通常不同合金元素只有在高温熔融状态下才能够实现合金化过程，而机械合金化则能够通过高能球磨的方法，使不同的合金元素在固态下实现合金化，同时将超细的纳米氧化物颗粒均匀地分散到合金基体中。机械合金化工艺还可用于制备金属间化合物，纳米晶体和非晶体粉末，溶解度远超过平衡状态的超饱和固溶体，超细晶粒的碳化物、氮化物等超硬材料。

将组成合金的原料粉末和纳米氧化物（一般小于50纳米）弥散相粉末，根据需要配比并装入高能球磨机内，在惰性气体保护下进行长时间的研磨。由于研磨钢球的碰撞，使粉末颗粒发生塑性变形，并反复地进行冷焊与破碎的过程，在此过程中，超细的纳米氧化物粉末被黏附在颗粒与颗粒之间的冷焊界面上，随着塑性变形量累积增加，纳米氧化物颗粒间距逐渐变化，最终达到均匀分布，合金化元素也在此过程中通过扩散固溶于基体之中。影响机械合金化效果的主要因素是球料比、球磨机转速和球磨时间等。对于不同的合金应选择与之相应的机械合金化工艺参数，使原料粉末的冷焊与破碎过程能较好地匹配，不仅可以达到理想的合金化效果，而且可以保证较高的出粉率。