三维震荡研磨：2小时制出微米级镁粉
一、实验目的
本实验旨在利用三维震荡研磨工艺，以镁颗粒为研究对象制备微米级金属微粉。主要目标包括：为金属基复合材料研发和机械合金化提供合格粒度原料，同时验证三维震荡研磨仪在处理高延展性、易氧化金属颗粒时的超细研磨效果与工艺可行性。
二、实验材料与仪器
（一）实验材料
研磨物料：镁颗粒，初始粒度≤5 mm；辅助研磨物料：镨颗粒、镱颗粒（粒度≤5 mm）
研磨介质：25 mm 磨球 2 粒、5 mm 磨球 20 粒、3 mm 磨球 50 粒
辅助试剂：无水乙醇
保护气体：氮气（N₂）、氩气（Ar）
（二）实验仪器
天昶科技 D-Vibrate Miller 三维震荡研磨仪
设备自重：120 kg
空载噪音：75 dB
最大转速：2800 rpm
连续运转时长：72 h
研磨罐容积：50 mL（椭球形不锈钢罐体）
运动参数：上下振幅 60 mm，左右 / 前后振幅 20 mm
适配模式：干法研磨、湿法研磨、惰性气体保护研磨、无铁污染研磨
（三）辅助设备
真空手套箱（用于物料装卸，防止金属超细粉自燃）
三、实验原理
三维震荡研磨仪带动研磨罐实现上下、左右、前后三维无序旋转、摆动、振动与冲击复合运动，磨球与罐壁对物料产生高强度三维撞击、摩擦作用，撞击能显著优于常规行星式球磨仪，可高效破碎高硬度、高延展性金属颗粒，制备微米级乃至纳米级粉体。针对镁等易氧化、易自燃金属，采用惰性气体保护结合湿法研磨方式，有效隔绝空气，规避氧化与自燃风险。
四、实验步骤
物料装填：在真空手套箱内，将初始粒度≤5 mm 的镁颗粒与配比完成的磨球装入 50 mL 椭球形不锈钢研磨罐。
氛围保护：添加无水乙醇作为溶剂，通入 N₂/Ar 惰性气体置换罐内空气，完成研磨罐密封。
设备设置：将研磨罐安装至三维震荡研磨仪，设定转速 2000 rpm，研磨时长 2 h。
研磨运行：启动设备，连续运行 2 h，完成三维震荡研磨作业。
样品收集：在真空手套箱内拆卸研磨罐，收集研磨后微米级镁颗粒悬浊液。
五、实验结果与分析
（一）宏观形貌对比
研磨前：镁颗粒为不规则块状，粒度≤5 mm，表面粗糙，金属光泽清晰。
图 1 研磨前镁颗粒宏观形貌
研磨后：镁颗粒呈均匀悬浊液状态，无明显大颗粒，粉体分散性优良。
（二）粒度分布结果
研磨后镁颗粒中位径 D50=14.128 μm，D10=8.01 μm，D90=30.587 μm，整体粒度集中在微米级区间，可满足金属基材料制备与机械合金化的原料使用要求。
图2 研磨后镁颗粒粒度分布曲线
（三）研磨效果评价
三维震荡研磨仪可高效破碎镁等高延展性金属，2 小时内完成 5 mm 颗粒到微米级粉体的细化处理。
惰性气体与湿法联用的保护方式，可有效抑制镁粉氧化、自燃，保障实验过程安全。
椭球形罐体搭配三维运动模式，提升研磨均匀度，未出现明显粒度两极分化情况。
六、实验总结
采用天昶科技 D-Vibrate Miller 三维震荡研磨仪，经过 2 小时研磨处理，可将≤5 mm 的镁颗粒精细研磨至 D50=14.128 μm 的微米级粉体，完全满足金属基复合材料制备和机械合金化的工艺要求。
该设备凭借三维震荡产生的高撞击能特性，特别适用于镁、镨、镱等高硬度、高延展性及易氧化金属颗粒的超细研磨。
通过惰性气体保护、湿法研磨与真空手套箱物料装卸系统的协同配合，有效解决了超细镁粉的自燃和氧化问题，确保整个实验过程安全稳定、全程可控。