铜合金连接层多孔不锈钢基Al_2O_3陶瓷复合膜的结合性能

采用溶胶-凝胶法,在多孔不锈钢基体和Al2O3底膜间引入铜合金钎焊以接合两种材质。对引入连接层后的复合膜在不同氢气还原温度下的物相结构进行了分析,并对引入连接层前后的膜层与基体的结合力进行了测定。结果表明,850℃下3 h烧结,复合膜中生成了Cu Al2O4和Cu Fe2O4两种物质。该复合膜在400℃和600℃下于H2还原后,Cu Al2O4完全被还原,而Cu Fe2O4逐渐减少;800℃时H2还原后,Cu Fe2O4化合物也基本完全被还原,并形成Fe Cu4合金。引入铜合金连接层的膜层与基体结合力为20 N,比未引入连接层的Al2O3膜结合力提高了317%,连接层的引入提高了膜层与基体的结合力。     

阴极弧离子镀AlCrN涂层高温氧化后XPS分析

采用阴极弧离子镀方法在Ti C基金属陶瓷刀具表面沉积了Al Cr N涂层,进行了900℃下2 h高温氧化试验。通过SEM、EDS、XRD、XPS等手段分析了Al Cr N涂层高温氧化前后表面形貌、元素组成、物相组成及元素结合能,并讨论了Al Cr N涂层高温氧化及失效机理。结果表明,氧化前Al Cr N涂层由Al N、Cr N和Cr2N物相组成,其中Cr N表现出(200)的择优取向,氧化后其物相转变为抗高温的Al2O3、Cr3O4和Ti4O3氧化物;氧化前Al Cr N涂层中Al和N以Al—N键、Cr和N以Cr—N键存在,氧化后Al与O以Al—O键、Cr与O以Cr—O键方式存在,在涂层-基体结合界面处形成了致密的扩散层。     

复相Al2O3基陶瓷/钢大气中直接钎焊连接界面的微观组织结构

在大气中对复相Al2O3基陶瓷与钢进行了直接钎焊连接。采用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等测试手段，对接头的微观组织形貌、特征点的成分和界面反应产物等进行了分析研究。结果表明，在一定的工艺条件下，可以实现复相Al2O3基陶瓷／钢在大气中的直接钎焊连接。复相Al2O3基陶瓷／钢的接合为元素的扩散和界面反应的综合结果，界面反应产生的新相主要为复合化合物FeWO4。     

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.     

17（Cu-10Ni）-（NiFe2O4-10NiO）基金属陶瓷在铝电解过程中的相演变（英文）

采用冷压气氛烧结制备17(Cu-10Ni)-(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷,并作为阳极在960°C下分别进行10和40h的铝电解试验。对电解前后金属陶瓷的显微结构、物相成分进行分析检测。对电解质及阴极金属中的杂质含量进行分析,研究阳极组成中Fe、Ni和Cu元素的腐蚀行为。研究发现:在电解过程中,在材料表面形成NiFe2O4相致密层,该致密层随电解时间的延长而增厚。在NiFe2O4相致密层形成与增厚过程中,出现NiFe2O4相吞噬NiO相和金属相氧化的现象,金属陶瓷中Cu元素优先腐蚀溶解。并着重讨论NiFe2O4相致密层形成与增厚过程中金属相的腐蚀形式及NiO相向NiFe2O4相的转变机制。     

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。     

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.     

液-固扩散焊复合连接Ti(C,N)与40Cr的界面行为与接头强度

通过预置Ti/Cu非对称中间层对Ti(C,N)基金属陶瓷与40Cr钢进行了液-固扩散焊复合连接试验,重点研究了界面组织、接头强度及其影响因素.结果表明,通过预置Ti/Cu非对称中间层液-固扩散焊,能够分别实现Ti(C,N)基金属陶瓷与铜箔,以及铜箔与40Cr钢之间的冶金结合;Ti(C,N)基金属陶瓷界面物相呈梯度分布,形成Ti(C,N)基金属陶瓷/TiAl₂/Ti₂Cu/TiCu/铜箔结构;Ti(C,N)基金属陶瓷一侧靠近界面区域存在较大的焊接残余拉应力,以及脆弱的TiAl₂金属间化合物层,是制约焊接接头强度的关键因素;单纯以铜箔为中间层,采用常规固相扩散焊连接Ti(C,N)基金属陶瓷,即使在加热温度1223 K、压力20 MPa条件下,也难以实现Ti(C,N)基金属陶瓷与铜箔的有效连接.     

反应扩散连接高铌TiAl合金(英文)

采用Al箔作中间层在1200℃/2 h条件下通过反应扩散连接成功实现了高铌TiAl合金(TAN)的焊接,深入研究了接头的界面微观组织结构和连接机理。结果表明:连接过程中Al箔熔化成液相后与高铌TiAl反应在接头中形成了连续的TiAl3化合物层;在高温扩散作用下,TiAl3化合物逐渐转变为γ-TiAl相;最后经焊后热处理形成了γ+α2层片组织。另外,当直接采用高铌TiAl合金的热处理工艺进行焊接时,亦可以获得具有层片组织的接头。     

基于GA-BP的NiFe2O4基金属陶瓷阳极优化设计

采用BP神经网络对铝电解NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的电解腐蚀过程进行了系统辨识。建立了以Al2O3质量浓度、电解温度、分子比、面积比和电流密度为输入,腐蚀率为输出的网络模型。在材料的设计中,采用了GA-BP优化方法,BP网络参与GA迭代计算时对个体的评价。应用结果表明,NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的电解腐蚀率预测结果与实测值吻合;优化设计的结果与实验值很接近。     

Microstructural evolution of NiFe2O4-10NiO powder prepared by high temperature solid state reaction

1 Introduction The development of inert anode materials for aluminium production has gained considerable attention in recent years[1,2]. The significance of such anodes is the ability to produce environment-friendly O2 gas during electrolysis instead of g…     

Effect of Ni content on corrosion behavior of Ni/（10NiO-90NiFe2O4） cermet inert anode

Ni/（10NiO-90NiFe2O4） cermet inert anodes with metal Ni content of 0, 5, 10, 15 and 20 （mass fraction, %） were prepared and their corrosion behavior in Na3AlF6-Al2O3 melts was investigated in laboratory electrolysis tests. The results indicate that the content of metal Ni in anodes has little effect on the steady-state concentration of impurities Ni and Fe in electrolyte and the values range in （114-173）×10^-6 and （287-385）×10^-6, but the content of impurities in the metal aluminum manifolds. There is preferential corrosion for metal Ni in NiO-NiFe2O4 based cermet anodes. Considering the corrosion resistance and electrical conductivity, the cermet containing 5%Ni （mass fraction） behaves best among NiO-NiFe2O4 based cermet anodes studied, and should be further studied.     

Preliminary testing of NiFe_2O_4-NiO as ceramic matrix of cermet inert anode in aluminum electrolysis

1　INTRODUCTIONTheideaofusinginertanodes(alsocallednon consumableoroxygen evolvinganodes)inaluminumproductionisasoldastheHall H啨ｒｏｕｌｔｐｒｏｃｅｓｓ ,dat ingbacktothediscoveryofoneoftheinventors ,Hall[1] .Inertanodesareintendedtoreplacethecon sumablecarbonanodethatiscurrentlyused .Withacarbonanode ,thecellreactionisAl2 O3+ 3/ 2C =2Al+ 3/ 2CO2 (1)where　acryolite basedmelt(Na3AlF6 AlF3 CaF2 )atnear 96 0℃servesassolventforthealumina .Withaninertanode ,thecellreactionwillbeAl2 …     

多种氧化物原位反应制备的Al2O3/Al复合材料

提出了多种氧化物与Al原位反应制备陶瓷颗粒增强铝基复合材料的新方法，并通过3种反应体系CuO／Al，(CuO SiO2)／Al，(CuO SiO2 TiO2)／Al制备了3种铝基复合材料。对原位反应过程进行了热力学分析。对复合材料的显微组织、硬度和力学性能进行了分析和研究。结果表明，多种氧化物与Al的原位反应能发生并自动进行下去，其反应状况良好。(CuO SiO2)／Al，(CuO SiO2 TiO2)／Al原位反应所获得的增强相颗粒分别是Al2O3和Al2O3 Al3Ti，增强相颗粒在复合材料中均匀分布，并且其所制得的复合材料的硬度与力学性能明显好于单一氧化物CuO所制得的复合材料。     

TiB2金属陶瓷与TiAl金属间化合物的扩散连接

对TiB2金属陶瓷与TiAl金属间化合物进行了扩散连接试验，研究了直接扩散连接和采用Ni为中间层进行扩散连接的接头界面结构及工艺参数对界面结构和连接性能的影响。直接扩散连接时，连接界面处生成了Ti(Cu，Al)2金属间化合物，采用Ni为中间层进行扩散连接时，界面处生成了单层TiAlNi2金属间化合物层和两层T1，Al，N2扩散层共三层结构。直接扩散连接时，连接温度T＝1223K，时间t=1．8ks，压力p＝80MPa时接头强度为103MPa；采用Ni为中间层时，连接温度T＝1273K，时间t=1．8ks，压力p=80MPa时接头强度为110MPa。     

Results from 100 h electrolysis testing of NiFe2O4 based cermet as inert anode in aluminum reduction

1 Introduction Since the Hall-Héroult process was applied in aluminum production, an inert anode was always the target that the aluminum industry was seeking for in the new technology field[1]. Some selection criteria have been defined in order to ident…     

Characterization of Al/Ni Nanoscale Multilayer Used for Transient-Liquid-Phase Bonding of Copper and Al2O3 Ceramic

研究制备系列具有不同调制周期的Al-Ni多层膜,并将其应用于铜与氧化铝陶瓷件的TLP(transient-liquid-phase,瞬间液相)连接。分别对制备的系列多层膜及金属陶瓷接头微观组织进行表征,同时采用DSC及XRD对反应多层膜反应特性进行研究。研究结果表明,采用Al/Ni微纳尺度多层膜不仅可降低铜与氧化铝连接温度,并能提高焊接接头质量。     

Preparation and preliminary testing of cermet inert anode for aluminum electrolysis

1　INTRODUCTIONAluminumhasthelargest productivityamongthenonferrousmetals ,2 4Mtperyearintheworld .Whilegreatprogresshavebeenmadeintheprimaryaluminum production ,theindustrycontinuestopur sueresearchtosolvesomeformidablechallenges ,suchas quitealargeenergyintensity(14 0 0 0 15 0 0 0kW·hpertonaluminum) ,highcon sumptionofcarbonanode(5 0 0 6 0 0kgpertonalu minum) ,significantemissionsofgreenhousegas(1.71tpertonaluminum )andotherdetrimentalgases ,highcapitalinvestmentandcost[1] .Inertelectr…     

Preliminary testing of NiFe2O4-NiO-Ni cermet as inert anode in Na3AlF6-AlF3 melts

1 Introduction It is well known that the current aluminum reduction cell with carbon consumable anode has many disadvantages. So the concept of inert anode was introduced, with which the disadvantages can be avoided completely. A lot of research work has…