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Union Process的Attritor其結(jié)構(gòu)示意圖及磨介和顆粒的運(yùn)動圖如下:

 在這種狀態(tài)下，磨介和顆粒之間產(chǎn)生碰撞和剪切，以及不規(guī)則的運(yùn)動，從而把顆粒打碎。

有些金屬之間不易形成合金是現(xiàn)代技術(shù)的一大難點(diǎn)問題。例如，很難通過常規(guī)技術(shù)將具有高熔點(diǎn)和低熔點(diǎn)的金屬合金化。即使這兩種金屬可以形成液態(tài)溶液，但熔點(diǎn)較低的金屬在冷卻和固化過程中仍趨于分離。

在過去的幾年中，已經(jīng)開發(fā)出一種新的金屬復(fù)合技術(shù)，該技術(shù)打破了常規(guī)合金化的許多局限性，它被稱為機(jī)械合金化。

機(jī)械合金化最初是為了添加不溶于液體的合金（氧化物）而發(fā)展起來的。極穩(wěn)定的化合物不與液態(tài)金屬形成溶液的現(xiàn)象很普遍，不僅是氧化物，氮化物和碳化物也是如此。機(jī)械合金化可以看作是在金屬或合金中形成任何液態(tài)不溶分散的一種方法，前提是能加入足夠的韌性金屬粉末。

在該過程的早期階段，金屬粉末仍然相當(dāng)軟，而且它們結(jié)合在一起形成較大顆粒的趨勢占主導(dǎo)地位。粒徑分布變寬，有些粒徑的直徑比原始粒徑大兩到三倍（體積大十倍）。隨著這一過程的繼續(xù)，顆粒變得更硬，它們可以承受變形而不會破裂。較大的顆粒在被磨介球撞擊時更容易出現(xiàn)裂紋并破裂。隨著時間的推移，結(jié)合的趨勢和斷裂的趨勢趨于平衡，顆粒尺寸在一個狹窄的范圍內(nèi)穩(wěn)定下來。

制備細(xì)金屬粉末的一種方法是在球磨機(jī)中研磨粗粉。然而，用這種方法獲得的粉末的細(xì)度存在實(shí)際的限制：隨著研磨的繼續(xù)，顆粒開始熔合在一起，有時會添加潤滑劑（例如煤油或脂肪酸）以防止顆粒接觸。雖然潤滑劑可以使研磨更精細(xì)，但它們可能會嚴(yán)重污染粉末并使其制成的合金變質(zhì)。細(xì)磨的另一個嚴(yán)重限制是細(xì)金屬粉末容易自燃。

為了快速制備金屬復(fù)合材料，消除最終粉末均勻性對初始粉末尺寸的依賴性，并避免細(xì)粉的危害，轉(zhuǎn)向相比傳統(tǒng)球磨機(jī)能產(chǎn)生更高能量的球磨機(jī)。傳統(tǒng)的球磨機(jī)由一個旋轉(zhuǎn)的水平滾筒組成，滾筒的一半裝滿磨介球。隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)，磨介球落在正在研磨的金屬粉末上；研磨速度隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加而增加。然而，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，作用在磨介球上的離心力超過了重力，并且擋板被固定在滾筒壁上。此時研磨動作停止。一種能產(chǎn)生更高能量的球磨機(jī)是由一個裝有攪拌臂的立式研磨缸組成。強(qiáng)勁的發(fā)動機(jī)使研磨組件旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而攪動滾筒中的磨介球。這樣的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)設(shè)備高10倍以上的研磨速度。

在高能球磨機(jī)中，金屬顆粒被反復(fù)碰撞斷裂并重新結(jié)合。每當(dāng)兩個磨介球相撞時，會在它們之間就會截留粉末顆粒。沖擊力使粒子變形并產(chǎn)生原子潔凈的新表面。當(dāng)干凈的表面接觸時，它們就會結(jié)合在一起。由于這樣的表面容易氧化，因此需在氮?dú)饣蚨栊詺怏w的氣氛中進(jìn)行研磨操作。

冶金學(xué)家們采用機(jī)械合金化可以制備多層金屬復(fù)合材料。例如，當(dāng)將鎢和氧化鋯機(jī)械合金化時，在鎢中會生成氧化鋯的單層復(fù)合材料，在加工過程中，復(fù)合材料變得又硬又脆。在添加鎳粉之后，進(jìn)一步加工生成一種不尋常的兩級復(fù)合材料：分散在鎢中的氧化鋯。進(jìn)而分散在鎳中。氧化鋯和鎳之間幾乎沒有接觸，因?yàn)檠趸啽绘u覆蓋。以這種方式可制造更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

主要應(yīng)用

冶金學(xué)家們采用機(jī)械合金化可以制備多層金屬復(fù)合材料。例如，當(dāng)將鎢和氧化鋯機(jī)械合金化時，在鎢中會生成氧化鋯的單層復(fù)合材料，在加工過程中，復(fù)合材料變得又硬又脆。在添加鎳粉之后，進(jìn)一步加工生成一種不尋常的兩級復(fù)合材料：分散在鎢中的氧化鋯。進(jìn)而分散在鎳中。氧化鋯和鎳之間幾乎沒有接觸，因?yàn)檠趸啽绘u覆蓋。以這種方式可制造更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

目前，大多數(shù)噴氣發(fā)動機(jī)渦輪葉片是由鎳基合金制成的，其中含有少量但極其重要的鉻、鋁和鈦。這些合金在中等溫度下具有足夠的強(qiáng)度，并能抵抗熱氣腐蝕，但在高溫下卻缺乏強(qiáng)度。通過在金屬中分散一種非常細(xì)的穩(wěn)定氧化物可以大大提高金屬的高溫強(qiáng)度。

機(jī)械合金化制造的噴氣發(fā)動機(jī)葉片用高溫合金是由在中等溫度下強(qiáng)度極高的鑄造鎳基高溫合金和在高溫下穩(wěn)定、抗蠕變或彌散強(qiáng)化鎳結(jié)合而成的。此外，機(jī)械合金材料還具有優(yōu)異的抗廢氣腐蝕性能。超音速飛機(jī)。這種材料的高強(qiáng)度部分是由于氧化鉻均勻分散在整個合金之中。

機(jī)械合金化的主要應(yīng)用是制造用于噴氣發(fā)動機(jī)部件的分散強(qiáng)化高溫合金。很明顯，這項(xiàng)技術(shù)還有許多其他潛在的應(yīng)用。金屬復(fù)合材料的類型和復(fù)雜性是其他方法無法實(shí)現(xiàn)的，但可通過機(jī)械合金化來實(shí)現(xiàn)。此外，該工藝可生產(chǎn)出相對大量的合金粉體，這表明該工藝具有較大的推廣應(yīng)用價值。然而，機(jī)械合金化最令人興奮的應(yīng)用?？赡苁莿?chuàng)造出具有獨(dú)特性能的全新金屬材料。

金屬的某些組合形成具有確定式的結(jié)構(gòu)，稱為金屬間化合物。這些化合物由于其超導(dǎo)特性而具有重要意義，其中一些是極難生產(chǎn)的。機(jī)械合金化所產(chǎn)生的不同金屬原子間的緊密混合，很有可能是制造這些超導(dǎo)體的一種新方法。