预合金粉在金刚石工具制造业及粉末冶金业的应用广泛,本文通过机械化学合金化法制备一种代Co预合金粉,主要研究了机械化学合金化法制备微纳米Fe-Co-Cu预合金粉的生产工艺及实验机理。预合金粉末的生产方法主要包括共沉淀法、雾化法和机械合金化法。与之相比机械化学合金化法生产工艺简单,生产周期短,以金属氧化物为原料可有效降低生产成本,整个生产过程无污染,适于大规模生产。本文首先对Fe₂O₃,Co₃O₄,CuO三种金属氧化物的氢气还原动力学进行计算,计算出预合金粉的还原温度。其次,通过高能球磨的方法将三种金属氧化物的混合物进行球磨制备前驱体粉末,通过控制球料比和球磨时间得到粒度分布均匀,化学成分均匀的前驱体粉末。最后使用氢气对前驱体粉末进行还原得到预合金粉末,通过控制还原温度和还原时间得到生产预合金粉的最佳工艺条件。通过对还原反应的热力学分析可知,氢气还原金属氧化物粉末遵循未反应核模型,反应是从粉末颗粒某些活性点率先开始的,并且在较低温度下即可进行,只是反应速度较慢。通过动力学计算得到三种金属氧化物的最低还原温度作为预合金粉还原温度的参考。高能球磨除了细化了粉末粒度,还增加了粉末的畸变能,使得还原反应可以在较低的温度下进行,同时经球磨后生成Cu_0.27Co_2.73O₄相,使还原温度进一步降低。还原过程中还原温度和还原时间是最主要的影响因素。还原温度和还原时间的增加,都会使前驱体粉末的还原率增大,但粉末的粒度也会随之增加。因此控制好还原时间和温度十分重要,还原过程中氢气流量的大小对预合金粉的影响很小所以未作进一步的研究。通过理论分析和实验得到制备微纳米Fe-Co-Cu预合金粉的最佳制备工艺条件即球料比15:1,球磨2 h制得的前驱体粉末在650℃下还原60 min,可以制得粒径为0.55μm的预合金粉末。此工艺条件下制得的预合金粉末合金化程度高,含氧量低,成分和粒度均匀,且生产成本更低,生产过程无污染,适宜大规模工业生产。