Union Process的Attritor其結(jié)構示意圖及磨介和顆粒的運動圖如下:

在這種狀態(tài)下，磨介和顆粒之間產(chǎn)生碰撞和剪切，以及不規(guī)則的運動，從而把顆粒打碎。

有些金屬之間不易形成合金是現(xiàn)代技術的一大難點問題。例如，很難通過常規(guī)技術將具有高熔點和低熔點的金屬合金化。即使這兩種金屬可以形成液態(tài)溶液，但熔點較低的金屬在冷卻和固化過程中仍趨于分離。

在過去的幾年中，已經(jīng)開發(fā)出一種新的金屬復合技術，該技術打破了常規(guī)合金化的許多局限性，它被稱為機械合金化。

機械合金化最初是為了添加不溶于液體的合金（氧化物）而發(fā)展起來的。極穩(wěn)定的化合物不與液態(tài)金屬形成溶液的現(xiàn)象很普遍，不僅是氧化物，氮化物和碳化物也是如此。機械合金化可以看作是在金屬或合金中形成任何液態(tài)不溶分散的一種方法，前提是能加入足夠的韌性金屬粉末。

在該過程的早期階段，金屬粉末仍然相當軟，而且它們結(jié)合在一起形成較大顆粒的趨勢占主導地位。粒徑分布變寬，有些粒徑的直徑比原始粒徑大兩到三倍（體積大十倍）。隨著這一過程的繼續(xù)，顆粒變得更硬，它們可以承受變形而不會破裂。較大的顆粒在被磨介球撞擊時更容易出現(xiàn)裂紋并破裂。隨著時間的推移，結(jié)合的趨勢和斷裂的趨勢趨于平衡，顆粒尺寸在一個狹窄的范圍內(nèi)穩(wěn)定下來。

制備細金屬粉末的一種方法是在球磨機中研磨粗粉。然而，用這種方法獲得的粉末的細度存在實際的限制：隨著研磨的繼續(xù)，顆粒開始熔合在一起，有時會添加潤滑劑（例如煤油或脂肪酸）以防止顆粒接觸。雖然潤滑劑可以使研磨更精細，但它們可能會嚴重污染粉末并使其制成的合金變質(zhì)。細磨的另一個嚴重限制是細金屬粉末容易自燃。

為了快速制備金屬復合材料，消除最終粉末均勻性對初始粉末尺寸的依賴性，并避免細粉的危害，轉(zhuǎn)向相比傳統(tǒng)球磨機能產(chǎn)生更高能量的球磨機。傳統(tǒng)的球磨機由一個旋轉(zhuǎn)的水平滾筒組成，滾筒的一半裝滿磨介球。隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)，磨介球落在正在研磨的金屬粉末上；研磨速度隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加而增加。然而，在高速運轉(zhuǎn)時，作用在磨介球上的離心力超過了重力，并且擋板被固定在滾筒壁上。此時研磨動作停止。一種能產(chǎn)生更高能量的球磨機是由一個裝有攪拌臂的立式研磨缸組成。強勁的發(fā)動機使研磨組件旋轉(zhuǎn)，進而攪動滾筒中的磨介球。這樣的設備可以實現(xiàn)比傳統(tǒng)設備高10倍以上的研磨速度。

在高能球磨機中，金屬顆粒被反復碰撞斷裂并重新結(jié)合。每當兩個磨介球相撞時，會在它們之間就會截留粉末顆粒。沖擊力使粒子變形并產(chǎn)生原子潔凈的新表面。當干凈的表面接觸時，它們就會結(jié)合在一起。由于這樣的表面容易氧化，因此需在氮氣或惰性氣體的氣氛中進行研磨操作。

冶金學家們采用機械合金化可以制備多層金屬復合材料。例如，當將鎢和氧化鋯機械合金化時，在鎢中會生成氧化鋯的單層復合材料，在加工過程中，復合材料變得又硬又脆。在添加鎳粉之后，進一步加工生成一種不尋常的兩級復合材料：分散在鎢中的氧化鋯。進而分散在鎳中。氧化鋯和鎳之間幾乎沒有接觸，因為氧化鋯被鎢覆蓋。以這種方式可制造更復雜的結(jié)構。

主要應用

冶金學家們采用機械合金化可以制備多層金屬復合材料。例如，當將鎢和氧化鋯機械合金化時，在鎢中會生成氧化鋯的單層復合材料，在加工過程中，復合材料變得又硬又脆。在添加鎳粉之后，進一步加工生成一種不尋常的兩級復合材料：分散在鎢中的氧化鋯。進而分散在鎳中。氧化鋯和鎳之間幾乎沒有接觸，因為氧化鋯被鎢覆蓋。以這種方式可制造更復雜的結(jié)構。

目前，大多數(shù)噴氣發(fā)動機渦輪葉片是由鎳基合金制成的，其中含有少量但極其重要的鉻、鋁和鈦。這些合金在中等溫度下具有足夠的強度，并能抵抗熱氣腐蝕，但在高溫下卻缺乏強度。通過在金屬中分散一種非常細的穩(wěn)定氧化物可以大大提高金屬的高溫強度。

機械合金化制造的噴氣發(fā)動機葉片用高溫合金是由在中等溫度下強度極高的鑄造鎳基高溫合金和在高溫下穩(wěn)定、抗蠕變或彌散強化鎳結(jié)合而成的。此外，機械合金材料還具有優(yōu)異的抗廢氣腐蝕性能。超音速飛機。這種材料的高強度部分是由于氧化鉻均勻分散在整個合金之中。

機械合金化的主要應用是制造用于噴氣發(fā)動機部件的分散強化高溫合金。很明顯，這項技術還有許多其他潛在的應用。金屬復合材料的類型和復雜性是其他方法無法實現(xiàn)的，但可通過機械合金化來實現(xiàn)。此外，該工藝可生產(chǎn)出相對大量的合金粉體，這表明該工藝具有較大的推廣應用價值。然而，機械合金化最令人興奮的應用?？赡苁莿?chuàng)造出具有獨特性能的全新金屬材料。

金屬的某些組合形成具有確定式的結(jié)構，稱為金屬間化合物。這些化合物由于其超導特性而具有重要意義，其中一些是極難生產(chǎn)的。機械合金化所產(chǎn)生的不同金屬原子間的緊密混合，很有可能是制造這些超導體的一種新方法。