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MA 法制备复合材料常用设备的比较分析（综述） 1，2 1 2 1 1 邓春岩 ，李国彬 ，陈 芳 ，王 如 ，邸贺敏 （1 河北工业大学材料科学与工程学院，天津，300132 ；2 河北科技师范学院机械电子系） 摘要：简述了机械合金化常用设备的工作原理及特点，分析了机械合金化设备对制备颗粒增强金属基复合材料 的影响因素，为制备复合材料的设备选用及工艺的设计提供依据，并对球磨机的研究与开发提出了技术展望。 关键词：机械合金化；制备；复合材料 中图分类号： + Tf123. 1 11 文献标识码：A 文章编号：1672-7983（2006 ）02-0066-05 机械合金化（MechanicaI AIIoying-MA ）是一种固态粉末加工技术，这种技术起源于制造氧化物弥散 ［1，2 ］ 强化的Ni-和fe-基超耐热合金，并在航空航天工业获得应用 。但同时，MA 设备的性能还远远不能 满足科研工作者的需求，制约了复合材料的研究进程。目前MA 使用的球磨机可以分为普通球磨机和 高能球磨机两类。而常用的高能球磨机又分为：搅拌式、行星式和振动式三种［3 ~ 5 ］。研究机械合金化的 设备，提高设备的性能，对制备复合材料的设备的选用、工艺设计和工艺参数选择具有重要意义。 ! 普通球磨机 ［6 ，7 ］ 普通球磨机特点是粉碎比大，结构简单、机械可靠性强，工艺成熟，可标准化 ；其工作原理如图1 所示。 当球磨机按规定的转速运转时，研磨介质与物料一 起在离心力和摩擦力的作用下被提升到一定高度后，由 于重力作用而脱离筒壁沿抛物线轨迹下落。然后，它们 又被提升一定高度，再沿抛物线轨迹下落，如此周而复 始，使处于研磨介质之间的物料受冲击作用而被击碎与 混合。同时，由于研磨介质的滚动和滑动，使颗粒受研 磨、摩擦、剪切等作用而被磨碎。球磨机的临界转速受 球磨机筒体直径和长度的影响。一般其工作转速与球 图1 普通球磨机工作原理 磨罐直径的关系式为： # 。 ! = 32 ! 由于受到球磨罐转速的限制，罐中的磨球能量较低，球磨后 物料的颗粒相对较大，球磨的效率比较低。在材料科学研究工作 中，已逐步被高能球磨机所取代。 # 高能球磨机 # . ! 搅拌式球磨机 搅拌式球磨机主要由一个静置研磨筒和一个旋转搅拌器（搅 拌装置）构成，如图2 所示。其特点是受搅拌器极限转速的制约 程度小，可以传递给磨球较高的能量，但是球磨过程中搅拌器的 ［1，6 ，7 ］ 磨损严重，容易对物料产生污染 。 搅拌式球磨机通过搅拌器搅动研磨介质产生冲击、摩擦和剪 切作用使物料粉碎。研磨介质通过不规则运动对物料产生三种 图2 搅拌式球磨机工作原理 作用力：研磨介质间互相冲击产生的冲击力； 研磨介质转动产生 收稿日期：2005-12-09 ；修改稿收到日期：2006-05-26 2 期 邓春岩等 MA 法制备复合材料常用设备的比较分析（综述） 67 的剪切和摩擦力；研磨介质填入搅拌臂所留下的空间而产生的撞击力。 在搅拌式球磨机中，常常使用球形研磨介质，其平均直径小于6 mm ，用于超细粉碎时，一般小于1 mm 。搅拌器的圆周速度一般为4 ~ 20 m ·S - 1 ，速度越高，搅拌器的磨损越严重。 ! . ! 行星式球磨机 行星式球磨机的特点是磨球的运动方式更为复杂，获得的能量更高，此种球磨机在相同的工艺参数 下，可以同时制备几组物料，便于进行科学研