李旭， 刘彦， 安丰江， 王虹富， 许迎亮

(北京理工大学 机电学院， 北京 100081)

0 引言

行星式球磨作为一种高能球磨技术，在复合材料的机械化学激活、高能燃料复合推进剂合成、新型生物碳纳米材料制备、多层陶瓷电容器等精密电子器件的微纳米级原料生产领域等有着广泛应用场景，其内部体系碰撞机理和物料颗粒形貌变化机理研究对于试验设计和工程生产具有重要指导意义。

由于行星式球磨过程系统的复杂性，以及各个影响因素间的复杂作用关系，增加了通过严密数学模型建立各个量间关系的难度，现有研究成果大多通过经验公式等描述某些过程相关量。已有大量研究通过改变研磨罐转速、球料比、球磨时间等参数的球磨试验归纳其对球磨产物状态的影响。相关的理论分析主要基于运动学和统计学，杨君友等基于行星式磨机内部磨球简单立方排列、均匀分布假设提出球磨工艺参数与磨球运动速度、平均自由程以及碰撞概率间的理论关系；Hirosawa等通过行星式球磨过程中反应颗粒的动能分布和碰撞频率分析，提出复合材料颗粒的机械化学激活速率计算公式，用麦克斯韦分布形式表征颗粒的速度分布，用分子碰撞理论描述颗粒碰撞频率。Colacino等基于统计学理论，认为行星式球磨内部磨球与颗粒碰撞时破碎颗粒所占质量分数符合指数形式，包含一个基于拟合的表观衰减速率常数。近年来，非连续体模拟的离散单元法(DEM)被应用于球磨分析，李腾飞等基于离散元模拟研究了转速率对球磨机内钢球运动状态及内部碰撞的影响。……