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…     

Preparation of Al/Si functionally graded materials using ultrasonic separation method

Functionally graded materials （FGM） have been widely used in many industries such as aerospace, energy and electronics. In this experimental study of fabricating FGM, an approach was developed to prepare AI/Si FGM using power ultrasonic separation method. Material sample with continuously changing composition and performance/properties was successfully produced. Results showed that the microstructure of the FGM sample transited, from its top to bottom, from the hypereutectic structure with a large quantity of primary Si gradually to the eutectic, and finally to the hypoeutectic with numerous primary AI dendrites. The distribution of primary Si and microhardness of the FGM sample also presented graded characteristics, resulting that the wear resistance of the FGM sample decreased from top to bottom. Preliminary discussion was made on the mechanism of the formation of AI/Si FGM.     

两元P-型梯度结构热电材料FeSi_2/Bi_2Te_3的制备与性能

采用热浸焊法用纯Sn作为过渡层制备了P 型FeSi2 /Bi2 Te3 梯度结构热电材料并对其热电性能进行了测试。发现当热端温度在 5 10℃以下时 ,梯度结构热电材料的平均Seebeck系数保持恒定 ,达 2 2 0 μV/K至 2 5 0μV/K左右 ,显著高于单一均质材料 (Bi2 Te3 和 β FeSi2 )在相同温度范围内的平均Seebeck系数。梯度结构热电材料的输出功率较单种材料高 1.5至 2倍以上 ,且当材料经 190℃ ,10 0h与 2 0 0h的真空退火后 ,输出功率几乎不变。金相观察表明 ,在Sn层与两半导体界面处 ,没有明显的Sn扩散迹象 ,说明在所试验的条件下 ,用Sn作为过渡层热稳定性较好。     

新型炼铝电极材料

研制了一种新型铝电解金属陶瓷惰性阳极,阳极基体由Fe-Ni-Co-Al-O构成.在电解温度960℃,氧化铝质量浓度为6.0%,阳极电流密度为1.0 A/cm2,分子比为2.6的电解质中对其进行了10 h的电解.电解过程平稳,电解铝产品纯度达到96%～99%,阳极气体中氧气的含量为98%,反电动势为2.45 V,高于理论值0.25～0.35 V.此阳极具备较好的导电性、抗氧化和耐腐蚀性.采用X射线衍射和电子探针微分析仪(EPMA)对电解后的阳极进行分析,发现阳极表面存在铁酸镍、铝酸铁等尖晶石型化合物,阳极表面下层为铝酸铁、钴酸镍等陶瓷相以及金属相;金属相和陶瓷相相互弥散分布构成结构致密的金属陶瓷层.     

表面无立方相层功能梯度硬质合金的研究进展

综述了目前应用于涂层基体的无立方相层含氮功能梯度硬质合金的研究进展;详细介绍无立方相层的形成热力学基础、梯度结构特征、机理和动力学研究进展以及力学性能和切削性能;重点评述C、N含量以及组分对无立方相层的影响规律;提出获取合金系统真实的热力学相图和动力学数据是今后研究工作的重点。     

ZnFe2O4基材料在NaF-AlF3-Al2O3熔盐中的腐蚀

采用锌铁尖晶石材料作为铝电解惰性阳极,考察了这种阳极在ＮａＦ－ＡｌＦ３－Ａｌ２Ｏ３熔盐中的腐蚀行为,阳极电视密度为０￣２．５Ａ／ｃｍ＾２。实验结果表明,锌铁尖晶石材料在阳极极化条件下的ＮａＦ－ＡｌＦ３－Ａｌ２Ｏ３熔盐中具有很好的耐腐蚀性能。在低电流密度下,阳极材料的腐蚀速度随电流密度的增大而增大,最高的腐蚀速度出现于０．５￣０．７５Ａ／ｃｍ＾２。此事,腐蚀速度随电流密度的增大而降低。实验证明,高阳     

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。     

新型铝电解金属基复合材料惰性阳极研制与应用

研制了一种了铝电解惰性阳极的新型金属基复合材料,复合材料阳极导电性好且具备优良的抗氧化耐冰晶石熔盐腐蚀性能。在温度为850℃,60安培电流,阳极电流密度为10A／cm^,摩尔分子比为18的30％氧化铝浓度的冰晶石系电解质中进行了长时间的电解应用。结果表明,电解过程进行较为平稳,阳极周围产生大量气体。阳极腐蚀速率为2391mm／year,电解铝产品质量达到98％～99％,解决金属基惰性阳极电解过程合金成分对产品的污染问题。     

Effect of sintering atmosphere on corrosion resistance of Ni/(NiFe2O4–10NiO) cermet inert anode for aluminum electrolysis

A comparative study on the corrosion resistance of 17Ni/(NiFe₂O₄–10NiO) cermet inert anode prepared in different sintering atmospheres was conducted in Na₃AlF₆–Al₂O₃ melt. The results indicate that the corrosion rates of NiFe₂O₄-based cermet anodes prepared in the vacuum and the atmosphere with oxygen content of 2×10⁻³ (volume fraction) are 6.46 and 2.71 cm/a, respectively. Though there is a transition layer with lots of holes or pores, a densified layer is formed on the surface of anode due to some reactions producing aluminates. For the anode prepared in the atmosphere with oxygen content of 2×10⁻³, the thickness of the densification layer (about 50 μm) is thicker than that (about 30 μm) formed on the surface of anode prepared in the vacuum. The contents of NiO and Fe(II) in NiFe_2xO_4–y–z increase with the decrease of oxygen content in sintering atmosphere, which reduces the corrosion resistance of the material.     

从新型工业化角度看铝电解工业的发展

从新型工业化的基本内涵出发,结合铝电解工业的发展状况对铝电解工业走新型工业化的方向和途径进行了论述,强调走新型工业化道路是铝电解生产技术进步的必然结果.     

对于铝电解惰性阳极的选材与研究方向的思考

本文简要介绍了国际上铝电解惰性阳极方面较有影响的研究工作,以及国内在此领域的研究状况。对惰性阳极材料的选择问题进行较深入的探讨,分析了陶瓷、金属和金属陶瓷材料在隋性阳极研究应用中所出现的问题,并对惰性阳极未来的研究发展方向提出了一些建议。     

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…     

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.     

HATi/Ti/HATi轴对称生物功能梯度材料的制备及其热应力缓和特性

用粉末冶金法制备出ＨＡＴｉ／Ｔｉ／ＨＡＴｉ 轴对称生物功能材料（ＦＧＭ） , 并测定了ＨＡＴｉ 复合体材料的力学性能和热膨胀系数。应用经典叠层板理论和热弹性力学理论分析了ＨＡ４０Ｔｉ／Ｔｉ／ＨＡ４０Ｔｉ 直接叠层体和轴对称ＦＧＭ 制备残余热应力。结果表明其微观组织呈对称型梯度化分布。ＦＧＭ 中间纯Ｔｉ 层具有最高的抗弯强度和断裂韧性（ 分别为９７１ ．９６ ＭＰａ 和２９ ．６９１ ＭＰａ·ｍ １／２） , 而表面层的弹性模量最低, 只有８７ ．７１ ＧＰａ。从生物医学应用的角度看, 力学性能如此分布的生物材料正是我们所期望的。其热膨胀系数随着ＨＡ 含量和温度的升高而增大。制备残余热应力强烈依赖于组成分布,组成对称梯度化分布导致了ＦＧＭ 中残余热应力也呈现对称梯度化分布, 并降低了其表面层制备残余拉应力。     

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…     

MICROSTRUCTURE AND THERMAL STRESS RELAXATION OF ZrO_2－Ni FUNCTIONALLY GRADED MATERIAL

ＭＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＡＮＤＴＨＥＲＭＡＬＳＴＲＥＳＳＲＥＬＡＸＡＴＩＯＮＯＦＺｒＯ_２－ＮｉＦＵＮＣＴＩＯＮＡＬＬＹＧＲＡＤＥＤＭＡＴＥＲＩＡＬ￥ＺｈｕＪｉｎｇｃｈｕａｎ；ＹｉｎＺｈｏｎｇｄａ；ＬａｉＺｈｏｎｇｈｏｎｇ；ＬｉＪｉａｎ（Ｓｃｈｏ?..     

离心铸造法制备Al3Ti/Al原位自生功能梯度复合材料

采用离心铸造法，用TiO2粉末与纯铝熔液原位反应生成Al3Ti颗粒增强相，获得了组织和性能在径向上呈梯度分布的Al3Ti/Al功能梯度复合材料。考察了材料的显微组织和硬度，Al3Ti颗粒和材料硬度在径向上由外向内呈梯度分布。研究分析了离心和转速、TiO2加入量和激冷强度对复合材料组织和硬度的分布梯度的影响。结果表明，这些因素对复合材料组织和性能分布梯度的影响较大。     

铝电解惰性阳极材料研究新进展

惰性阳极由于存在许多的优点，一直是铝工业界关注的热点。本文论述了铝电解中使用惰性阳极的意义和对惰性阳极提出的要求。综述了国内外近年来在惰性阳极方面所做的研究，包括金属氧化物陶瓷阳极、合金阳极、金属陶瓷阳极。主要介绍了近年来研究比较多的金属陶瓷阳极的研究进展，阐述了各种阳极仍存在的问题。     

超高压梯度烧结法制备W/Cu功能梯度材料

提出了一种制备具有递变电阻及高熔点差功能梯度材料的新方法—超高压梯度烧结法,并成功制备出了相对密度达到96%的W/Cu梯度功能材料。推导了通电烧结过程中梯度材料内部的温度分布,表明温度场与电流密度及材料的厚度大致成平方的梯度分布模式;考察了不同的烧结助剂对W/Cu梯度材料致密化的影响,发现Ni比V和Zr有更好的致密化效果;观察了W/Cu梯度材料显微结构并对梯度烧结的过程机理进行了初步讨。