高能球磨技术在材料制备中的应用

高能球磨法是将不同材料的粉末按一定配比机械混合，粉末在磨球介质的反复冲撞下，经受碰撞、冲击、剪切、挤压，而不断发生变形、断裂和焊合，高强度较长时间的研磨使得粉末充分均匀和细化，最终成为增强体弥散分布的复合粉末。

高能球磨法最初只是将复合粉末充分均匀的一种混粉方式，随着对高能球磨的认识，球磨过程中的强制作用力将引入大量应变、缺陷和纳米级的微结构，利用高能球磨可制备纳米材料如纳米晶纯金属、纳米级增强体复合粉末、纳米金属间化合物等，同时使难以用传统熔炼工艺实现某些物质的合金化、非平衡态和准稳态等新物质的合成成为可能。

1、制备氧化物弥散强化合金

目前高能球磨工业化应用程度较大的是氧化物弥散强化合金的制备。这类合金成分复杂，采用普通冶金法很难生产。高能球磨制得的这类合金具有极细小的氧化物颗粒(5^50nm)均匀弥散(颗粒间距~100nm)地分布在由多种元素形成的固溶体基体上的特征，因而有很高的高温强度和高温蠕变抗力。

2、制备纳米粉体

纳米材料是当今材料科学领域研究的热点，高能球磨尽管有来自球磨介质的污染和粉末粒度不太均匀的不足，但仍然是纳米材料研究者推崇的热点技术。据了解，澳大利亚的先进粉末技术联合有限公司曾采用球磨机(通常是搅拌式)球磨，诱发固态置换反应+溶解除去副产物的方法，成功合成了粒度均匀细小(纳米级)、杂质含量极低的纳米ZnO、ZrO2、CeO2、ZnS、CdS、Ce2S3等粉末。通过控制反应物组成、球磨和热处理条件，能够提供各种粒度的纳米粉体供用户选择。

3、制备表面处理用原料

高能球磨合成的Fe基、Co基、Ni基合金(其它合金化元素通常是Cr、Al)粉末可以用作等离子喷涂或其它方法制得的耐腐蚀和耐磨涂层的原料，高能球磨过程中形成的氧化物和碳化物弥散相对材料保护十分有益。添加Y能够在球磨时形成Y2O3弥散相和类似复合相，这类球磨粉末可以用作制备扩散屏障涂层的原料，该涂层减小基材和涂层之间的浓度梯度的逆效应。

4、制备硬质合金

纳米晶硬质合金作为现代工业加工的主流刃具一直吸引着材料研究者的关注。球磨制备这种合金有两种方法，一种是利用W和C合成纳米WC粉末，另一种是将WC和Co粉末混合球磨粉碎细化达到纳米复合，晶粒度一般在几个至几十个纳米，经烧结后的粒度则在几十至二百纳米。