpływ ma droga transportu masy. W rachubę wchodzi dyfuzja poprzez objętość ziaren lub wzdłuż granic międzyziarnowych. Ogólnie biorąc, dyfuzja na granicach ziaren dominuje nad dyfuzją objętościową do temperatury rzędu 0,5- 0,6 bezwzględnej temperatury topnienia danego związku.