齐海虎论文doc

毕业设计（论文）
题目：掺杂纳米复合AgSnO2电触合金的制备—球磨参数对氧化物微粉的影响
学院：机电工程学院
专业班级：材料成型及控制工程09（2）班
指导教师：王俊勃职称教授
学生姓名：齐海虎
学号：40902050214
摘要
本论文采用高能机械球磨法制备了SnO
2超微粉和AgSnO
2
电触头材料。

通过对
球磨工艺条件：球磨介质、分散剂、球料比和球磨时间等参数的研究，得到了高能
球磨法制备纳米级SnO
2 超微粉和AgSnO
2
电触头材料的最佳工艺参数；并研究了稀
土La
2O
3
和CuO的不同含量对触头材料性能的影响和作用机制，研究结果表明：
随球料比的增加，粉末的比表面积不断增大，但增加趋势逐渐减缓；水磨时粉末最细，但蒸发慢，干磨容易粘在罐壁上；球磨时间在0.5h到1h比表面积上升
最快，1h以上粉末越来越细；稀土掺杂物La
2O
3
百分含量为3﹪到5﹪时，粉体比表
面积持续上升， 5﹪以后上升缓慢； CuO百分含量为3﹪时氧化锡比表面积最大。

故最佳制备工艺是：球料比为10：1、无水乙醇作球磨介质、球磨时间为2h、掺杂
稀土氧化物La
2O
3
为5%、掺杂金属氧化物CuO为3% 。

高能球磨法可以制备出弥散度较高的纳米氧化物，制备过程简单，球磨法中球磨时间越长，SnO2纳米颗粒在一定时间内越细，但有可能变粗。

对电触头材料制备工艺流程的了解和性能测试，可以通过优化工艺，有望制得性能更好的AgSnO
2
电触头材料，以满足日益广泛的触头材料应用。

关键词：弥散强化，稀土氧化物，高能球磨，AgSnO
2
，电触头材料
Abstract
In this paper, the SnO 2 powder and AgSnO 2 electrical contact material
was prepared by using high energy ball milling. Through the milling conditions: a study of milling medium, dispersants, ball material ratio and milling time and other parameters, optimum technological parameters of preparation of nanometer SnO 2 powder and AgSnO 2 electrical contact materials
by high energy ball milling was obtained; and different content of rare earth La 2O 3 and CuO effect on the performance of contact materials and mechanisms
of action.
with the ball to powder ratio increases, the powder specific surface area increased, but the increasing tendency slows down; when the water powder fine, but slow evaporation, dry grinding is easy to stick on the wall of the tank; the milling time from 0.5h to 1H the fastest rise in specific surface area, more than 1h powder is more and more thin; rare earth La 2O 3 doping content of 3 per cent to 5%, powder specific surface area increased, 5 ﹪ later rise slowly; the percentage of CuO was 3 ﹪ oxidation than the largest surface area. Therefore, the best preparation process is: ball to powder ratio was 10:1, anhydrous ethanol as milling medium, ball milling time is 2h, doped with rare earth oxide La 2O 3 5%, CuO 3% doped metal oxide.
high energy ball milling can be nanometer oxide dispersion degree were prepared, the preparation process is simple, ball milling method of milling time is longer, the SnO 2 nanoparticles in a certain period of time is fine,
but there may be thickening.
for the electrical contact materials for understanding and performance test preparation process, through process optimization, AgSnO 2 electrical
contact material is prepared with better performance, to meet the increasingly widespread application of contact material.
Keywords : dispersion strengthening, rare earth oxides, high-energy ball milling, AgSnO 2, electrical contact material
目录
第一章绪论 (1)
1.1电触头材料 (1)
1.1.1电触头材料的简介 (1)
1.1.2电触头材料的工作现象 (1)
1.1.3 AgSnO2电触头材料的发展情况 (2)
1.1.4 AgSnO2电触头材料的优点及其制备方法 (2)
1.2纳米材料 (3)
1.2.1纳米材料的概念及特性 (4)
1.2.2纳米微粒的制备方法 (4)
1.2.3纳米材料在AgSnO2电触头材料中的应用 (5)
1.2.4绝缘体SnO2的改性和纳米化 (5)
1.3高能球磨法制备纳米微粒 (6)
1.3.1高能球磨的发展及应用 (6)
1.3.2高能球磨的原理 (7)
1.3.3球磨设备 (7)
1.3.4球磨条件对机械合金化结果的影响 (7)
1.4稀土氧化物的作用 (8)
1.4.1稀土的简介 (8)
1.4.2稀土的应用 (9)
1.4.3稀土元素的作用机制 (10)
1.5金属氧化物CuO的作用 (10)
1.5.1 CuO的简介 (10)
1.5.2 CuO的应用 (10)
1.5.3 CuO的作用机制 (10)
1.6本论文研究的内容 (10)
1.6.1研究的必要性和应用前景 (10)
1.6.2研究内容 (11)
第二章高能球磨法制备SnO
超微粉及性能表征 (12)
2
2.1 引言 (12)
2.2 实验方法及性能测试 (12)
2.2.1实验用原料 (12)
2.2.2实验设备 (12)
2.3 实验过程 (13)
2.3.1 SnO2粉末的制取 (13)
2.3.2 SnO2粉末的制取方案 (14)
2.3.3 SnO2粉末的制取步骤及性能分析 (14)
2.4本章小结 (21)
第三章制备AgSnO2电触头材料 (22)
3.1序言 (22)
3.2实验方法 (22)
3.2.1 实验用原料 (22)
3.3 AgSnO2电触头材料的制取方案 (23)
3.3.1 AgSnO2粉末的制取 (23)
3.3.2粉末混合及高能机械球磨 (24)
3.3.3球磨粉末的退火处理 (24)
3.3.4触头材料的压制 (25)
3.3.5触头材料的烧结和复压 (25)
3.4 AgSnO2粉末测试结果及分析 (26)
（4）最佳造粒温度600℃下掺杂的与无掺杂AgSnO2触头的物理性能比
较分析 (26)
3.5 AgSnO2粉末微观组织分析 (26)
3.6本章小结 (27)
第四章全文总结 (28)
参考文献 (29)
致谢 (31)
第一章绪论
1.1电触头材料
1.1.1电触头材料的简介
电触头材料（contact material）亦称触电或接点，是高、低压开关电器中的关键核心部件，负担着接通、承载与分断电流的任务，它的性能直接影响开关、电器等传导系统运行的工作可靠性、稳定性、精确性及使用寿命，所以人们将触头称为电器的“心脏”【1】。

电触头材料的工作现象电触头是仪器仪表,电器开关中非常重要的接触元件.高压输变电间大容量超高压发展,低压配电系统与控制系统对自动化水平,灵敏程度要求的提高以及电子工业产品的更新换代,都对触头材料提出了新的要求【2】.电触头在开闭过程中产生的现象极其复杂,影响因素较多,理想的电触头材料必须具备良好的物理性能,力学性能,电接触性能,化学性能,加工制造性能等【3】。

国外对电接触元件和材料的研究已有六七十年的历史.早期的触头材料多采用纯钨,纯钼,纯铜及贵金属银,以后开始研制复合触头,目前研究比较多的是低压电器银基触头材料,双层或多层复层触头材料,真空开关及其它封闭开关用触头材料等.我国从1956年开始研究和生产触头材料,经过4O多年的发展,目前可生产银基触头材料,钨基触头材料,铜基触头材料,贵金属基弱电接点材料等【4】。

图1-1银基电触头材料
电触头需具有以下特性：具有良好的耐电磨损，抗熔焊，导电导热性，接触电阻小，由于银氧化镉是以弥散分部，可以增加材料的硬度，提高耐机械磨损性。

在通过短路电流时抗熔焊性能力强，电触头制造工艺对其性能影响很大。

粉末冶金工艺制造的电触头有较好的抗熔焊性，单耐损蚀性能差，合金内氧化法制造的电触头耐点损性好，但抗寒性略低。

1.1.2电触头材料的工作现象
在电触头的工作过程中，经常会出现以下物理现象：
（1）接触电阻：一是由于两触头相互接触时，仅有少数突出点真正接触，使电流收缩至有限的几个栽流点，形成所谓的收缩电阻；二是由于表面膜影
响，形成所谓的表面膜电阻。

（2）电弧侵蚀：开闭过程中的电弧作用使触头表面的金属熔融、蒸发、飞溅而失散，这种现象称为电弧侵蚀，它决定着触头的使用寿命。

（3）机械磨损：触头频繁的闭合过程中，承受机械闭合力的冲击，造成触头变形，龟裂与剥落，它同样影响触头的使用寿命。

（4）熔焊：当触头在闭合状态下，由于通过很大的短路电流或过载电流，使触头发热而形成的熔焊称为静熔焊：触头在闭合过程中，由于弹跳而产生电弧所形成的熔焊称为动熔焊。

如果触头熔焊后的焊接强度大于开关的机械分断力，触头就不能够分开，会造成严重的事故。

（5）材料转移：在直流下操作，触头材料从触头对的一方转移到另一方的现象。

它同样影响触头的正常工作。

而在开关电器实验研究中，对触头材料优劣评价的直观判据是触电侵蚀率、熔焊和电阻。

大量研究表明，熔焊在一般经历若干次闭合操作后发生，接触电阻一般随闭合操作次数呈初期上升、中期较稳定、后期急剧上升的规律。

这个规律的本质是电弧对触点表面侵蚀作用的累积效应。

也可以说电弧侵蚀与熔焊、接触电阻的变化呈因果关系。

触电在闭合或分断电路过程中，由于电弧能量的热力作用，使触点表面熔化、汽化，熔化金属甚至以小液滴形式从触点间隙喷溅出去，这就是电弧侵蚀。

每一次操作产生的电弧侵蚀都将改变触点表面的成分和形貌，而触点表面成分和形貌则决定着触点熔焊力和接触电阻的大小。

因此，电弧侵蚀机理是电触材料研究的基础【5】。

1.1.3 AgSnO
2
电触头材料的发展情况
银氧化锡电触头材料是各国电接触研究人员近年来新开发的一种不含镉的新型触头材料。

它是具有较好的导电导热性，对电弧有很高的耐热性，耐电弧腐蚀及优良的抗熔焊性，从而保证电器运行的可靠性且提高使用寿命。

该材料在许多性能上接近甚至优于氧化镉材料，生产及应用过程中不污染环境，对人体无毒害，是目前代替银氧化镉较为理想的材料。

AgSnO
2
电触头材料引起世界范围的关注始于20世纪70年代中期，日本
学者在第七届国际电接触会议上公开了用合金内氧化法制备AgSnO
2
电触头
材料。

此后关于AgSnO
2电触头材料的研究显著增多，在AgSnO
2
成分、工艺、
材料物理性能和电器使用性能等各个方面都取得了积极的进展。

八十年代，德国Degueesa公司宣布该公司以约十年、耗资上千万马克，采用先进的粉
末冶金挤压技术研制成功AgSnO
2电触头材料，使AgSnO
2
材料的研制上了一个
新台阶。

我国的材料科学工作者在AgSnO
2
材料的制备技术方面做了较多的研究，采用内氧化法已可以批量生产银氧化锡氧化铟材料，采用共沉淀法制备
AgSnO
2
材料已获得国家专利【6】。

西安交通大学利用高能球磨技术制备纳米
AgSnO
2
粉末【7】；昆明理工大学与昆明贵金属研究所的反应合成技术制备
AgSnO
2材料获得成功【8】，使得AgSnO
2
电触头材料的研究如火如荼的展开。

1.1.4 AgSnO
2
电触头材料的优点及其制备方法
AgSnO
2
作为一种无毒触头材料取代AgCdO有毒材料，世界各国在过去的是多年里都在这方面进行了大量的研究。

在研制过程的初期，由于发现其接
触电阻较大、闻声较高，因而很难推广应用。

AgSnO 2除无毒这个特有的优点
以外，在运行性能方面与AgCdO 相比还有许多明显的优点。

由于AgSnO 2有很高的热稳定性，在电弧的高温作用下不易分解，SnO 2粒子在Ag 熔池中使其
粘度增大，因而不易产生熔化金属的喷溅，电弧侵蚀小。

正因为SnO 2的热稳定性高，在电弧多次作用下SnO 2成分仍能在触头表面保留，使熔池粘度不致
因电弧多次作用而降低，既有长期保持电弧侵蚀小的特点。

此外，AgSnO 2由于其氧化物具有的脆性，故抗熔焊性也很好，由于SnO 2不被电弧分解，故有
很高的抗熔焊稳定性。

AgCdO 材料抗电弧侵蚀的机理与一般金属陶瓷材料不同【9】。

即CdO 并不起骨架作用而是在较低的温度（约900℃）下既能分解。

AgCdO 和AgSnO 2与电弧相互作用的机理不同【10】，前者在与电弧多次作用后，
CdO 逐步升华、分解而耗尽，最后在触头表面只剩下Ag-Cd 合金，因而既失去了吹弧效应又失去了抗熔焊能力，致使触头工作实效。

Ag SnO 2的磨损率要比AgCdO 的小得多【11】，根据一系列接通实验所证明
的材料组织的效应，以及对实验触头表面的金相观察，Ag SnO 2所以具有优
良的耐磨损特性，可以归纳为下面几个主要因素的作用【12，13】：
（1）纤维状SnO 2镶嵌物按垂直于触头表面的方向排列，对电弧区触头熔焊表
面具有强烈的稳定化作用，使银粘度增加，因而喷溅电磨损减少；
（2）由强烈热交变所引起的机械应力，将因沿纤维产生裂缝而得到解除，从而避免了平行于表面的大块材料的开裂、脱落；
（3）根据不完全热力学数据，SnO 2的蒸发、冷化作用也不可忽略的。

目前，国内外制备Ag SnO 2触头材料的方法有两种：
（1）内氧化法 主要工艺路线是：
图1-2内氧化法工艺流程图
用内氧化法制备材料时，当合金中的Sn 含量大于6﹪时，在氧化的前沿容易形成SnO2硬壳，使合金内部不能够充分的氧化，为此，需要加入铟，使合金内部得到充分的氧化，这种制备方法已经比较成熟。

（2）粉末冶金法 主要工艺路线如下所示：
图1-3粉末冶金法工艺流程图
这种方法越来越受全社会的关注，因为它可以节约稀有金属铟，且电阻率低于用内氧化法制备的材料，接触电阻小，电触头温升低，并且粉末冶金法不受组元成分的限制，制备的材料弥散均匀，避免了贫瘠区，组织结构均匀，工艺简单，易于控制，更适合于规模化生产。

欧洲在此方面的技术比较成熟。

1.2纳米材料
熔炼Ag-Sn-In 合金 浇铸并加工 热挤压 冷压成片 Sn 氧化成SnO 2 加工成品 混合Ag SnO 2粉和氧化物
压坯 烧结 热挤压 冷拔丝或冷压片 加工成成品
1.2.1纳米材料的概念及特性
1984年德国学者H.Gleiter利用气体冷凝发制的表面清洁的超细微粒，并利用原位加压法压制成型，制成块体纳米材料，首次提出纳米材料的概念，引起国际上物理、化学、材料等不同领域的关注。

成为材料科学研究的热点，并极大推动了相关科学的发展。

形成了纳米机械、纳米电子、纳米生物、纳米物理、纳米化学、微工程学等纳米技术的新科学领域【14】。

纳米材料是由尺寸在1-100nm之间的超细微粒组成。

按照超细微粒的结构，可分为纳米晶态材料、纳米非晶材料、纳米准晶材料、纳米合金等多种，迄今为止研究的最多的是纳米晶态材料。

由于纳米材料的尺度极小，从结构上可以把纳米材料的原子分成两类：一是纳米晶粒内部的原子，另一类是晶粒表面部分的原子，位于材料的界面处。

随着晶粒尺度的减小，界面部分的原子数所占比例正大。

基于以上的结构特点，使得纳米材料具有许多特性，表现在【15】：
（1）小尺寸效应
当超细微粒的尺寸与光波的波长、传导电子德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏。

声、光、电、磁热力学等特性均会呈现新的小尺寸效应。

（2）表面效应
随着纳米颗粒尺寸变小，比表面积将反比于颗粒直径而显著地增大，对直径为1纳米的金属颗粒，表面原子数约占总数的99﹪，表面原子的几何结构、自旋构型、原子间相互作用力与电子能谱将不同于体材料，因此与表面状态有关的吸附、催化以及扩散烧结等物理、化学特性将显著与宏观物体不同。

纳米材料表面积大，所以表面活性很大，吸附能力很强。

（3）量子尺寸效应【16】
微粒尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级由准连续能级变为分立能级，吸收光谱阀值向短波方向移动，这种现象称为量子尺寸效应。

当能级间距大于热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量或超导态的凝聚能时，必须考虑量子效应。

（4）宏观量子隧道效应
当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这势垒，称为隧道效应。

近年来人们发现一些宏观量也具有隧道效应故称为宏观量子隧道效应。

这些特征使纳米材料呈现出许多奇特的物理化学性能，如优良的力学性能、特殊的磁性能、高的导电率、高的反应活性和催化性能以及吸收电磁波的性能等等。

目前纳米材料已经应用到机械、电子、生物、化学、物理、陶瓷等领域。

1.2.2纳米微粒的制备方法
纳米微粒的制备方法【17】：更多的实验参数，如在纳米半导体制备中，反应速度、反应物的加入次序、粒子的选择溶液的PH、温度、搅拌程度以及反应时间等都影响半导体颗粒的形成。

纳米材料的制备一般包括粉体、块体和纳米材料在制备过程中，颗粒的大小、尺寸大小、形态和化学组成取决于薄膜的合成制备，制备方法一般可以分为：
化学法、物理法和高能球磨法，具体方法分类如表1-1所示【18】。

方法项目
物理法：溅射法、薄膜制备发、蒸镀法、离子束法、真空蒸发法等
化学法：液相： Sol-Gel法、共沉淀法、醇盐水解法、化化学分解法等气相：激光气相合成、激光诱导CVD、蒸发（冷凝）法等机械法：机械球磨法、SPD
（1）化学法
纳米材料化学合成法是直接利用化学反应生成纳米粉末。

通过控制反应动力学，诸如促进颗粒的成核作用来克服颗粒的生长，产生超细粉末。

反应动力学也可以通过调解反应器中热能输入或热能扩散来改变。

声化学法是利用声波或超声波在反应器中搅拌，也有利用激光的能量来加热、诱导合成纳米材料。

利用化学法，首先会产生前驱体，然后通过加热蒸发除去水和其它挥发性物质。

（2）物理法
纳米材料物理合成法是利用大颗粒固体材料作为原材料，利用热能，甚至机械压力来减少固体向粉末转化过程中材料化学结构的变化。

这种合成方法多数要通过气体冷凝技术，可以通过Joule加热，也可以是电子束蒸发，激光消融等方法产生过饱和蒸汽，使小尺寸粒子从中冷凝下来。

（3）高能球磨法
断裂力学理论表明：均匀的颗粒经过重复的断裂之后，可以得到最小的颗粒尺寸在5-100nm范围内。

但在实际试验中，很少能够获得小于100nm的粒子。

可以获得混有超细粉末的稍大尺寸的粒子。

1.2.3纳米材料在AgSnO
2
电触头材料中的应用
电接触器件的超微化、高级程度和高空间分辨率等要求材料的尺寸越来越小，性能越来越高，越来越可靠。

而纳米材料和纳米技术正集中体现了小尺寸，复杂结构、高集成度和相互作用以及高表面积等现代科学技术发展的特点【19,20,21】。

这就为电接触材料性能的改善提供了一条新的途径。

以前，研究者大多数是通过冶金的方法来改善电触头材料的性能。

但是，使用这种方法来改善材料性能的效果
还不是很理想。

堵永国【22】提出将AgSnO
2电触头材料中绝缘的SnO
2
改性为导电的
SnO
2，并对其稳定性进行研究；然后控制导电SnO
2
的粘度来改善触头材料的电阻
率、导热率、溶液流动性等性能。

此外，有研究者【23】发现对于普通晶粒的CuCr和WThO
2
合金，电击穿时电弧
集中在Cr或ThO
2粒子上燃烧，当Cr和ThO
2
细化到纳米尺寸时，电弧就均匀分布
整个阴极表面。

这说明一些纳米相在一定的条件下对电接触材料具有使电弧由收缩性转变为扩散性的特性，这样可使电弧均匀分布在触头的表面【24】。

所以，我们
期望通过某些方法将AgSnO
2电触头复合材料中的SnO
2
改性为导电的SnO
2
，并将
AgSnO
2电触头复合材料中的AgSnO
2
电细化到某一纳米级尺寸来改善其电弧特性，
降低AgSnO
2
电触头材料的电弧腐蚀率。

1.2.4绝缘体SnO
2
的改性和纳米化
在AgMeO触头材料的性能改进目前主要是通过加入添加剂，其目的是：（1）改善Me的颗粒尺寸，形状及银基体中的分布；符合此标准的添加剂有
Mg、li、Sn、Co、Al、K、Ca、Hg、Ru、Be、Ce、Ga、Ni等。

（2）强化AgMeO材料基体，即增加液态银在触头表面的润湿效应，从而降低因喷溅引起的材料耗损，同时削弱触头材料基体裂缝的扩展。

此类添加剂的选择原则就是可降低熔融银与触头表面之间的界面能而不降低触头的物理机械性能；并且保证添加物的氧化物化学稳定，不与银发生反应。

（3）AgMeO材料的制造工艺所要求。

这一类添加剂的研究对AgSnO
2
尤为集中。

Didier Jeannot【25】等人将添加剂分为如下四类，并总结出了各自对电性能的影响。

（a）对润湿性没影响且与究对Ag和SnO
2
不发生发应的添加物：可以预测这种触头和不含添加物的究对AgSnO2触头的性能相似。

侵蚀性差，电极焊接性一般，接触电阻低。

（b）增大润湿角使表面更难润湿的添加物：根据物理数据，我们预测
这种材料表现为晶胞和网状结构，然而实际只有CUO这种表现，WO
3
表现为晶胞和
纯银区；BiO
3和TeO
2
表现为网状结构和孔洞。

这些不同可能是由于这些氧化物的
升华性高，也可能由于混合体不同的制备方法。

出去WO
3
，其它的侵蚀和电极焊接性能都良好，除过CuO的接触电阻都表现良好。

（d）只和Ag形成化合物的添加物。

1.3高能球磨法制备纳米微粒
1.3.1高能球磨的发展及应用
机械力化学（mechanochemistry，又称高能球磨high - energy ball milling) 一经出现，就成为制备超细材料的一种重要途径。

传统上，新物质的生成、晶型转化或晶格变形都是通过高温（热能) 或化学变化来实现的。

机械能直接参与或引发了化学反应是一种新思路。

机械化学法的基本原理是利用机械能来诱发化学反应或诱导材料组织、结构和性能的变化，以此来制备新材料。

作为一种新技术，它具有明显降低反应活化能、细化晶粒、极大提高粉末活性和改善颗粒分布均匀性及增强体与基体之间界面的结合，促进固态离子扩散，诱发低温化学反应，从而提高了材料的密实度、电、热学等性能，是一种节能、高效的材料制备技术。

它的研究必将推动新材料研究及相关学科的发展。

就材料科学而言，机械力化学是一个有较宽广研究空间的领域。

同时，目前取得的成就已足以表明该技术具有广阔的工业应用前景。

有关机械力化学的概念是Peter 第一次在60 年代初提出的，他把它定义为：“物质受机械力的作用而发生化学变化或者物理化学变化的现象”. 从能量转换的观点，可以理解为机械力的能量转换为化学能. 事实上机械力化学效应的
发现可追溯到1893 年，Lea在研磨HgCl
2时，观察到少量Cl
2
逸出，说明HgCl
2
有部分分解.在材料学科领域，对机械力化学效应的研究始于50 年代，Takahashi 在对粘土作长时间粉磨时，发现粘土不仅有部分脱水，同时结构也发生了变化. 80 年代以来，这一新兴学科更扩展至冶金、合金、化工等领域，得到了广泛应用. 至90 年代以来，国际上，尤其是日本，对机械力化学的研究和应用十分活跃. 在无机材料学科领域，Saito 和Senna做了大量的研究工作和应用开发. 在水泥学科方面的研究则刚刚起步，中国华南理工大学对水泥熟料矿物在粉磨时引起矿物结晶程度退化和矿物活性作了初步研究. 目前国内在这一领域的报道，较多的是集中于对粉体物料的微细化，因此在这一领域还有待更深入地进行研究.
通过高能球磨，应力、应变、缺陷和大量纳米晶界、相界产生，使系统储能很高（达十几kJPmol），粉末活性大大提高,甚至诱发多相化学反应。

目前已在很
多系统中实现了低温化学反应，成功合成出新物质。

至今已经用机械化学研制出超饱和固溶体、金属间化合物、非晶态合金等各种功能材料和结构材料，也已经应用在许多高活性陶瓷粉体、纳米陶瓷基复合材料等的研究中。

1.3.2高能球磨的原理
高能摆动式研磨机械，粉碎原理为利用简谐运动原理设计，研磨罐受到机械能的高速传递，表现为多维往复运动，带动研磨介质高速运动，形成了不规则运动轨迹，使得研磨罐空间利用率近视85%以上，研磨材料受到介质与罐体的高速撞击后不断快速分解，研磨罐的空间在缩小，研磨材料在不断细化的同时，受到有效撞击的机率越大，使得研磨材料得到有效超微粉碎效果。

此摆动式研磨机械可生产微米、纳米材料，应用于金属材料，非矿，中药，西药，化妆品，植物，动物等新材料的粉碎，应用行业涉及化工，环保，建材，医药，造纸，汽车，食品，保健品，化妆品，轻工，矿业，饮料，能源，服装，新材料等。

摆动式高能球磨机采用简谐运动原理设计，其能量利用率高，机械能转化为热能的机率低，可有效避免研磨罐温度大幅上升，基本实施常温超微粉碎。

对热敏感材料实现超微粉碎提供支持，如贵细药材，热敏化工材料。

摆动式高能球磨机由于摆幅可控，可对不同性质的材料都能进行粉碎，粉碎效果显著，因此大型生产设备结构简单，稳定，节能。

1.3.3球磨设备
目前常用的高能秋末设备有：搅拌式、振荡式、立滚式、行星式等,另外基于各种研究目的，还有一些研究人员自行设计的振摆式、行星振动式等，球磨机的类型不同，工作原理也不一样。

磨球在球磨罐内的运动方式、运动速度、磨球与粉末间能量传递方式、球磨功率及效率都有所差别。

其中振动式和行星式能量最高，振动式球磨机中，磨球的运动轨迹简单，便于模拟计算。

行星轮式每次可以同时制备多种粉末，但模拟计算和气氛保护比较困难，卧滚式实际上就是传统的滚筒式，通常尺寸较大，适合与大规模生产。

磨球主要是淬火钢球，也有玛瑙球，刚玉球，碳化钨球等。

球磨的能量跟球磨机和球磨种类，功率选择有关，影响因素较复杂。

1.3.4球磨条件对机械合金化结果的影响
由于球磨过程中的参数较多，所以不同的球磨条件对机械合金化产物的影响。

1．球磨转速和磨球直径随着球磨转速的不同，球磨出来的粉末的性能也不一样，一般情况下，转速越大，球磨越充分，得到的粉末越细小，有关性能也相应的越高。

磨球的直径也影响球磨效果，在机械球磨过程中，一般是将大小不一的硬球混在一起，能够达到较好的研磨，球磨也较充分。

2．球料比在球磨中，磨球与粉末的质量比，即球料比的大小是影响机械合金化产物的重要工艺参数之一。

实验表明，球料比较小时，随着球料比增大，混合料与磨球的碰撞几率和磨削面积增大，球磨的效率明显提高：球料比过大时，由于磨球之间碰撞增多，球磨过程的机械能被过多消耗，导致球磨效率逐渐降低，使得合金化的过程减慢。

3．球磨时间在高能球磨机上进行机械合金化时，随着球磨时间的延长，。