论文部分内容阅读
基于惰性电极的炼铝新技术可望降低原铝生产成本和能耗,且环境友好,它的成功将给传统铝电解工业带来新的技术革命。惰性阳极是该工艺成功开发的关键。论文在国家“863”计划和“973”计划项目的资助下,在前期研究成果的基础上,以NiFe2O4陶瓷及其金属陶瓷为研究对象,考察了烧结气氛压力及氧含量对材料物相组成、显微组织结构的影响,以及由此引起的材料力学性能、导电性能、电解条件下耐Na3AlF6-Al2O3熔体腐蚀性能的变化;在此基础上提出了一种变气氛烧结技术,研究了材料预烧结温度和氧化时间对其显微结构、耐腐蚀性能及抗热震性的影响,获得了如下主要研究结果:(1)受烧结气氛压力及其氧含量的影响,NiFe2O4陶瓷及其金属陶瓷材料中各物相含量、晶粒尺寸、孔隙率等存在较大差异,从而导致材料的电解耐腐蚀性能、力学性能及导电性能发生改变。在所选定的烧结气氛压力及氧含量变化范围内,当气氛中氧含量为10ppm时,所获材料NiFe2O4、10NiO-NiFe2O4、5Cu/(10NiO-NiFe2O4).5Ni/(1 ONiO-NiFe2O4)、17Ni/(10NiO-NiFe2O4)表现出比其它条件下相对好的综合性能,其耐Na3AlF6-Al2O3熔体的年腐蚀率分别为2.54cm·y-1、1.87cm·y-1、3.02cm·y-1、2.32cm·y-1、2.30cm·y-1,抗弯强度分别为73.83MPa、75.81Mpa、80.05MPa、115.70MPa、100.21MPa,室温电导率分别为2.43 S·cm-1、2.09S·cm-1、2.38S·cm-1、4.53 S·cm-1、4.56 S·cm-1。(2)预烧结温度的降低和氧化时间的延长可增加NiFe2O4基金属陶瓷材料的氧化层厚度,提高其耐腐蚀性能,但也一定程度降低了材料的抗热震性能。在预烧结温度1125℃,氧化时间60min烧结条件下,可获得氧化层厚度分别为1504μm、506μm的17Ni/(10NiO-NiFe2O4)和30Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料,其电解年腐蚀率分别为0.66cm·y-1和1.52cm·y-1,与传统工艺所得试样相比分别降低了71%和72%。