高能球磨装置设计与实验验证(2)
2.2.1 整体设计 7
2.2.2 重要部件设计 8
2.2.3 相关参数计算 ... 15
2.3验证与反思 . 18
2.3.1 实验说明与实验方法 . 18
2.3.2 XRD分析 18
2.3.3 实验结果计算及分析 . 20
2.3.4 改进与反思 . 21
3 结论 ... 22
致 谢 23
参 考 文 献 ... 24
附 件 25 1 引言
高能球磨(亦称搅拌球磨)是一种高效研磨工艺，能有效地破碎各种金属与非金属
固体粒子，从坚硬的金属氧化物、WC、高温合金到 Ni 合金等塑性金属，经高能球磨
都能达到超细尺寸。美、西德、日等国在冶金、化工、染料、制药、油漆等工业中，
已经比较广泛地采用该项技术。近几年来，国内也有一些单位试制了高能球磨机并做
了试验，证明高能球磨和滚桶球磨相比具有清理方便、效率高、产品质量优良、耗电
少、操作安全等优点。高能球磨机的功能不仅仅是破碎和混匀物料，还能将不同的金
属粉机械合金化，用此法制得的合金没有在熔炼合金中常见的偏析。某些用熔炼方法
无法获得的合金，如含有超细氧化物的弥散强化高温合金 MA754,MA958,MA8000
等，只能靠高能机械合金化工艺获得。这一工艺开辟了制取合金粉末的新途径。
球磨机是粉磨工业领域中最具历史的并被广泛采用的一类粉磨设备。自 1893 年
球磨机出现以来，它就一直在矿业、冶金、建材、化工及电力部门等若干基础行业的
原料粉碎中得到广泛的应用。但是由于至今还没有完全弄清楚球磨机的粉磨机理，在
提高效率、降低能耗和减少钢耗等方而的研究仍未取得突破性进展。随着陶瓷工业的
发展，球磨机也成为了陶瓷工业中粉磨工序中不可或缺的机械设备。从长远来看，今
后相当长的时期内球磨机仍将是陶瓷工业中原料磨碎作业的主要设备，因此对球磨机
的研究也受到了相关专家的高度重视，近年来国内外也取得了许多成果。
1.1 结构及原理
1.1.1 结构与原理图
高能球磨机的结构和原理如图 1-1所示。当球和粉装入球磨桶后，旋转的搅拌棒
驱动磨球快速连续运动，使球与球之间不断强烈地相互辗压和冲击，处于球与球之间
的粉料即被破碎。 图1-2是自制的 551高能球磨机。中间是带有冷却水套直立的固定球磨桶，它可
以前后移动，也可以倾翻。球磨桶的上盖与桶体之间用橡皮圈密封着，搅拌轴与上盖
之间也采用活动密封。桶中心处的立轴(搅拌轴)由电机通过减速后驱动旋转。立轴带
有七对横臂，分布在不同高度上，每对横臂在空间互成一定的角度。为排除桶内的空
气和充入惰性气体以保护球磨过程中的粉末不被氧化，在桶的上盖有除气阀和充气阀
分别和真空管路、充气管路相接，在桶的下部设有出料口。 1.1.2 高能球磨中的机械合金化原理
机械合金化(Mechanical alloying简写 MA)是一种材料固态非平衡加工新技术[1-2]，
是在20世纪60年代末由美国的Benjamin首先提出的[3]
。 1983年，由美国科学家Koch
教授率先用机械合金化技术制备出了 Ni-Nb系非晶合金[4]
，从而在世界范围内掀起了机械合金化研究的浪潮。在粉末原子间相互扩散或进行固态反应形成弥散分布的超细
粒子合金粉末的过程[5]。
a界面反应为主的反应机理
一般来说，有固相参与的多相化学反应过程是反应剂达到原子级结合、克服反应
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