纳米金属陶瓷惰性阳极的制备与性能研究

论文摘要

目前,铝在国民生产中应用广泛,现用的单质铝一般都是采用自焙阳极或者预焙阳极电解氧化铝所得,阳极材料为炭素阳极。本论文则以寻求制备出一种惰性阳极材料,替代现行耗碳式的阳极为目的。惰性阳极本身不参与铝电解反应,无耗或者微耗,因此可降低生产成本,节能增产,且环境友好。它的研发和应用将带来传统铝电解工业的技术革命,但该技术至今未取得成功。其问题之一是加工制作大型化的工程技术问题。本文结合当前铝冶金工业发展的现状,国内外的最新研究动态,针对尖晶石型NiFe2O4氧化物陶瓷的良好耐腐蚀性,铜的优良导电和机械性能,尝试添加纳米NiO来改善金属陶瓷的加工性差和韧性差等问题。先制备出了以NiFe2O4陶瓷相为基体,加入单质铜作为导电组元,添加不同量纳米NiO的金属陶瓷惰性阳极基体,并在1000℃-1200℃下烧结成型。然后,运用X射线粉末衍射仪（XRD）、金相显微镜、高温电阻率仪、模拟腐蚀试验以及力学性能测试等手段,研究陶瓷相中纳米NiO的含量及烧结温度对其的致密度、弯曲强度、电导率、耐腐蚀性能的影响,取得了一定的成果。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 课题研究背景
• 1.1 前言
• 1.2 惰性阳极研究的意义
• 1.3 选材要求
• 1.4 国内外当前的研究现状
• 1.5 目前存在的问题
• 1.6 纳米复合金属陶瓷
• 1.6.1 纳米陶瓷及纳米复合金属陶瓷的定义
• 1.6.2 纳米复合金属陶瓷的分类
• 1.6.3 纳米复合陶瓷的增韧方法及机理
• 1.7 选题依据及本论文设计思想
• 第二章 纳米金属陶瓷的制备
• 2.1 实验原料及实验仪器
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 纳米NiO含量的选定
• 2O₄金属陶瓷的制备工艺流程'>2.2 纳米NiO-Cu-NiFe₂O₄金属陶瓷的制备工艺流程
• 2.2.1 非纳米NiO粉末的制取
• 2.2.2 粉料筛分
• 2.2.3 超声波分散
• 2.2.4 加入絮凝剂
• 2.2.5 调节溶液PH值
• 2.3 成型
• 2.4 压坯烧结
• 2.4.1 烧结的传质方式
• 2.4.2 烧结制度的选取
• 2.4.3 压坯烧结制度
• 2.4.4 从热力学分析烧结机制
• 第三章 X射线衍射实验分析
• 3.1 X射线衍射简介
• 3.2 试样的X衍射分析
• 3.3 小结
• 第四章 纳米金属陶瓷的力学性能
• 4.1 纳米金属陶瓷致密度的测试
• 4.2 数据处理及分析
• 4.2.1 纳米NiO组分的影响
• 4.2.2 烧结温度对烧结后试样致密度的影响
• 4.2.3 金相组织观察烧结温度对试样致密度的影响
• 4.3 抗弯强度的测试
• 4.3.1 三点抗弯测试原理
• 4.3.2 测试步骤及结果分析
• 4.4 小结
• 第五章 纳米金属陶瓷的电导率
• 2O₄基金属陶瓷的导电机理'>5.1 NiFe₂O₄基金属陶瓷的导电机理
• 5.2 电导率的测定方法
• 5.3 数据处理及分析
• 5.3.1 纳米含量在4%时烧结温度对电导率的影响
• 5.3.2 纳米含量在12%时烧结温度对电导率的影响
• 5.3.3 烧结温度为1000℃时纳米含量对电导率的影响
• 5.4 小结
• 第六章 纳米金属陶瓷的耐腐蚀性
• 2O₄基金属陶瓷惰性阳极腐蚀机理研究'>6.1 NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极腐蚀机理研究
• 6.1.1 化学腐蚀及电化学腐蚀
• 6.1.2 铝热还原及晶间腐蚀和电解质熔体浸渗
• 6.2 纳米金属陶瓷惰性阳极材料的未通电腐蚀实验
• 6.3 腐蚀速率的测定
• 6.4 腐蚀后的金相图片
• 6.5 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录