NiFe 2 O 4 基惰性阳极熔盐腐蚀行为及力学性能研究
发布时间：2024-03-09 16:51
现行铝电解仍采用Hall-Heroult法,采用这种传统的铝冶金技术不但能耗高,而且污染大,释放出大量的CO2温室效应气体和CF4、C2F6、SO2、CS2、H2S等有毒气体,这与当今社会发展低碳经济的主题相悖。惰性阳极材料因在电解过程中不参与电化学反应,能避免上述问题的发生而成为研究热点。目前,作为最具工业化应用前景的NiFe2O4基陶瓷材料具有优良的耐熔盐腐蚀性能,但因抗热震性和导电性差而使其应用受到限制。本文向NiFe2O4基体材料中加入Zr02颗粒改善阳极材料的抗热震性和金属提高阳极材料的导电性,并模拟工业铝电解环境对相应的阳极材料进行电解实验,对电解后阳极材料的腐蚀行为进行了相关的研究。考察NiO含量对NiFe2O4陶瓷惰性阳极材料和NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极材料的显微形貌和力学性能的影响。结果表明,当NiO添加量大于5%时,不利于NiFe2O4陶瓷惰性阳极材料的致密,当NiO添加量为40%时,阳极材料的抗弯强度达到最小值27MPa,与NiO含量为5%的阳极材料的抗弯强度相比下降了60.87%。NiO能促进17%(Cu-Ni)/NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极材料的烧结性能...
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 惰性阳极材料的优点
1.3 惰性阳极材料的选材要求
1.4 陶瓷惰性阳极材料的研究进展
1.5 金属陶瓷惰性阳极材料的研究进展
1.6 本文主要研究内容
第2章 研究方法
2.1 试样原料及设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备
2.2 合成NiFe2O4基体材料的制备方法
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 冷压成型
2.2.6 烧结
2.3 NiFe2O4惰性阳极的制备
2.4 NiFe2O4惰性阳极性能检测方法
2.4.1 密度与气孔率的测定
2.4.2 抗弯强度的测试
2.4.3 断裂韧性的测试
2.4.4 抗热震性
2.4.5 电解质对NiFe2O4基惰性阳极材料润湿性的测试
2.4.6 导电性
2.4.7 耐腐蚀性
2.4.8 材料的物相分析
2.4.9 材料的显微结构
第3章 NiFe2O4基惰性阳极力学性能研究
3.1 引言
3.2 NiO/NiFe2O4陶瓷惰性阳极的实验结果
3.2.1 过量NiO对NiFe2O4惰性阳极微观形貌的影响
3.2.2 过量NiO对NiFe2O4惰性阳极抗弯强度的影响
3.2.3 过量NiO对NiFe2O4惰性阳极抗热震性的影响
3.3 NiO/NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极的实验结果
3.3.1 过量NiO对NiFe2O4金属陶瓷微观结构的影响
3.3.2 过量NiO对NiFe2O4金属陶瓷抗弯强度的影响
3.3.3 过量NiO对NiFe2O4金属陶瓷抗热震性的影响
3.4 烧结气氛对NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极性能的研究
3.4.1 热力学计算NiFe2O4基金属陶瓷体系内的氧分压
3.4.2 烧结气氛对17%Cu-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极的影响
3.4.3 烧结气氛对17%NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极的影响
3.4.4 烧结气氛对17%(Cu-Ni)-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极的影响
3.4.5 17%(Cu-Ni)-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极导电性的研究
3.5 本章小结
第4章 电解质对NiFe2O4惰性阳极润湿性的研究
4.1 引言
4.2 电解质对阳极润湿性的研究
4.2.1 电解质对炭阳极润湿性的研究
4.2.2 电解质对NiFe2O4陶瓷惰性阳极润湿性的研究
4.2.3 电解质对17%Cu-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极润湿性的研究
4.2.4 电解质对17%Ni-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极润湿性的研究
4.2.5 电解质对17%(Cu-Ni)-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极润湿性的研究
4.3 本章小结
第5章 NiFe2O4基惰性阳极腐蚀速率研究
5.1 引言
5.2 NiFe2O4陶瓷惰性阳极静态腐蚀速率
5.3 20%NiO-NiFe2O4陶瓷惰性阳极静态腐蚀速率
5.4 NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极静态腐蚀速率
5.5 电解操作参数对17%(Cu-Ni)-NiFe2O4阳极材料腐蚀速率的影响
5.5.1 Al2O3浓度对阳极腐蚀速率的影响
5.5.2 CR对阳极腐蚀速率的影响
5.5.3 电流密度对阳极腐蚀速率的影响
5.6 本章小结
第6章 NiFe2O4基惰性阳极熔盐腐蚀行为的研究
6.1 引言
6.2 NiFe2O4陶瓷惰性阳极电解腐蚀行为研究
6.2.1 实验原料
6.2.2 电解反应原理
6.2.3 电解过程
6.2.4 电解实验结果及分析
6.3 17%(Cu-Ni)/(20NiO-NiFe2O4)金属陶瓷惰性阳极电解腐蚀行为
6.3.1 空气中烧结的金属陶瓷惰性阳极电解腐蚀行为
6.3.2 可控气氛中烧结的金属陶瓷惰性阳极材料电解腐蚀行为
6.3.3 腐蚀机理分析
6.4 本章小结
第7章 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极材料的研究
7.1 引言
7.2 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极物相分析
7.3 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极微观结构
7.4 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极力学性能研究
7.5 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极抗热震性的研究
7.6 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极静态腐蚀速率的研究
7.7 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极电解腐蚀的研究
7.8 本章小结
第8章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的论文
作者简介
本文编号：3923642
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【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 惰性阳极材料的优点
1.3 惰性阳极材料的选材要求
1.4 陶瓷惰性阳极材料的研究进展
1.5 金属陶瓷惰性阳极材料的研究进展
1.6 本文主要研究内容
第2章 研究方法
2.1 试样原料及设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备
2.2 合成NiFe2O4基体材料的制备方法
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 冷压成型
2.2.6 烧结
2.3 NiFe2O4惰性阳极的制备
2.4 NiFe2O4惰性阳极性能检测方法
2.4.1 密度与气孔率的测定
2.4.2 抗弯强度的测试
2.4.3 断裂韧性的测试
2.4.4 抗热震性
2.4.5 电解质对NiFe2O4基惰性阳极材料润湿性的测试
2.4.6 导电性
2.4.7 耐腐蚀性
2.4.8 材料的物相分析
2.4.9 材料的显微结构
第3章 NiFe2O4基惰性阳极力学性能研究
3.1 引言
3.2 NiO/NiFe2O4陶瓷惰性阳极的实验结果
3.2.1 过量NiO对NiFe2O4惰性阳极微观形貌的影响
3.2.2 过量NiO对NiFe2O4惰性阳极抗弯强度的影响
3.2.3 过量NiO对NiFe2O4惰性阳极抗热震性的影响
3.3 NiO/NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极的实验结果
3.3.1 过量NiO对NiFe2O4金属陶瓷微观结构的影响
3.3.2 过量NiO对NiFe2O4金属陶瓷抗弯强度的影响
3.3.3 过量NiO对NiFe2O4金属陶瓷抗热震性的影响
3.4 烧结气氛对NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极性能的研究
3.4.1 热力学计算NiFe2O4基金属陶瓷体系内的氧分压
3.4.2 烧结气氛对17%Cu-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极的影响
3.4.3 烧结气氛对17%NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极的影响
3.4.4 烧结气氛对17%(Cu-Ni)-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极的影响
3.4.5 17%(Cu-Ni)-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极导电性的研究
3.5 本章小结
第4章 电解质对NiFe2O4惰性阳极润湿性的研究
4.1 引言
4.2 电解质对阳极润湿性的研究
4.2.1 电解质对炭阳极润湿性的研究
4.2.2 电解质对NiFe2O4陶瓷惰性阳极润湿性的研究
4.2.3 电解质对17%Cu-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极润湿性的研究
4.2.4 电解质对17%Ni-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极润湿性的研究
4.2.5 电解质对17%(Cu-Ni)-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极润湿性的研究
4.3 本章小结
第5章 NiFe2O4基惰性阳极腐蚀速率研究
5.1 引言
5.2 NiFe2O4陶瓷惰性阳极静态腐蚀速率
5.3 20%NiO-NiFe2O4陶瓷惰性阳极静态腐蚀速率
5.4 NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极静态腐蚀速率
5.5 电解操作参数对17%(Cu-Ni)-NiFe2O4阳极材料腐蚀速率的影响
5.5.1 Al2O3浓度对阳极腐蚀速率的影响
5.5.2 CR对阳极腐蚀速率的影响
5.5.3 电流密度对阳极腐蚀速率的影响
5.6 本章小结
第6章 NiFe2O4基惰性阳极熔盐腐蚀行为的研究
6.1 引言
6.2 NiFe2O4陶瓷惰性阳极电解腐蚀行为研究
6.2.1 实验原料
6.2.2 电解反应原理
6.2.3 电解过程
6.2.4 电解实验结果及分析
6.3 17%(Cu-Ni)/(20NiO-NiFe2O4)金属陶瓷惰性阳极电解腐蚀行为
6.3.1 空气中烧结的金属陶瓷惰性阳极电解腐蚀行为
6.3.2 可控气氛中烧结的金属陶瓷惰性阳极材料电解腐蚀行为
6.3.3 腐蚀机理分析
6.4 本章小结
第7章 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极材料的研究
7.1 引言
7.2 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极物相分析
7.3 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极微观结构
7.4 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极力学性能研究
7.5 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极抗热震性的研究
7.6 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极静态腐蚀速率的研究
7.7 ZrO2/NiFe2O4惰性阳极电解腐蚀的研究
7.8 本章小结
第8章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的论文
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本文编号：3923642
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