华南理工大学朱敏教授长期研究成果结晶，系统阐述机械合金化理论与应用技术

作者介绍

朱敏，华南理工大学教授，中国材料研究学会第八届理事会副理事长。1982-1988年在大连理工大学获本、硕、博士学位，1999年度国家杰出青年科学基金获得者，2002年入选“长江学者奖励计划”特聘教授，曾任华南理工大学副校长。

主要从事储氢材料、锂离子电池材料、机械合金化与纳米材料、合金相变与形状记忆合金等领域研究。曾主持973项目、国家自然科学基金创新群体项目。在国际学术刊物发表论文500余篇， SCI他引30000余次，入选科睿唯安全球高被引科学家。获发明专利30余件，国际专利10余件。获“教育部技术发明一等奖”“广东省科学技术奖一等奖”（2项）、广东省专利奖金奖、广东省教学成果一等奖。他还担任Metal-Hydrogen、Hydrogen & Energy等系列国际会议执委会委员。荣获“Science of Hydrogen and Energy Award”（International Symposium for Hydrogen and Energy in 2016）。对我国固态储氢材料的发展和国际影响力提升发挥了重要作用。

机械合金化（mechanical alloying，简称MA）是一种材料的非平衡过程制备方法，该方法通常采用高能球磨作为实现技术，不仅十分简易，而且适用于各种材料，并且有可能得到多种非平衡组织结构。特别是能简便地制备出纳米晶合金和非晶合金。20 世纪80 年代初，美国北卡罗来纳州立大学的C. C. Koch 教授报道了用MA 方法制备出Ni60Nb40 非晶合金，随后多个研究组成功用该方法制备出非晶合金以及纳米晶合金，MA 方法风靡一时，全球许多研究组纷纷投入这个领域的研究。以1990 年在日本京都召开第一次MA 的国际会议为标志，机械合金化成为材料科学与工程的一个重要分支领域。

历经40 年的研究和发展，以高能球磨为主要技术手段的机械合金化已成为材料研究中制备/合成新材料、调控材料组织结构、实现材料高性能化的一种普遍常用的方法，毫不夸张地说，几乎每个与材料研究相关的实验室都有球磨机。

朱敏教授在其研究工作中，一直以机械合金化为材料制备与组织调控的重要手段，对机械合金化理论与技术有深刻的理解，原创性的提出和发展了介质阻挡放电（dielecticalbarrier discharge，DBD）等离子体辅助球磨技术（简称等离子球磨技术）。等离子球磨是在球磨罐中引入等离子体，使得球磨过程能实现等离子体能和机械能对粉末的耦合作用，从而大幅度提高球磨效率，降低污染，有效调控材料的组织结构，提升材料的性能。同时能有效提高球磨反应的活性，实现难反应体系的机械力化学合成。该方法有望发展成为机械合金化和粉末工程领域的主流方法。等离子球磨技术已获得中国发明专利以及美国专利、日本专利、欧洲专利，基于该技术的球磨机已成功实现商品化，逐步推广应用。

等离子球磨工作原理结构图及商品化设备

（a）DBDP 辅助振动球磨机工作原理和结构示意图；（b）等离子球磨商品化设备

然而，目前还鲜有系统介绍机械合金化理论与应用技术的著作，供从事这方面研究和使用该方法的研究人员参考。为此，作者基于长期从事机械合金化研究的积累撰写了《 》一书旨在系统总结机械合金化的原理、理论、实验技术，以及机械合金化方法在一些重要材料研究中的应用，以期弥补这方面的缺失。

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机械合金化原理与应用

朱 敏 著

北京 : 科学出版社, 2025.9

ISBN 978-7-03-079129-0

本书是作者这方面长期研究积累的总结，获批国家科学技术学术著作出版基金。全书包括四大部分，共七章：

• 第一部分主要介绍了机械合金化的发展历史（第1章 绪论）。

• 第二部分重点介绍机械合金化原理与方法，包括机械合金化机制、基本理论和机械合金化的技术方法和工艺（第2章）。

• 第三部分是介绍外场辅助的机械合金化，在介绍磁、超声波、温度等外场的作用之外，重点介绍作者带领团队发明的等离子球磨这一新技术（第3章）。

• 第四部分是介绍机械合金化在制备高性能先进材料中的应用，包括：互不溶体系合金、硬质合金、储氢合金、锂离子电池电极材料等（第4~7章）。这些都是作者带领其研究组长期研究的材料。这部分内容一方面深入阐述了这几类材料在工业和经济中的重要地位与作用、基本理论与技术、材料制备工艺、材料制备工艺-组织结构-性能关系。另一方面重点介绍了用机械合金化方法制备这些材料与调控它们的组织结构和性能，这些内容主要也是基于朱敏教授的研究积累。

本书可供使用机械合金化（高能球磨）方法制备/合成材料，从事机械合金化研究，以及从事上述几种材料研究的科研人员、工程技术人员和研究生参考。

本文摘编自《机械合金化原理与应用》（朱敏著. 北京 : 科学出版社, 2025.9）一书“前言”“第3 章 外场辅助球磨和等离子球磨”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-079129-0

责任编辑：张淑晓 孙 曼

本书首先系统论述了机械合金化的基本原理和实现的主要技术，材料在机械合金化过程中的结构演变、非平衡转变、合成反应。在此基础上，介绍了新近发展的等离子球磨技术。然后，以互不溶体系合金、硬质合金、储氢材料、锂（钠）离子电池负极材料等为典型代表，阐述了运用机械合金化制备/ 合成先进材料、调控材料组织结构、实现材料的高性能化等内容。本书可供材料、冶金、能源、化学、化工、机械、物理等领域的研究人员和工程技术人员参考，也可作为材料专业研究生的学习参考书。

（本文编辑：刘四旦）

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