铝电解NiFe2O4基惰性阳极材料纤维增强体的选择

以NiO和Fe2O3为原料采用固相烧结法合成NiFe2O4尖晶石,通过向其中添加短纤维制备纤维/NiFe2O4惰性阳极材料。为选择适合于NiFe2O4基惰性阳极材料的纤维增强体,对几种纤维在NiFe2O4基体中的高温稳定性进行考察。结果表明,高温下碳纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维与NiFe2O4基体是热力学不相容的;1 200℃时镀镍碳纤维和镍纤维不能在基体中稳定存在;1 400℃时ZrO2(f)与NiFe2O4基体具有良好的物理和化学相容性,添加3%ZrO2(f)(质量分数)阳极试样的力学性能得到明显改善。因此,ZrO2(f)可作为NiFe2O4基惰性阳极的纤维增强体。     

惰性阳极基体材料NiFe2O4尖晶石的研制

本文用Ni2O3和Fe2O3为原料制备了铝电解用惰性阳极基体材料NiFe2O4尖晶石,详细介绍了整个制备过程。通过对NiFe2O4尖晶石的含量、真密度以及开口孔隙率等重要指标进行研究比较,最终得出了制备NiFe2O4尖晶石最佳工艺条件,并用最佳工艺条件重新制取试样进行热腐蚀实验。     

铝电解惰性阳极基体材料的研究

本论文选用ZnO和Fe2O3、Ni2O3和Fe2O3与NiO和Fe2O3等不同氧化物，采用高温固相烧结法制备铝电解惰性阳极基体材料，通过对其烧结性能、导电性能及耐蚀性能的综合分析，得出试验结论为：采用NiO和Fe2O3合成的NiFe2O4尖晶石材料，其综合性能最好，且试样理论尖晶石含量为85％左右时，其热腐蚀率最低。     

铝电解用NiFe2O4-Cu金属陶瓷惰性阳极的制备

以高温固相合成法合成的NiFe2O4陶瓷粉体和金属Cu粉为原料, 采用冷压-烧结法制备了Cu含量在5%～20%之间的NiFe2O4-Cu金属陶瓷惰性阳极, 研究了烧结气氛和烧结温度对其物相组成、微观形貌和基本物理性能的影响. 结果表明 通过控制烧结气氛中氧分压在NiO和Cu2O的离解反应平衡氧分压之间, 可以制备出具有目标物相组成的NiFe2O4-Cu金属陶瓷; 烧结温度和保温时间对所得NiFe2O4-Cu金属陶瓷的相对密度有较大影响; NiFe2O4和Cu之间的不润湿性限制了NiFe2O4-Cu金属陶瓷烧结温度的提高和保温时间的延长, 在保证金属相分布均匀且不溢出的前提下, 所制备的NiFe2O4-Cu金属陶瓷的相对密度较小; 金属相Cu含量越高, NiFe2O4-Cu金属陶瓷最高烧结温度越低、最长保温时间越短, 从而相对密度越低、孔隙率越高; 除了尽量降低金属相含量外, 还可向NiFe2O4-Cu金属陶瓷中添加其他金属如Ni和Co等, 以改善陶瓷相与金属相之间的润湿性, 以提高烧结温度, 进而提高其相对密度和耐腐蚀性能.     

SiCf增强NiFe2O4复合材料的力学性能

采用固态合成法制备SiCf／NiFe2O4复合材料，研究SiCf添加量对密度、气孔率、冲击韧性、热震性等力学性能的影响。结果表明，添加SiCf可以显著改善NiFe2O4尖晶石的力学性能，含2％SiCf试样的冲击韧性比尖晶石提高约160％，其增强机理为纤维的脱粘和拔出效应；经一次热震后强度保持率可提高至96％，SiCf添加量以2％为宜；界面的结合状态是影响材料性能最重要的因素。     

Nb2O5掺杂NiFe2O4陶瓷材料的显微结构和导电性能

以NiO、Fe2O3和Nb2O5为原料,采用固相烧结法合成陶瓷粉体,通过等静压-气氛烧结法制备Ni1-xNbxFe2O4(x=0,0.02,0.05,0.07,0.10,0.20)陶瓷试样,并对其进行导电性能测试。通过XRD、SEM、EDX、FTIR和XPS等分析手段对材料的物相组成、显微结构和微区成分进行表征,研究Nb2O5掺杂对陶瓷材料显微结构和导电性能的影响。结果表明:Nb2O5掺杂抑制NiFe2O4基体中NiO相的出现,过量时生成FeNbO4相;适量掺杂(x=0.05)有利于消除晶界孔隙,提高陶瓷的烧结密度;与未掺杂试样相比,掺杂Nb2O5的NiF2O4陶瓷材料的导电性均得到很大改善,其中掺杂量x=0.05的Ni0.95Nb0.05Fe2O4陶瓷试样在1 233 K的电导率较纯NiFe2O4的提高60%。     

高能球磨法制备NiFe2O4基惰性阳极

本文以NiO和Fe2O4为主要原料,采用机械化合两步烧结法制备NiFe2O4基金属陶瓷试样。研究了球磨时间、助磨剂含量、球磨转速对制备前驱体粒度的影响,并利用X射线衍射和扫描电子显微镜等进行表征。结果表明,球磨参数越好,粉体颗粒越细,提高冷等静压压坯的致密度、降低试样烧结温度,最终提高惰性阳极试样密度,改善试样的导电性和抗腐蚀性等性能并达到保护环境、节约能源的效果。本实验制备惰性阳极球磨阶段最佳球磨条件为：助磨剂含量150ml、球磨时间6h、球磨转速300r／min,此条件下制得了体积密度为5．68g／ml的阳极试样。     

铝电解用NiFe2O4-10NiO基金属陶瓷惰性阳极的耐腐蚀性能

制备铝电解用NiFe2O4-10NiO基金属陶瓷惰性阳极,并在实验室电解槽中考察其电解腐蚀性能。结果表明,电解过程中虽然惰性阳极在960°C熔盐电解质中表现出优异的耐腐蚀性能,但采用XRD、SEM/EDX和金相分析其物相组成和微观结构后发现,电解后阳极中的金属相发生了优先腐蚀,在阳极表面产生大量孔洞。NiFe2O4相中的 Fe 元素的优先溶解可能导致 NiFe2O4晶粒的不均匀腐蚀。溶解在电解液中的 Al2O3与阳极中的 NiO 或FeO 发生反应生成的 NiFe2O4-NiAl2O4-FeAl2O4相对 NiO 相的吞并以及体积膨胀,阳极表面形成致密的NiFe2O4-NiAl2O4-FeAl2O4保护层。因此,致密的NiFe2O4-NiAl2O4-FeAl2O4保护层可以阻挡阳极表面金属相的损失和陶瓷相的腐蚀。     

铁酸镍基金属陶瓷的强化烧结与熔盐腐蚀行为

采用气氛烧结方法制备NiFe2O4基金属陶瓷材料,并进行960℃的铝电解腐蚀实验.通过分析烧结体的显微结构和物相组成、电解试样的表层形貌与成分以及电解质和阴极铝的杂质含量等,研究BaO、Yb2O3和CoO的添加以及金属相的组成对NiFe2O4基金属陶瓷烧结性能的影响;表征J该金属陶瓷强化烧结体作为铝电解惰性阳极的电解腐蚀性能;并对材料强化烧结机制和熔盐腐蚀行为进行探讨.结果表明烧结过程中,BaO和Yb2O3与该金属陶瓷中的陶瓷相反应生成新的物相,CoO与陶瓷相形成固溶体,并加快烧结致密化进程;以Cu-Ni取代纯Cu和纯Ni作为金属陶瓷的金属相,可提高材料的相对密度;NiFe2O4基金属陶瓷的高致密度可抑制电解过程中金属相的流失和陶瓷相的腐蚀,阳极表层也转变为致密的NiFe2O4相.     

热压烧结ZrC-SiC-C_g复相陶瓷的组织与力学性能

以ZrC,SiC,石墨为原料,采用热压烧结法制备了ZrC-SiC-C_g三元复相陶瓷,研究了石墨及其用量对所制备陶瓷材料的微观结构和力学性能的影响.结果表明:石墨的加入有效地促进了ZrC-SiC-C_g复相陶瓷的烧结,在添加约10%(体积分数, 下同)石墨时,密度达到最大.同时复相陶瓷表面随着石墨含量的增加,逐渐变得粗糙,即由于石墨与基体的结合较弱使材料表面出现剥落现象.力学性能分析表明,材料的抗弯强度在石墨含量小于10%时并未明显降低,其断裂韧性随着石墨量的增加呈现先增加后降低的趋势,当石墨含量为10%时,断裂韧性出现最大值4.29 MPa·m~(1/2).材料的断裂方式是沿晶和穿晶断裂相结合.