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.     

CaO掺杂对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷烧结致密化的影响

采用冷压烧结技术制备了CaO掺杂的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷,研究了CaO掺杂量及烧结温度对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷物相组成、显微结构及致密度的影响。结果表明:当CaO掺杂量为0~4%(质量分数)时,烧结样品中主要含有NiO和NiFe2O4两种,CaO与10NiO-NiFe2O4陶瓷组分反应并形成低熔点相,且Ca2 离子固溶到基体组分中,促进致密化烧结,降低了烧结温度;当CaO掺杂量为4%时,过剩的CaO存在于陶瓷颗粒间,抑制了致密化过程的进行;于1 200℃烧结时,2?O掺杂样品的相对密度最大,达到98.75%,比未掺杂样品的相对密度提高近24%;当烧结温度从1 200当升高到1 400℃时,CaO掺杂量为0、0.5%和1.0%的样品相对密度提高20%以上,但当CaO掺杂量为2%和4%时,陶瓷样品相对密度反而下降,且晶粒明显长大。     

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.     

BaO掺杂对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷烧结致密化的影响

利用冷压一烧结技术制备BaO掺杂的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷,研究BaO掺杂量及烧结温度对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷物相组成、显微结构及致密度的影响。结果表明：当BaO掺杂量（质量分数）为0,-4％时,烧结样品中主要含NiO和NiFe2O4,BaO与10NiO-NiFe2O4陶瓷组分反应并形成瞬时液相BaFe2O4和Ba2Fe2O5,且Ba2＋固溶到基体中,促进致密化烧结,降低了烧结致密化温度;1250℃烧结时,1％BaO掺杂样品的相对密度最大,达到98．90％,比未掺杂样品的相对密度提高6．27％;但当BaO掺杂量为2％和4％时,陶瓷样品相对密度基本不变。     

大尺寸NiFe2O4-10NiO/17Ni型金属陶瓷惰性阳极的制备

研究以PVA为主要成分的粘结剂体系的热分解特性对大尺寸粉末压坯脱脂行为的影响,发现PVA的不均匀热分解是造成大尺寸粉末压坯脱脂失效的原因之一,开发一种具有稳定热分解反应特性的新型粘结剂体系,实现大尺寸粉末压坯的无缺陷热脱脂;研究烧结气氛、金属相的添加对NiFe2O4-10NiO致密化行为的影响。结果表明：N2气氛烧结及加入Ni可有效提高NiFe2O4-10NiO陶瓷基体的烧结致密度,1350℃时于N2气氛中烧结的NiFe204．10NiO／5Ni型金属陶瓷材料的相对密度达到97．28％。采用优化工艺实现d120mmX140mm深杯状NiFe2O4-10NiO／17Ni金属陶瓷惰性阳极脱脂预烧坯的烧结,所得烧结坯平均相对密度为95．21％。     

纤维/NiFe2O4复合陶瓷惰性阳极的制备及性能

以高温固相合成法,采用两步烧结法制备镀铜碳纤维增强的纤维/NiFe2O4复合陶瓷惰性阳极,即先以NiO、Fe2O3、微量V2O5和MnO2为原料制备NiFe2O4尖晶石基体材料,然后以该NiFe2O4尖晶石基体材料和镀铜碳纤维为原料,采用冷压烧结法制备纤维/NiFe2O4复合陶瓷惰性阳极.研究镀铜碳纤维添加量对NiFe2O4复合陶瓷惰性阳极体积密度、气孔率和抗弯强度的影响.结果表明:添加镀铜碳纤维可以显著改善NiFe2O4复合陶瓷材料的性能,当镀铜碳纤维添加量为3%(质量分数)时,其体积密度比不添加镀铜碳纤维试样的体积密度提高约12%,其抗弯强度比不添加镀铜碳纤维的提高约22%.     

高致密CuO-SnO2陶瓷的液相烧结

利用无压烧结制备含CuO的SnO2高致密陶瓷材料.研究表明,CuO的掺杂对SnO2烧结致密度有很大的提高,烧结致密度与CuO添加量以及液相烧结工艺有着密切的关系,掺杂0.5%(摩尔分数)CuO的SnO2基陶瓷样品密度为6.88g·cm-3,相对密度达到98.97%,最佳的烧结温度为1250℃.其烧结机理为高温下生成共晶CuO-Cu2O液相大大促进了陶瓷体的烧结性能.     

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%。     

掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷材料研究

将MgO以MgAl2O4的形式掺杂到Al2O3中,研究MgAl2O4的掺杂量及其在不同烧结工艺条件下,对Al2O3陶瓷烧结性能和显微结构的影响.结果显示在氧化气氛1 640℃下烧结,掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷烧结性能较掺杂MgO的Al2O3陶瓷差.而在氢气氛1 640℃下烧结,掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷烧结性能优于掺杂MgO的Al2O3陶瓷,Al2O3陶瓷的相对密度可达99.1%,但晶粒尺寸分布不均匀,在3 μm～7 μm之间.当采用先在氧化气氛1 450℃下一次烧结后,再在氢气氛1 640℃下进行二次烧结时,发现不仅可以获得致密掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷材料,而且还可以制备出存在大量长柱状晶粒的Al2O3陶瓷.     

SPS制备致密碳化硼陶瓷的结构及性能

以富硼碳化硼粉体为原料,采用放电等离子烧结(SPS)制备致密碳化硼陶瓷体,研究了SPS工艺对碳化硼陶瓷结构和性能的影响.结果表明,SPS烧结工艺可以低温快速烧结得到致密度达到99.7%的碳化硼陶瓷体,烧结温度和烧结时间对碳化硼的致密度和晶粒尺寸都有影响.烧结过程中样品晶粒表面产生玻璃相,玻璃相的存在使碳化硼断裂机制由穿晶断裂过渡为沿晶断裂,有助于提高材料断裂强度和断裂韧性.SPS制备的致密碳化硅陶瓷材料具有良好的力学性能,其中致密度达到99.6%,抗弯强度达到550.1 MPa,硬度39.52 GPa.     

工艺参数对Nd:YAG烧结致密化的影响

以高纯Y_2O_3、Al_2O_3和Nd_2O_3粉体为原料,少量纳米SiO_2为烧结助剂,采用真空烧结方法制备致密的Nd:Y_2Al_5O_(12)(Nd:YAG)陶瓷,并研究球磨处理原料粉体、Y_2O_3原料颗粒度和烧结气氛对Nd:YAG烧结致密化的影响.结果表明,机械合金化氧化物混合粉体,可明显细化氧化物颗粒,促进Nd:YAG的烧结.在1600℃保温8h,对球磨20h的粉体压坯真空烧结得到的Nd:YAG块体相对密度达99%,晶粒大小约为10μm;采用纳米Y_2O_3,粉体作真空烧结原料,可提高烧结活性,获得细晶和高致密度的Nd:YAG陶瓷,对混合粉体球磨20h压坯烧结可得到晶粒大小为2μm、相对密度为98.5%的Nd:YAG块体;在氩气保护下常压烧结,得到的Nd:YAG块体组织难以辨认,而且残留许多孔隙.     

氮化硅陶瓷超塑拉深成形规律研究

以非晶氮化硅纳米陶瓷粉体为初始材料,以纳米氧化钇和氧化铝为助剂液相烧结获得超塑性陶瓷块体材料,在1550℃的低温条件下,实现氮化硅陶瓷的超塑性成形。利用描述超塑性材料的Backofen方程,建立陶瓷超塑性成形的刚粘塑性有限元模型,并与实验研究相结合,研究氮化硅陶瓷在不同条件下超塑性拉深成形过程中,成形体径向和厚度方向的尺寸变化,得到了氮化硅陶瓷超塑性拉深成形过程厚度和径向尺寸改变的基本规律。     

碳纳米管对Sm_2Zr_2O_7热障涂层陶瓷无压烧结致密化的影响

采用溶胶-凝胶法分别制备不含碳纳米管(CNT)和含1%(质量分数, 下同)碳纳米管的Sm_2Zr_2O_7陶瓷粉体,在1600 ℃无压烧结10 h制备Sm_2Zr_2O_7陶瓷块体.利用X射线衍射和扫描电镜分析陶瓷的相结构和微观形貌,研究碳纳米管的添加对Sm_2Zr_2O_7陶瓷致密化的影响.结果表明,加入1%的碳纳米管后,无压烧结制备的Sm_2Zr_2O_7陶瓷的致密化程度大大提高,这是因为碳纳米管在无压烧结过程中与Sm_2Zr_2O_7陶瓷中的氧发生反应,导致Sm_2Zr_2O_7陶瓷中氧空位浓度增加,氧空位的存在加速了Sm_2Zr_2O_7陶瓷的致密化过程.     

Si_3N_4-SiC复相耐磨材料的冲蚀磨损性能

以Si粉和SiC为原料,采用半干法冷等静压成型,通过反应烧结成功制备了Si_3N_4-SiC复相耐磨材料.并将其和95Al_2O_3耐磨陶瓷在以水和SiC混合颗粒为冲蚀介质实验条件下,进行液固两相流冲蚀磨损对比实验.结果表明:原料中Si粉加入量为40%～80%(质量分数)试样的耐冲蚀磨损性能优于95Al_2O_3耐磨陶瓷.原料中Si粉加入量为70%试样的耐固液两相流冲蚀磨损性能最好,在平均线速度分别为132和67 m/min的实验条件下的冲蚀率分别仅为0.87%和0.30%.此外,通过SEM观察了冲蚀后试样的显微形貌,探讨了其耐液固两相流冲蚀磨损的机理.     

用高岭土合成Sialon粉末的无压烧结

概述了Ｓｉａｌｏｎ陶瓷材料制备方面的研究。以高岭土为主要原料,采用碳热还原氮化法合成的Ｓｉａｌｏｎ粉末为主要原料,分别添加Ｙ２Ｏ３Ａｌ２Ｏ３系与Ａｌ２Ｏ３ＭｇＯ系两种烧结助剂后进行充分混合,混合物粉末在钢模中冷压成两种压坯试样ａ和ｂ,然后在Ｎ２气氛中进行无压烧结。对烧成温度与烧结体体积密度的关系,烧结助剂的作用以及Ｓｉａｌｏｎ粉末无压烧结致密化过程进行了重点讨论。实验结果表明,分别添加１０％Ｙ２Ｏ３５％Ａｌ２Ｏ３和１０％Ａｌ２Ｏ３５％ＭｇＯ（均为质量分数,％）两种烧结助剂的试样ａ和ｂ分别在１６２０℃和１５９０℃烧成温度下,获得了致密的Ｓｉａｌｏｎ陶瓷材料。并且建立了Ｓｉａｌｏｎ粉末无压烧结致密化模型,即ｌｇ（ΔＶ／Ｖ０）∝ｌｇｔ,其致密化过程分为颗粒重排与溶解析出两个阶段,且扩散为全过程的控制性步骤。     

氮化硅──氧化镁──二氧化铈的无压烧结

对氧化硅－氧化镁－二氧化铈无压烧结的研究表明：MgO－CeO_2是一种非常有效的氮化硅助烧剂，MgO－CeO_2的含量及烧结工艺对氮化硅的致密化及机械性能有强烈的影响，本文讨论了这些影响规律，当氧化镁与氧化铈共存时，二氧化铈更容易与氮化硅颗粒表面的二氧化硅反应形成难熔的窗铈的玻璃相，无压烧结的氮化硅－氧化镁－二氧化铈陶瓷，其相对密度可超过98％，强度超过920MPa，这在目前的各种无压烧结的氮化硅材料中，是非常高的，Si－Mg－Ce－O－N系统在理论研究和实用上都有极大的价值。     

机械合金化与热压烧结法制备2Si-B-3C-N陶瓷

以Si_3N_4、B4C、C、Si等粉末为原料,采用机械合金化方法制备2Si-B-3C-N粉末,在氮气保护下1900 ℃, 40 Mpa热压烧结30 min获得2Si-B-3C-N陶瓷,研究了块体陶瓷微观组织结构与力学性能.高能球磨粉末在热压烧结后致密度达到了97.9%.热压烧结的2Si-B-3C-N陶瓷中主要含有等轴状的b-SiC和层片状的h-BCN相.BCN晶粒尺寸约为200 nm,SiC晶粒尺寸约为400～500 nm.BCN晶粒主要分布在SiC晶粒周围.2Si-B-3C-N陶瓷的室温抗弯强度、弹性模量、断裂韧性、硬度分别为446.6 Mpa、144.6 Gpa、5.10 Mpa×m~(1/2)和5.53 Gpa.在高温空气状态下,2Si-B-3C-N陶瓷的抗弯强度随温度的升高而降低,1000和1400 ℃下的抗弯强度分别为358.7和202.1 Mpa.     

Densification of Ni-NiFe_2O_4 cermets for aluminum electrolysis

1INTRODUCTION Aluminumelectrolysisconsumesenormous energyandresources,andtheconsumptionwillbeconsiderablydecreasedbyintroductionofinert anodeandwettablecathode.However,underthe toughworkingconditionofaluminumelectrolysis,i.e.highlycorrosiveNa3AlF6Al2O3moltensalts athightemperature(940960℃),theinert anodesnecessaryforthesuccessfulproductionofaluminummighthavethefollowingproperties:be insolubleinafluoridemelt,beresistanttowards anodeoxygen,havegoodelectricalconductivity,possessadequatestr…     

烧结工艺对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷组织性能的影响

将透辉石和AlTiB中间合金添加到Al_2O_3基体中,采用无压烧结工艺制备了透辉石/AlTiB增韧补强Al_2O_3基陶瓷材料,建立了保温时间对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷相对密度影响的预测模型,研究了无压烧结温度和保温时间对透辉石/AlTiB增韧补强Al_2O_3基陶瓷材料力学性能和微观结构的影响.结果表明,所建立的模型较好的预测了保温时间对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷相对密度的影响趋势,Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷最佳烧结工艺为烧结温度1520℃和保温时间180min;烧结工艺对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷材料气孔率、晶粒间结合强度、粒径大小和断裂机制等因素产生较大的影响,并由此影响材料的相对密度和力学性能.