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機械合金化是指金屬或合金粉末在高能球磨機中通過粉末顆粒與磨球長時間激烈地沖擊、碰撞，使粉末顆粒反復產生冷焊、斷裂，導致粉末顆粒中原子擴散，從而獲得合金化粉末的一種粉末制備技術。具有成本低、產量大、工藝簡單及周期短等特點。機械合金化已經成為材料制備技術中打的重要方法之一。到目前為止已成功制備出彌散強化合金、高溫合金、貯氫材料、過飽和固溶體、復合材料、超導材料、非晶、準晶和納米晶。

通常實現金屬粉末機械合金化的球磨裝置主要有以下幾種：攪拌球磨機、滾動球磨機、行星式球磨機和震動球磨機，如圖所示。其工作原理如下:

（1）      攪拌球磨機（圖a）是一種朂有發展前途而且是能量利用率更高的超細粉碎設備，同樣也是重要的機械化設備。攪拌球磨機又稱攪拌磨，它主要由一個靜止的球磨筒體和一個裝在筒體中心的攪拌器組成，筒體內裝有磨球，磨球由裝在中心的攪拌器帶動，攪拌器的支臂固定在攪拌軸上，當攪拌器旋時，磨球與物料作多維度的循環運動和自傳運動，從而在磨筒內不斷地上下、左右相互置換位置產生強烈的運動，由磨球介質重力與螺旋回轉產生的擠壓力對物料產生沖擊、摩擦和剪切作用，使物料粉碎。

（2）        滾動球磨機（圖b）也稱臥式球磨機，球磨筒體繞其橫軸轉動。粉碎物料的作用效果主要取決于球和物料的運動狀態，而球和物料的運動狀態又取決于球磨筒體的轉速。在重力和旋轉所產生的離心力綜合作用下，球體上下翻滾砸在粉末上從而達到破碎和機械化的效果。但其球磨效果一般，效率低。

（3）        振動球磨機（圖c）振動球磨機是利用磨球在作高頻振動的筒體內對物料進行沖擊、摩擦、剪切等作用從而使物料粉碎的球磨裝置。一維振動式球磨機，筒體作縱向振動，在此過程中，磨球拋起落下，砸在粉末上進行研磨。三維振動式，其工作原理和一維振動球磨機相同，但是在三個方向上，自由振動工作情況更為復雜，球體不但和桶壁發生碰撞，還與筒體的頂部和底部碰撞，但其球磨效果也一般，效率低。