現(xiàn)行鋁電解仍采用Hall-Heroult法,采用這種傳統(tǒng)的鋁冶金技術不但能耗高,而且污染大,釋放出大量的CO2溫室效應氣體和CF4、C2F6、SO2、CS2、H2S等有毒氣體,這與當今社會發(fā)展低碳經(jīng)濟的主題相悖。惰性陽極材料因在電解過程中不參與電化學反應,能避免上述問題的發(fā)生而成為研究熱點。目前,作為最具工業(yè)化應用前景的NiFe2O4基陶瓷材料具有優(yōu)良的耐熔鹽腐蝕性能,但因抗熱震性和導電性差而使其應用受到限制。本文向NiFe2O4基體材料中加入Zr02顆粒改善陽極材料的抗熱震性和金屬提高陽極材料的導電性,并模擬工業(yè)鋁電解環(huán)境對相應的陽極材料進行電解實驗,對電解后陽極材料的腐蝕行為進行了相關的研究�？疾霳iO含量對NiFe2O4陶瓷惰性陽極材料和NiFe2O4金屬陶瓷惰性陽極材料的顯微形貌和力學性能的影響。結果表明,當NiO添加量大于5%時,不利于NiFe2O4陶瓷惰性陽極材料的致密,當NiO添加量為40%時,陽極材料的抗彎強度達到最小值27MPa,與NiO含量為5%的陽極材料的抗彎強度相比下降了60.87%。NiO能促進17%(Cu-Ni)/NiFe2O4金屬陶瓷惰性陽極材料的燒結性能...

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 惰性陽極材料的優(yōu)點
    1.3 惰性陽極材料的選材要求
    1.4 陶瓷惰性陽極材料的研究進展
    1.5 金屬陶瓷惰性陽極材料的研究進展
    1.6 本文主要研究內(nèi)容
第2章 研究方法
    2.1 試樣原料及設備
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗設備
    2.2 合成NiFe₂O₄基體材料的制備方法
        2.2.1 配料
        2.2.2 球磨混料
        2.2.3 烘干
        2.2.4 研磨造粒
        2.2.5 冷壓成型
        2.2.6 燒結
    2.3 NiFe₂O₄惰性陽極的制備
    2.4 NiFe₂O₄惰性陽極性能檢測方法
        2.4.1 密度與氣孔率的測定
        2.4.2 抗彎強度的測試
        2.4.3 斷裂韌性的測試
        2.4.4 抗熱震性
        2.4.5 電解質對NiFe₂O₄基惰性陽極材料潤濕性的測試
        2.4.6 導電性
        2.4.7 耐腐蝕性
        2.4.8 材料的物相分析
        2.4.9 材料的顯微結構
第3章 NiFe₂O₄基惰性陽極力學性能研究
    3.1 引言
    3.2 NiO/NiFe₂O₄陶瓷惰性陽極的實驗結果
        3.2.1 過量NiO對NiFe₂O₄惰性陽極微觀形貌的影響
        3.2.2 過量NiO對NiFe₂O₄惰性陽極抗彎強度的影響
        3.2.3 過量NiO對NiFe₂O₄惰性陽極抗熱震性的影響
    3.3 NiO/NiFe₂O₄金屬陶瓷惰性陽極的實驗結果
        3.3.1 過量NiO對NiFe₂O₄金屬陶瓷微觀結構的影響
        3.3.2 過量NiO對NiFe₂O₄金屬陶瓷抗彎強度的影響
        3.3.3 過量NiO對NiFe₂O₄金屬陶瓷抗熱震性的影響
    3.4 燒結氣氛對NiFe₂O₄基金屬陶瓷惰性陽極性能的研究
        3.4.1 熱力學計算NiFe₂O₄基金屬陶瓷體系內(nèi)的氧分壓
        3.4.2 燒結氣氛對17%Cu-NiFe₂O₄金屬陶瓷惰性陽極的影響
        3.4.3 燒結氣氛對17%NiFe₂O₄金屬陶瓷惰性陽極的影響
        3.4.4 燒結氣氛對17%(Cu-Ni)-NiFe₂O₄金屬陶瓷惰性陽極的影響
        3.4.5 17%(Cu-Ni)-NiFe₂O₄金屬陶瓷惰性陽極導電性的研究
    3.5 本章小結
第4章 電解質對NiFe₂O₄惰性陽極潤濕性的研究
    4.1 引言
    4.2 電解質對陽極潤濕性的研究
        4.2.1 電解質對炭陽極潤濕性的研究
        4.2.2 電解質對NiFe₂O₄陶瓷惰性陽極潤濕性的研究
        4.2.3 電解質對17%Cu-NiFe₂O₄金屬陶瓷惰性陽極潤濕性的研究
        4.2.4 電解質對17%Ni-NiFe₂O₄金屬陶瓷惰性陽極潤濕性的研究
        4.2.5 電解質對17%(Cu-Ni)-NiFe₂O₄金屬陶瓷惰性陽極潤濕性的研究
    4.3 本章小結
第5章 NiFe₂O₄基惰性陽極腐蝕速率研究
    5.1 引言
    5.2 NiFe₂O₄陶瓷惰性陽極靜態(tài)腐蝕速率
    5.3 20%NiO-NiFe₂O₄陶瓷惰性陽極靜態(tài)腐蝕速率
    5.4 NiFe₂O₄金屬陶瓷惰性陽極靜態(tài)腐蝕速率
    5.5 電解操作參數(shù)對17%(Cu-Ni)-NiFe₂O₄陽極材料腐蝕速率的影響
        5.5.1 Al₂O₃濃度對陽極腐蝕速率的影響
        5.5.2 CR對陽極腐蝕速率的影響
        5.5.3 電流密度對陽極腐蝕速率的影響
    5.6 本章小結
第6章 NiFe₂O₄基惰性陽極熔鹽腐蝕行為的研究
    6.1 引言
    6.2 NiFe₂O₄陶瓷惰性陽極電解腐蝕行為研究
        6.2.1 實驗原料
        6.2.2 電解反應原理
        6.2.3 電解過程
        6.2.4 電解實驗結果及分析
    6.3 17%(Cu-Ni)/(20NiO-NiFe₂O₄)金屬陶瓷惰性陽極電解腐蝕行為
        6.3.1 空氣中燒結的金屬陶瓷惰性陽極電解腐蝕行為
        6.3.2 可控氣氛中燒結的金屬陶瓷惰性陽極材料電解腐蝕行為
        6.3.3 腐蝕機理分析
    6.4 本章小結
第7章 ZrO₂/NiFe₂O₄惰性陽極材料的研究
    7.1 引言
    7.2 ZrO₂/NiFe₂O₄惰性陽極物相分析
    7.3 ZrO₂/NiFe₂O₄惰性陽極微觀結構
    7.4 ZrO₂/NiFe₂O₄惰性陽極力學性能研究
    7.5 ZrO₂/NiFe₂O₄惰性陽極抗熱震性的研究
    7.6 ZrO₂/NiFe₂O₄惰性陽極靜態(tài)腐蝕速率的研究
    7.7 ZrO₂/NiFe₂O₄惰性陽極電解腐蝕的研究
    7.8 本章小結
第8章 結論
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的論文
作者簡介



本文編號：3923642