机械合金化制备粉末材料有良好的应用前景化

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　　机械合金化(MechanicalAlloying，简称MA)是一种从元素粉末制取具有平衡或非平衡相组成的合金粉末或复合粉末的制粉技术。它是在高能球磨机中，通过粉末颗粒之间、粉末颗粒与磨球之间长时间发生非常激烈的研磨，粉末被破碎和撕裂，所形成的新生表面互相冷焊而逐步合金化，其过程反复进行，*终达到机械合金化的目的。

　　机械合金化是美国国际镍公司Benjamin等人于20世纪60年代末期开发的，当时主要用于制备同时具有沉淀硬化和氧化物弥散硬化效应的镍基和铁基超合金。20世纪80年代初，美国科学家Koch及其同事采用机械合金化手段成功地获得Ni60Nb40非晶粉末，此后，该方法得到迅速发展。hlum和ewe通过大量的试验研究之后，于1988年提出机械合金化方法能够制备纳米晶体。后来Fecht等用机械合金化方法成功地制备出纳米级超细晶合金，开创了机械合金化技术新领域。现在，机械合金化方法已成功地应用于制备纳米级超细晶弥散强化材料、磁性材料、超导材料、非晶材料、纳米晶材料、轻金属高比强材料和过饱和弥散固溶体等。美国、德国、日本等发达国家纷纷投入大量的人力、物力和财力，做了大量的研究工作，取得了显著的成果，并已经实现工业化生产。美国INCO公司已经建成了铁、镍、铝基氧化物弥散强化合金的机械合金化生产线，生产能力达 50t/年。我国机械合金化研究工作从1988年开始，十多年来已取得了*显著的进展。

　　机械合金化

　　1 基本原理

　　1988年，日本的新宫秀夫提出了压延和反复折叠模型。当一次压下率为1/a时，经n次压延后，其厚度即由原来的d0变为d，且d=d0(1/a)。如用机械合金法将两种元素的粉末混合压延10次且设1/a≈ 16296，粉末粒度则可被减薄到其原来厚度的十万分之一，形成非常微小的双层重叠，粉末经更多次的压延可达到纳米级的微细组织结构。因此，机械合金化法使粉末在固态下也可能发生合金化。1990年，Atzmon又提出了另一种机械合金化原理?机械感应自蔓延反应机理即金属间化合物不是一个形核长大的过程，而是突然爆发形成的。因为燃烧自蔓延反应的点燃温度与粉末颗粒及晶粒尺寸有关，点燃温度随粉末颗粒或晶粒尺寸减小而降低。当粉末颗粒或晶粒减小到一定程度，球磨过程中的机械碰撞产生的局部高温就可以“点燃”粉末，表现为合金的突然爆发形成。

　　现在，一般认为球磨中多数机械合金化过程是受扩散控制的。机械合金化的基本过程是粉末颗粒的反复混合、破碎和冷焊，几种金属元素或非金属元素粉末的混合物在球磨过程中会形成高密度位错，同时晶粒逐渐细化至纳米级，这样为原子的相互扩散提供了快速通道，在一定条件下，合金相的核得以形成。在进一步的球磨过程中，直到所有元素粉末形成合金相，并逐步长大。