一、Effect of NiO content on corrosion behaviour of Ni-xNiO-NiFe_2O_4 cermets in Na_3AlF_6-Al_2O_3 melts(论文文献综述)
周科朝,何勇,李志友,沈廷,张雷[1](2021)在《铝电解惰性阳极材料技术研究进展》文中认为惰性阳极铝电解技术是未来铝工业持续低碳化发展并实现碳中和目标的关键技术,近年来,惰性阳极材料的研究取得了长足进展,为其工业化应用的突破性进展创造了条件。本文通过综述铝电解惰性阳极材料近期研究进展,重点关注合金阳极表面耐蚀层的生长机制、金属陶瓷组成与结构优化以及阳极材料综合性能提升等研究方向,系统对比了现有惰性阳极材料的导电性及耐蚀性能,并对其未来发展趋势做出展望。
周行[2](2019)在《CoO和Cr2O3复合掺杂17Ni/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷的制备及性能研究》文中指出Al合金在推动我国大型基础设施建设以及推进国家前进的步伐等方面扮演着十分重要的角色,那么国内的铝电解生产工业必须跟上步伐。但是传统的铝电解生产工艺存在着能耗过高、碳耗过大和污染环境这些缺点,与我国走的可持续发展道路并不相符。经过许多科研人员大量的研究调查发现,想要解决上述问题的关键在于寻找一种能够完全代替传统碳素阳极的新型惰性阳极材料NiFe2O4金属陶瓷。本文在科技部国际合作专项(2010DFA52130)的资助下,结合前期课题组的大量研究成果,本文选择使用复合添加改善综合性能的方法对17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷展开详细、深入探究。本文以CoO和Cr2O3两种氧化物作为复合添加剂,通过“冷压—真空烧结”的方式制得合格的金属陶瓷样品,并通过XRD、SEM、EDS等检测分析方法,详细地研究和分析了添加CoO和Cr2O3复合添加剂对基体材料的组织成分、相对密度、力学性能、抗高温氧化性和抗熔盐腐蚀性的影响及其机理。主要取得以下成果:1.使用高温固相合成法制得10NiO-NiFe2O4陶瓷粉末,烧结工艺为温度1200℃下保温6h;使用冷压-真空烧结法制得CoO和Cr2O3复合掺杂17Ni/(10NiO-NiFe2O4)材料的样品,工艺参数:单向压制生坯力为300MPa,保压时长10min,之后在1250℃下进行真空烧结,保温时长3h,真空度1.01×102pa。2.CoO和Cr2O3复合添加剂不会与基体材料发生反应生成新相,各组金属陶瓷分别由陶瓷基体相NiO、NiFe2O4和金属相Ni组成。并发现CoO和Cr2O3复合掺杂通过固溶的方式促进材料的致密化,其中以复合添加量为1wt%(CoO:Cr2O3=2:1)的1#样品致密化程度最佳,相对密度值达到了98.46%。3.CoO和Cr2O3复合添加剂能有效地提高基体材料的机械性能,当复合掺杂剂总量为1wt%(CoO:Cr2O3=1:2)的2#样品的硬度和断裂韧性最突出,分别为740.65Hv/N·mm-2和9.61MPa·m1/2;而复合掺杂剂添加量为2wt%(CoO:Cr2O3=2:1)的3#样品在三点抗弯实验中表现最为突出,其值高达175.66MPa。4.CoO和Cr2O3复合添加剂有利于提高金属陶瓷的抗高温氧化性能,其中添加CoO和Cr2O3复合掺杂剂量为1wt%(CoO:Cr2O3=2:1)的1#样品在高温氧化实验中表现远远好于其他组,其单位面积增重量仅为3.1172 mg?cm-2。5.CoO和Cr2O3复合添加剂能大大减轻材料在高温熔盐条件下受到的腐蚀程度;当复合掺杂总量为1wt%(CoO:Cr2O3=2:1)时,1#样品抵御高温熔盐电解质腐蚀的效果最佳,其腐蚀速率仅为1.8014×10-3g?cm-2?h-1,平均年腐蚀深度为2.6876 cm?y-1。6.综合考虑实际工况和试验结果,确定复合掺杂量为1wt%(CoO:Cr2O3=2:1)为最优掺杂成分。
马俊飞[3](2019)在《金属网状结构NiFe2O4基惰性阳极的制备及性能研究》文中指出传统铝电解由于采用消耗式炭阳极而存在碳耗高和环境污染严重等问题,惰性阳极能够克服以上缺点,符合当前铝行业绿色发展的要求,成为铝业界的研究热点。NiFe2O4基陶瓷具有优良的耐熔盐腐蚀性能而成为最具工业化应用前景的惰性阳极材料,但韧性和抗热震性能差,导电性能难以满足铝电解要求。本文通过添加具有金属镀层的NiFe204颗粒构建具有金属网状结构的NiFe2O4基惰性阳极,以期提高其导电性、断裂韧性和抗热震性。具体结论如下:(1)采用化学镀法对NiFe2O4颗粒进行表面金属化,分别制备了 Cu镀层NiFe2O4颗粒和Ni镀层NiFe2O4颗粒。为了获得质量良好的Cu镀层和Ni镀层,对两种镀层的敏化-Ag/Pd活化-化学镀工艺条件进行了研究并得出了最佳制备工艺。在化学镀Cu过程中,由于化学镀Cu反应速率过快,成核-生长速率较高,易产生纳米结构化的Cu镀层,加速了 Cu镀层表面氧化过程,因此Cu镀层在空气中保存若干时间后颜色变黑。(2)重点研究了 NiFe2O4颗粒表面无Pd活化处理工艺,采用Fe2O3粉末、NiO粉末和金属Ni粉为原料,在1200℃氩气保护气氛下烧结,经破碎、筛分后,得到表面富含Ni活性点的NiFe2O4颗粒。研究发现:与传统的敏化-Pd活化工艺相比,无Pd活化处理的NiFe2O4颗粒表面形成了更多的催化活性点,在相同的化学镀工艺条件下,NiFe2O4颗粒表面的Ni镀层更均匀致密,并且镀层厚度提升了约80%。(3)研究了烧结温度对Cu网状结构的影响。在1100℃下烧结,Cu镀层互相接触形成了 Cu网状结构;在1200℃下烧结,Cu完全熔化,由于Cu与NiFe2O4基体润湿很差,导致Cu镀层脱离基体颗粒表面,因此无法通过镀层接触形成连续的网状结构;在1300℃时,Cu形成了片状聚集区域。只有在烧结温度较低的1100℃下能构建连续的Cu网状结构,然而1100℃下烧结的NiFe2O4基惰性阳极疏松多孔,因此以镀Cu颗粒构建金属网状结构并不合适。(4)在镀Ni颗粒构建Ni网状结构的温度试验中,随着温度的升高,镀层互相接触形成的网状结构逐渐消失,只在1250℃烧结时,Ni网状结构能够保持,但网状界面薄。因此通过在试样中添加Ni粉,以提高网状结构的连续性和网状界面宽度。结果表明:在镀Ni颗粒质量分数为40%的试样中,添加质量分数5%的Ni粉,可以形成准导通的金属网状结构金属陶瓷。同时,使用Ag作为示踪剂,验证了 Ni粉对于Ni镀层的增强作用。(5)在相同的制备条件下,比较了相同Ni质量分数(11%)的Ni(n)-NiFe2O4(网状结构network)试样和Ni(p)-NiFe2O4(粉末分布powder)试样的气孔率、抗弯强度、断裂韧性和抗热震性。研究发现:Ni网状结构对于NiFe2O4尖晶石基体的补强增韧作用优于Ni粉的均匀分布结构,Ni(n)-NiFe2O4试样抗弯强度达到88.98 MPa,断裂韧性为4.96 MPa·m1/2,比Ni(p)-NiFe2O4试样分别提高了 23.96%和52.62%;在抗热震性方面,Ni(n)-NiFe2O4试样的强度保持率达70.77%,比NiFe2O4陶瓷试样和Ni(p)-NiFe2O4试样分别提高了 106.57%和45.53%。Ni(n)-NiFe2O4试样中,增韧机制包括了 Ni从基体中的拔出、拔断,裂纹尖端塑性变形等强韧化作用,镀Ni颗粒的Ni镀层剥离引发了剥离位置的界面出现塑性断裂区域,镀Ni颗粒在基体中起到了增塑作用。(6)在导电性能的研究中发现:金属Ni网状结构有利于显着提升NiFe2O4基惰性阳极的常温导电性。Ni(p)-NiFe2O4试样电导率是3.31 S/cm,Ni(n)-NiFe2O4试样是1546.20 S/cm。两种不同金属结构的金属陶瓷的电导率分别接近于Hashin-Shtrikman模型计算得出的11%Ni质量分数的Ni-NiFe2O4金属陶瓷的理论电导率下限值1.44 S/cm和上限值1945.63 S/cm,二者导电能力差别巨大。主要原因是金属相在金属陶瓷复合材料中的分布结构不同。金属网状结构能够在大范围内形成电子导电,而添加质量分数11%的Ni粉无法在金属陶瓷中形成大面积的低电阻位置,电流主要在陶瓷相中传导,所以电导率较低。(7)静态腐蚀试验比较了三种导通程度的网状结构对于试样耐蚀性的影响。添加质量分数40%的镀Ni颗粒能够形成准导通网状结构的金属陶瓷试样,比镀Ni颗粒质量分数10%的局部导通金属陶瓷试样,以及镀Ni颗粒质量分数70%的完全导通金属陶瓷试样有更好的静态耐蚀性,腐蚀层10μm,金属富集层100 μm,并能够在静态腐蚀后保持网状结构;对质量分数40%的镀Ni颗粒的金属网状结构Ni(n)-NiFe2O4阳极试样进行了 24h电解,试验结果表明:阳极试样尖端尺寸略有减小,表面没有出现膨胀、开裂等现象,整体表现出较好的耐腐蚀性和抗热震性;金属网状结构对于Ni的迁移具有抑制作用,在电解完成时,仍然能在阳极内部保持网状结构,若能够解决表层金属网状结构的腐蚀问题,会是理想的铝电解惰性阳极材料。
刘槟赫[4](2017)在《Cr2O3掺杂17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷的制备及性能研究》文中进行了进一步梳理基于NiFe2O4基金属陶瓷作为应用于铝电解工业的惰性阳极因有望从根本上解决碳素阳极所带来污染环境的问题,达到电解过程的零排放和低能耗,成为材料领域和国际铝业界的研究重点。本论文是以科技部国际合作专项(2010DFA52130)为课题资助,选择目前性能较优、关注较多的17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷作为NiFe2O4基金属陶瓷的代表,通过对其掺杂不同含量的Cr2O3,制备出Cr2O3掺杂的金属陶瓷试样,并运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等检测分析手段,详细地探究了不同含量Cr2O3掺杂对材料的物相组成、组织形貌、致密化、力学性能、抗高温氧化性能和高温静态下抗熔盐腐蚀性能的影响。研究成果如下:1.经1200℃下保温6h的烧结工艺制备出合格的10NiO-NiFe2O4陶瓷基体粉末;采用粉末冶金技术成功制备出不同含量Cr2O3掺杂的17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷试样,其工艺为在300Mpa压力下压制成型,再在1250℃下真空烧结3h。2.不同含量Cr2O3掺杂的17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷物相成分均为Ni、NiO和NiFe2O4相。Cr2O3掺杂后固溶于NiFe2O4基体相内,导致NiFe2O4晶体结构发生畸变,促使试样烧结致密化,随着Cr2O3掺杂量逐步加大,材料的致密化程度也逐步提高。其中Cr2O3掺杂量为2%和4%的试样相对密度分别高达97.53%和99.19%,比未掺杂Cr2O3的试样分别提高了3.32%和4.98%。3.Cr2O3掺入后能使材料的综合力学性能得到大幅度提升,随着Cr2O3掺杂量的增大,提升效果更显着。当Cr2O3掺杂量为4%时,试样综合力学性能表现最突出,其硬度、断裂韧性以及抗弯强度分别为797.02 N·mm-2、5.09 MPa·m1/2、192.3650Mpa;其次为2%Cr2O3掺杂的试样,其硬度、断裂韧性以及抗弯强度分别为787.86 N·mm-2、4.70 MPa·m1/2、162.2317Mpa。4.Cr2O3的掺入有利于提高材料的抗高温氧化性能,随着Cr2O3掺杂量的增大,材料抗高温氧化性能表现越优异。当氧化时间达到30h时,Cr2O3掺杂量为2%和4%的试样的单位面积氧化增重率分别为6.0753mg×cm-2、4.3131mg×cm-2,比未掺杂Cr2O3的试样分别减少了37.64%、55.73%。5.适量的Cr2O3掺杂能够明显改善材料的抗熔盐腐蚀性能。当Cr2O3的掺杂量为2%时,试样在熔盐腐蚀中更易生成致密少孔的腐蚀反应层,抗熔盐腐蚀性能最优异,熔盐腐蚀速度最低,为1.7736×10-3g×cm-2×h-1,约为未掺杂Cr2O3的试样的30.14%,年腐蚀深度为2.7882cm×y-1,比未掺杂Cr2O3的试样减少了69.45%。
程新华[5](2016)在《无碳排放熔盐电解之镍基合金惰性阳极研究》文中研究指明熔盐电解技术是制备铝以及其它多种先进材料的重要方法,但目前仍然采用的是消耗性炭素阳极,在使用的过程中会产生大量的C02等温室气体。要保护环境,使熔盐电解成为无碳排放的绿色技术,寻找开发新的高性能惰性阳极代替炭素阳极,就成为熔盐电解领域关键而又紧迫的科技问题。合金材料具有导电性好、抗热震性强、易于机械加工、容易与金属导杆连接等优点,被认为是很有发展前途的惰性阳极材料,也是当前研究的一个热点。镍基合金由于具有良好的抗高温氧化和抗热腐蚀的性能,长期以来受到材料学界的重视,对其高温氧化行为进行了大量研究。但过去人们还主要是将其作为抗高温结构材料,而不是将其作为电极功能材料来研究,对其在高温熔盐环境中的电化学行为包括其电化学稳定性和电催化性能等方面的研究较少,例如:镍基合金表面的氧化膜具有抗氧化性,但能不能抗各种熔盐的腐蚀?这种氧化膜能否阻止析氧电位下合金基体的阳极溶解?阳极氧化时氧化膜的组成结构能否发生有利的变化或者自我修复?能否将空气氧化与阳极氧化互补产生耐蚀协同效应,从而找到一种既高效又经济的制备合金惰性阳极的方法?本文研究就是企图探讨和解决这些科学问题。为此,本文选择了目前研究较少的Ni-11Fe-10Cu合金体系作为模板,以其表面氧化膜的组成、结构、稳定性和性能为主线,将电化学方法与多种现代分析技术结合起来,比较系统地研究了Ni-11Fe-10Cu合金的表面氧化膜的成膜过程及其规律,考察了材料加工工艺、掺杂元素、氧化温度、成膜方法等因素和条件对膜结构及性能的影响,比较了其化学与电化学稳定性,并在实际熔盐电解体系中进行了应用研究,深入地探讨了镍基合金作为熔盐电解惰性阳极的可能性,获得了一些新的科学认识,为寻找高性能合金阳极材料提供了参考。本文主要研究内容与结论如下:第一,采用金相显微镜(OM)、SEM-EDX、XRD、TGA、EPMA等测试技术和表征方法研究了Ni-11Fe-10Cu合金空气氧化预成膜规律并考察了材料加工工艺对合金空气氧化预成膜过程的影响。轧制态和铸态Ni-11Fe-10Cu合金在750℃时的氧化动力学符合抛物线规律,氧化膜未出现剥落,而在850和950℃时符合线性规律,氧化膜出现严重的剥落。750℃时生成的氧化膜均由CuO外层、NiFe2O4中间层和NiO内层组成,此外,在合金基体附近还存在Cu富集层。铸态Ni-11Fe-10Cu在750℃时的抛物线速率常数相对较大而且氧化膜中的Cu富集层厚度不均匀,与该合金中存在不同程度的枝晶状偏析以及缺陷分布不均匀有一定的关系。热锻工艺能够提高合金的抗氧化性能。此外,还对多层氧化膜的生长机理进行了探讨。第二,采用OM、SEM-EDX、XRD、TGA、EPMA等测试技术和表征方法研究了掺杂A1和Y对Ni-11Fe-10Cu合金空气氧化预成膜过程的影响。铸态Ni-11Fe-10Cu-6Al和Ni-11Fe-10Cu-6Al-3Y两种合金在750、850和950℃的氧化动力学均符合抛物线规律,氧化膜未出现严重剥落,而且氧化膜的结构不同于Ni-11Fe-10Cu合金。Ni-11Fe-10Cu-6Al合金在750、850和950℃生成的氧化膜的结构随温度的提高而发生变化,而且温度越高有利于Al2O3层的形成,进而提高合金的抗氧化性能。掺杂Al不仅能够改善氧化膜与合金基体的粘附性,还能提高合金的抗氧化性能。Ni-11Fe-10Cu-6Al-3Y合金在750、850和950℃的氧化增重度随温度的提高而增大,而且氧化膜结构更复杂。尽管掺杂Al和Y能够改善氧化膜与基体的粘附性,但是由于含Y氧化物在含Y金属间化合物偏析处沉积,阻碍了Al的有效扩散,抑制了A1203薄层的形成,增加了内氧化程度和深度,使得合金材料的抗氧化性能降低。第三,采用OCP、LSV、CV、恒电位阳极氧化、EIS等电化学测试技术以及SEM-EDX、XRD等表征方法研究了轧制态Ni-11Fe-10Cu、铸态Ni-11Fe-10Cu、铸态Ni-11Fe-10Cu-6Al和铸态Ni-11Fe-10Cu-6Al-3Y裸金属电极以及空气预氧化电极在750℃ Na2CO3-K2CO3熔盐中的阳极氧化的成膜过程并考察阳极氧化对空气预氧化形成的氧化膜结构的影响。在该熔盐体系中,所有的电极均能发生钝化,而且在析氧电位附近均存在明显的析氧电流,均能发生析氧反应。裸金属电极以及空气预氧化电极在熔盐中阳极氧化后形成的氧化膜结构明显不同于空气中氧化形成的氧化膜,而且在阳极氧化过程中,空气预氧化形成的氧化膜结构均会发生变化或者重构,然而阳极氧化能够逐渐增大重构后的氧化膜的保护性,可以起到一定的修复作用,并且根据初始氧化膜的结构和性能产生不同效应,即修补增强效应、重构恢复效应和破坏效应。通过空气预氧化或者阳极氧化形成的氧化膜均能对合金基体提供一定的保护性,而且空气预氧化有助于提高阳极氧化后的氧化膜的保护性。轧制态Ni-11Fe-10Cu预氧化电极在阳极氧化过程中表现出修补增强效应且缺陷较少,而铸态Ni-11Fe-10Cu预氧化电极在阳极氧化过程中表现出重构恢复效应并存在较多的缺陷,这说明轧制态Ni-11Fe-10Cu电极材料的性能要优于铸态Ni-11Fe-10Cu电极材料:此外,由于铸态Ni-11Fe-10Cu-6Al-3Y电极材料在阳极氧化的过程中内氧化程度明显,稳定性不如铸态Ni-11Fe-10Cu-6Al电极材料。第四,采用CV、恒电位电解和恒槽压电解等电化学测试技术以及SEM-EDX、XRD等表征方法考察了轧制态Ni-11Fe-10Cu阳极在750 ℃ Na2CO3-K2CO3熔盐中电化学还原固态Co304制备金属Co的应用情况。轧制态Ni-11Fe-10Cu阳极表面在该熔盐中能够形成稳定的氧化膜,可以作为惰性阳极使用从而实现金属钴的绿色电化学冶金。固态C03O4在该熔盐中的电解还原过程分为两步,C0304首先被还原成CoO,然后进一步被还原生成金属Co。在-1.25V (vs.Ag/Ag2SO4)电位下恒电位电解或槽压超过1.7 V恒槽压电解均可制备出金属Co。实验发现可以通过调控施加的电位或者槽压对CoO和金属Co的颗粒尺寸、形貌以及晶体结构进行调控。电解的电流效率超过95%,电解能耗低至2.16kW·h/kg-Co。第五,采用LSV测试技术以及在透明槽中以恒电流电解的方式考察了几种预成膜电极在960℃冰晶石-氧化铝熔盐体系中的应用情况。在该熔盐体系中,轧制态Ni-11Fe-10Cu裸金属电极不能钝化,而铸态Ni-11Fe-10Cu-6Al裸金属电极在一定程度能够发生钝化。轧制态Ni-11Fe-10Cu合金和铸态Ni-11Fe-10Cu-6Al合金的预成膜电极表面形成的氧化膜能够为合金基体提供一定的保护性。轧制态Ni-11Fe-10Cu 750 ℃空气预氧化电极、阳极氧化电极、空气氧化结合阳极氧化电极作为阳极时在该体系中能够析出氧气气泡,然而氧化膜在电解的过程中会受到明显的破坏,均不能长时间电解;铸态Ni-11Fe-10Cu-6Al 950 ℃空气预氧化电极以及950℃空气氧化结合阳极氧化电极作为阳极时在该体系中不能析出氧气,所发生的电极反应为合金基体氧化以产生氧化电流的反应。
徐义彪[6](2014)在《新型铝电解槽用氧化物侧壁材料研究》文中研究指明现行Hall-Héroult铝电解槽侧壁广泛采用Si3N4结合SiC材料砌筑。由于Si3N4结合SiC材料热导率高,电解过程侧壁表面能形成保护性的炉帮,因而侧壁使用寿命较长。但同时通过侧壁耗散的热量巨大,约占整个电解过程能耗的35%,因此铝电解工业能源效率仅为40-45%。为实现铝工业节能降耗的目标,可在侧壁外砌筑绝热材料,避免炉帮形成,有望实现节能30-40%。电解槽内无炉帮形成,在不改变槽尺寸条件下,电解铝产能也将增加。此外,如果配合惰性阳极炼铝新技术使用,还能有效降低铝工业对环境的污染。但在无炉帮保护情况下,侧壁材料从上到下将分别与强氧化性气体、强腐蚀性电解质及强还原性铝液直接接触,Si3N4结合SiC材料在气体和电解质交界部位将被严重侵蚀,无法满足无炉帮铝电解槽内侧壁的使用要求;因此,开发新型铝电解槽用侧壁材料对铝电解工业发展具有重要意义。本文旨在开发新型铝电解槽用氧化物侧壁材料,以期取代Si3N4结合SiC材料用于无炉帮侧壁的气体和电解质部位。首先采用Factsage热力学软件预测了典型氧化物高温下与电解质(Na3AlF6-AlF3-K3AlF6)的反应,并通过实验方法对反应进行验证,得到各氧化物在电解质中的化学稳定性。在此基础上,以价格低廉且抗碱性渣性能优良的氧化镁为基体材料,加入化学稳定性好的添加剂,研究制备了MgO-TiO2-NiFe2O4及MgO-TiO2-SnO2镁质复合材料;另一方面,在具有尖晶石结构的Fe3O4细粉中加入一定量的MgO细粉,分别于空气和氮气中烧结制备了Fe3O4-MgO复合材料。通过对所制备材料的烧结性能、物相组成、显微结构及抗电解质侵蚀性能的研究分析,可以得到如下结论:(1)与过渡元素氧化物相比,主族元素氧化物普遍易于和Na3AlF6-AlF3-K3AlF6氟化物发生化学反应。复盐氧化物NiFe2O4,Al2TiO5,Mg2TiO4,MgAl2O4,CaO·6Al2O3在氟化物电解质中的化学稳定性逐渐降低。静态侵蚀实验结果表明,降低烧结试样的显气孔率可有效地提高试样的抗氟化物电解质渗透侵蚀性能。(2)添加TiO2促进了氧化镁质试样的烧结,提高了试样的抗电解质侵蚀性能。随TiO2添加量增加,基质中分布在MgO晶粒周围的Mg2TiO4相含量增加,氧化镁晶粒逐渐长大,试样致密化程度明显提高并在TiO2添加量为5%时达到最高。制备的MgO-Mg2TiO4复合材料因致密程度较高,且有化学稳定性较好的Mg2TiO4相分布在方镁石晶粒周围,因而其抗侵蚀性能较好。(3)高温下MgO-TiO2-NiFe2O4体系试样内部发生反应烧结过程,促使试样中生成复合尖晶石相NiχTi1-χFe2χMg2-2χO4,并加速了试样致密化过程。随NiFe2O4添加量的改变,试样中复合尖晶石相的晶体结构、形貌及分布不断变化。复合尖晶石相在电解质中的化学稳定性良好,并随试样中NiFe2O4含量增加而逐渐提高。制备的MgO-TiO2-NiFe2O4试样由于结构致密且有复合尖晶石相分布在基质中,表现出较好的抗侵蚀性能,并且试样在电解质中的侵蚀行为及抗侵蚀性能与其显微结构及复合尖晶石相的稳定性密切相关。(4)高温下MgO-TiO2-SnO2体系试样中MgO与TiO2及SnO2反应分别生成Mg2TiO4和Mg2SnO4相,随后Mg2TiO4与Mg2SnO4发生固溶反应生成Mg2TixSn1-xO4复合尖晶石相。随SnO2添加量从2wt%增加至10wt%,复合尖晶石相均匀分布于试样基质中,试样致密度逐渐提高;而当SnO2添加量高于10wt%时,部分复合尖晶石相发生团聚,试样体积膨胀较大,导致试样致密度下降。复合尖晶石相在电解质中化学稳定性较方镁石相更好,且试样的抗侵蚀性能主要由化学组成决定,因此试样的抗侵蚀性能随SnO2含量增加逐步提高。(5)烧结气氛及MgO含量对Fe3O4-MgO试样物相组成、显微结构及抗电解质侵蚀性能影响较大。空气中制备的试样中,Fe3O4被氧化为Fe2O3,MgO与Fe2O3反应生成MgFe2O4相。试样的侵蚀层均由Fe2O3及Al2O3构成,结构致密;并且MgO含量20wt%试样的侵蚀层与原质层之间形成了致密稳定的Mg(AlFe)2O4尖晶石层,减缓了电解质的渗透侵蚀。对于N2中制备的Fe3O4-MgO试样来说,试样均由FexMg1-xO相组成。相比空气中制备的试样,N2中制备试样的抗侵蚀性能较差。MgO含量10wt%及20wt%试样的侵蚀层较厚,且疏松多孔;但当MgO含量增加至30wt%时,试样侵蚀层与原质层间形成致密的(FeMg)Al2O4尖晶石层,试样抗侵蚀性能提高。(6) Si3N4结合SiC侧壁材料在空气中抗电解质侵蚀性能较差。材料中Si3N4和SiC相与O2及氟化物反应,生成SiF4(g),导致材料损毁。和Si3N4结合SiC材料相比,制备的氧化物材料抗侵蚀性能明显更好,在新型铝电解槽侧壁上使用更具优势。
田忠良,张腾,魏琛娟,赖延清,李劼[7](2014)在《电流密度对铝电解NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀的影响》文中研究说明在Na3AlF6-K3AlF6-AlF3-Al2O 3熔体中,研究电流密度对22(Ni+Cu)/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极腐蚀速率的影响,并分析腐蚀后阳极的微观结构。结果表明,随着电流密度的升高,NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀从以化学溶解腐蚀为主逐渐转变为以电化学腐蚀为主,腐蚀率先降低而后增大。当电流密度从1.0 A/cm2增大至1.6 A/cm2时,阳极年腐蚀率从1.22 cm/a降低至0.137 cm/a;进一步提高电流密度至4.0 A/cm2时,阳极年腐蚀率增大到4.96 cm/a。
张腾[8](2014)在《NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极电解过程表面结构演变及其影响因素研究》文中认为摘要:惰性阳极与可润湿性阴极在铝电解工业上的应用因能够消除现行碳电极带来的温室效应气体排放,降低给环境带来的污染问题而成为重要的课题。而惰性阳极是开发该新技术的关键。论文在国家自然基金项目(编号:51222403)的资助下,在前期研究的基础之上,以17Ni-(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷为对象,在Na3AlF6-AlF3-Al203熔盐体系下,研究了阳极表层物相结构转变与形貌变化;在此基础上,进一步研究了电解工艺(电解温度、氧化铝浓度、电流密度等)对阳极表层物相结构演变特征的影响。获得了如下主要研究结果:1)金属陶瓷惰性阳极17Ni-(NiFe2O4-10NiO)表面中原有的NiO相以及电解过程新生态氧与金属相Ni作用生成的NiO,可与熔体中的A1203反应而生成NiAl2O4,也可与Fe203反应向NiFe2O4相转变;同时,二者新生物相在一定条件下可与阳极原有陶瓷相共同形成稳定的致密耐蚀层结构,由于其有比金属相Ni和陶瓷相NiO更强的耐腐蚀能力,有利于提高材料的抗腐蚀性能。2)电流密度对17Ni-(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极电解过程中表面新生物相NiAl2O4和NiFe2O4的生成影响最大,A1203浓度的影响其次,电解温度最小。电流密度升高,NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极表面新生物相NiAl2O4和NiFe2O4较多,且在阳极表面形成的稳定致密耐蚀层越厚,但过高的电流密度下,受阳极区域A1203浓度局部过低的影响很大,所获新生物相反而减少;A1203浓度越高,阳极表面越易生成物相NiAl2O4和NiFe2O4;而温度的变化则对NiAl2O4等的生成影响基本不变。3)在960℃的Na3AlF6-AlF3-Al203熔体,当Al2O3浓度为7.5%以上时,在电流密度为1.5A/cm2时,17Ni-(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极阳极表面的新生物相NiAl2O4和NiFe2O4,可与原有陶瓷相共同作用形成约120μm的稳定致密层,有利于阳极耐腐蚀性能的提高。
姜滔[9](2014)在《TiO2、WO3掺杂17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷的制备及性能研究》文中进行了进一步梳理传统铝电解中采用碳素材料作阳极,不仅能耗高、污染重,而且生产成本高,并难以实现自动化。在当今能源和环保的双重压力下,研发新材料取代碳素阳极材料已迫在眉睫。虽然惰性阳极的研发已取得了一定的成果,但这一研究仍将是今后20年的最优课题。本论文结合科技部国际合作专项:铝电解新型稀土金属陶瓷惰性阳极的研发(2010DFA52130),以10NiO-NiFe2O4作陶瓷基体,制备出17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷,并在此基础上分别掺杂TiO2、WO3,分析了两种添加剂的不同含量对17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料的物相组成、微观组织、相对密度、常温导电率、力学性能以及抗高温氧化等性能的影响。获得主要结论如下:1.TiO2、WO3的掺杂均未改变17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料的物相组成和微观结构,其仍由Ni、 NiO和NiFe2O4三相组成。2.适量TiO2掺杂17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料有利于改善其各方面性能。具体表现为,适量的TiO2能促进材料的烧结过程,提高材料的致密度,降低气孔率和组织疏松程度,提高常温导电率;同时,材料的微观硬度、断裂韧性、抗弯强度等力学性能均有不同程度的改善,且材料的抗高温氧化性也显着提高。结果表明,17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料中TiO2的最优掺杂量为1%,此时,材料的致密度高,疏松程度低,气孔少,且导电性好、综合力学性能优良以及抗高温氧化性强。3.适量WO3掺杂17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料有利于改善其各方面性能。具体表现为,WO3使材料的烧结性能得到改善,致密度大幅度提高,气孔率明显下降;另外,材料的微观硬度、断裂韧性、抗热冲击性均有所改善,抗弯强度在未掺杂材料的基础上增加了一倍多;材料的抗高温氧化性也明显增强。结果表明,17Ni(/10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料中WO3的最优掺杂量范围为2%-4%,此时,材料的综合性能相对于其他掺杂量的材料而言最优。
陶玉强[10](2012)在《互穿网络结构铜合金—铁酸镍金属陶瓷的制备与性能研究》文中研究表明NiFe2O4基金属陶瓷是目前最具工业化应用前景的铝电解惰性阳极材料之一,国内外相继开展了4kA和6kA级铝电解试验,试验发现其导电性能和抗热震性能仍需进一步改善。为改善金属陶瓷惰性阳极的导电性能及抗热震性能,同时又不降低阳极的耐腐蚀性能,本论文系统研究了烧结气氛氧分压和添加金属Ni对Cu与NiFe2O4间润湿性的影响,以及烧结过程中铜合金-铁酸镍金属陶瓷的相反应和烧结行为,在此研究基础上通过优化制备工艺,采用混合粉末烧结与熔渗工艺制备了致密的、具有互穿网络结构的铜合金-铁酸镍金属陶瓷,并研究了材料孔隙度、金属相含量、金属相组成、氧化温度对铜合金-铁酸镍金属陶瓷在空气气氛下氧化行为的影响,以及预氧化处理、电流密度、电解温度对阳极电解腐蚀行为的影响。论文的主要研究成果如下:(1)确定了一种可大幅度改善Cu与NiFe2O4间润湿性的方法。通过提高烧结气氛氧分压或向Cu中添加Cu2O可显着改善Cu与NiFe2O4间的润湿性,当Cu中Cu20加入量达7wt%时,1200℃下Cu与NiFe2O4间的润湿角可降至0°,并首次采用无压熔渗工艺制备了致密度达99%、具有互穿网络结构的Cu/NiFe2O4-10NiO金属陶瓷。(2)明确了NiO与金属相对铜合金-铁酸镍金属陶瓷烧结致密化的作用机制。NiO相在铜合金熔体中存在溶解再析出,从而在液相烧结过程中有利于金属陶瓷的烧结致密化。Cu-Ni金属相中Ni元素的氧化,可促进NiFe2O4相的分解和烧结致密化。(3)澄清了金属相中Ni含量升高的原因。NiFe2O4在氮气气氛下脱脂时存在还原现象,生成金属Ni,提高了Fe2+离子浓度。陶瓷相还原生成的金属Ni在烧结过程中被混合加入金属颗粒吞并是引起金属相中Ni含量升高的主要原因。脱脂过程中NiFe2O4相的还原可促进其烧结致密化。(4)获得了具有良好导电性和力学性能的铜合金-铁酸镍金属陶瓷。混合粉末烧结工艺制备的40(Cu-50Ni)/NiFe2O4-1ONiO金属陶瓷的抗弯强度达206MPa,断裂韧性达16.1MPa·m1/2,经200℃温差热冲击处理后材料的抗弯强度基本不发生变化,960℃下的电导率达513S/cm。熔渗工艺制备的26Cu/NiFe2O4-10NiO金属陶瓷的力学性能与混合粉末烧结工艺制备的金属含量40wt%的金属陶瓷的相当,具有金属导电特征,其在960℃的电导率达1369S/cm。(5)确定了抑制互穿网络结构铜合金-铁酸镍金属陶瓷中金属相快速电化学腐蚀的技术工艺。通过预氧化处理和调控电解温度,可实现金属相的先氧化后溶解腐蚀,避免金属相的快速电化学腐蚀。研究表明对40(Cu-50Ni)/NiFe2O4-10NiO金属陶瓷进行880℃、48h空气预氧化后再进行960℃电解,阳极底部可形成致密的陶瓷层,有利于阻碍电解质的渗透和金属相的电化学腐蚀,从而可获得良好的耐蚀性能。本论文的研究成果对金属陶瓷惰性阳极的烧结制备、金属陶瓷与合金导杆的连接,甚至对推动金属陶瓷阳极的工业化应用均具有重要意义。
二、Effect of NiO content on corrosion behaviour of Ni-xNiO-NiFe_2O_4 cermets in Na_3AlF_6-Al_2O_3 melts(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Effect of NiO content on corrosion behaviour of Ni-xNiO-NiFe_2O_4 cermets in Na_3AlF_6-Al_2O_3 melts(论文提纲范文)
(1)铝电解惰性阳极材料技术研究进展(论文提纲范文)
1 惰性阳极材料的研究进展 |
1.1 合金体系 |
1.1.1 Cu-Al合金 |
1.1.2 Cu-Ni-Fe合金 |
1.1.3 Ni-Fe合金 |
1.2 氧化物陶瓷体系 |
1.2.1 SnO2基陶瓷 |
1.2.2 NiFe2O4基陶瓷 |
1.3 金属陶瓷体系 |
1.3.1 M/NiFe2O4金属陶瓷 |
1.3.2 Cu/Cu2O金属陶瓷 |
2 惰性阳极材料的性能差异 |
3 惰性阳极技术应用研究进展 |
3.1 国外专利进展 |
3.2 惰性阳极铝电解工业化应用研究现状 |
3.3 加快工业化研究进程的必要性及建议 |
4 结语 |
(2)CoO和Cr2O3复合掺杂17Ni/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 课题的研究背景 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 金属及合金阳极材料 |
1.3.2 氧化物陶瓷惰性阳极材料 |
1.3.3 金属陶瓷惰性阳极材料 |
1.4 NiFe_2O_4 基金属陶瓷材料的性能研究 |
1.4.1 陶瓷基体相的影响分析 |
1.4.2 金属相的影响分析 |
1.4.3 掺杂剂的影响分析 |
1.5 论文的研究意义与内容 |
1.5.1 复合掺杂的研究意义及目的 |
1.5.2 研究内容及方案 |
第2章 CoO和Cr_2O_3复合掺杂17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷样品的制备 |
2.1 引言 |
2.2 实验设备及原料 |
2.3 10NiO-NiFe_2O_4 陶瓷粉末的制备及分析 |
2.3.1 10NiO-NiFe_2O_4 陶瓷粉末的制备流程及工艺 |
2.3.2 10NiO-NiFe_2O_4 陶瓷粉末分析 |
2.4 CoO和 Cr_2O_3 复合掺杂17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷的制备 |
2.5 本章小结 |
第3章 CoO和Cr_2O_3复合掺杂对17Ni/(10NiO-Ni Fe_2O_4)金属陶瓷相对密度及力学性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 复合掺杂剂对金属陶瓷物相组成与组织形貌的影响 |
3.3 复合掺杂剂对金属陶瓷相对密度的影响 |
3.3.1 相对密度测试原理及步骤 |
3.3.2 复合掺杂剂对金属陶瓷相对密度的影响机制 |
3.4 复合掺杂剂对金属陶瓷力学性能的影响 |
3.4.1 复合掺杂剂对金属陶瓷硬度和断裂韧性的影响 |
3.4.2 复合掺杂剂对金属陶瓷抗弯强度的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 CoO和Cr_2O_3复合掺杂对17Ni/(10NiO-Ni Fe_2O_4)金属陶瓷抗高温氧化性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 抗高温氧化实验方法及步骤 |
4.3 实验结果与分析 |
4.3.1 氧化热力学分析 |
4.3.2 氧化动力学分析 |
4.3.3 氧化后金属陶瓷的物相分析及表面形貌 |
4.3.4 氧化机理分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 CoO和Cr_2O_3复合掺杂对17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷抗高温熔盐腐蚀性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 抗高温熔盐腐蚀性能实验方法及步骤 |
5.3 实验结果与分析 |
5.3.1 CoO和Cr_2O_3复合掺杂对金属陶瓷高温熔盐腐蚀速率的影响 |
5.3.2 高温熔盐腐蚀后金属陶瓷的表面物相分析 |
5.3.3 高温熔盐腐蚀后金属陶瓷宏观、微观形貌分析 |
5.3.4 高温熔盐腐蚀机理 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 (科研成果及参与项目情况) |
攻读硕士期间发表的学术论文 |
参与项目情况 |
(3)金属网状结构NiFe2O4基惰性阳极的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 电解铝行业现状与课题背景 |
1.2 国内外惰性阳极的研究现状 |
1.2.1 金属阳极 |
1.2.2 氧化物陶瓷 |
1.2.3 金属陶瓷阳极 |
1.3 存在的主要问题 |
1.4 金属网状结构的金属陶瓷 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第2章 实验方法与过程 |
2.1 实验设备及原料 |
2.1.1 实验原料和化学药品 |
2.1.2 主要实验设备 |
2.2 NiFe_2O_4陶瓷惰性阳极试样的制备 |
2.2.1 制备NiFe_2O_4尖晶石的方法 |
2.2.2 制备NiFe_2O_4尖晶石的工艺流程 |
2.3 NiFe_2O_4陶瓷颗粒化学镀 |
2.3.1 NiFe_2O_4陶瓷颗粒化学镀Cu |
2.3.2 NiFe_2O_4陶瓷颗粒化学镀Ni |
2.3.3 金属镀层的表征 |
2.4 金属/NiFe_2O_4金属陶瓷惰性阳极试样的制备 |
2.4.1 破碎筛分 |
2.4.2 粒度级配 |
2.4.3 混料 |
2.4.4 造粒 |
2.4.5 压制成型 |
2.4.6 二次烧结 |
2.5 NiFe_2O_4基惰性阳极试样的性能测试 |
2.5.1 体积密度和气孔率 |
2.5.2 抗弯强度 |
2.5.3 抗热震性 |
2.5.4 断裂韧性 |
2.5.5 电导率 |
2.5.6 耐蚀性 |
2.6 材料的显微结构和物相分析 |
第3章 NiFe_2O_4陶瓷颗粒化学镀 |
3.1 NiFe_2O_4陶瓷颗粒化学镀Cu |
3.1.1 装载量 |
3.1.2 镀液温度 |
3.1.3 硫酸铜质量浓度 |
3.1.4 pH值 |
3.1.5 镀液中甲醛溶液质量浓度 |
3.1.6 Cu镀层变色机制研究 |
3.2 无钯活化处理NiFe_2O_4颗粒化学镀Ni |
3.2.1 NiFe_2O_4陶瓷颗粒的无钯活化 |
3.2.2 化学镀Ni工艺 |
3.3 本章小节 |
第4章 金属网状结构的NiFe_2O_4基惰性阳极的制备 |
4.1 Cu网状结构的探索研究 |
4.2 Ni网状结构NiFe_2O_4基惰性阳极的制备 |
4.2.1 烧结温度的影响 |
4.2.2 Ni粉的增强作用 |
4.3 Ag示踪剂辅助研究金属陶瓷烧结过程 |
4.4 本章小节 |
第5章 金属网状结构的NiFe_2O_4基惰性阳极力学及导电性能研究 |
5.1 气孔率 |
5.2 抗弯强度 |
5.3 断裂韧性 |
5.4 抗热震性 |
5.5 电导率 |
5.6 本章小节 |
第6章 金属网状结构的NiFe_2O_4基惰性阳极耐腐蚀性能研究 |
6.1 静态腐蚀研究 |
6.1.1 局部网状结构阳极试样的静态腐蚀研究 |
6.1.2 准导通网状结构阳极试样的静态腐蚀研究 |
6.1.3 导通网状结构阳极试样的静态腐蚀研究 |
6.2 电解腐蚀研究 |
6.2.1 金属网状结构阳极试样设计 |
6.2.2 金属网状结构阳极试样电解试验 |
6.2.3 电解试验结果及分析 |
6.3 本章小节 |
第7章 结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的论着、专利及获奖情况 |
致谢 |
作者简介 |
(4)Cr2O3掺杂17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 课题的研究背景 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 合金惰性阳极材料 |
1.3.2 氧化物陶瓷惰性阳极材料 |
1.3.3 金属陶瓷惰性阳极材料 |
1.4 NiFe_2O_4基金属陶瓷材料的性能研究 |
1.4.1 陶瓷基体相对NiFe_2O_4基金属陶瓷性能的影响 |
1.4.2 金属相对NiFe_2O_4基金属陶瓷性能的影响 |
1.4.3 掺杂剂对NiFe_2O_4基金属陶瓷性能的影响 |
1.5 本课题的研究内容与意义 |
1.5.1 Cr_2O_3掺杂的优势 |
1.5.2 研究目的与意义 |
1.5.3 研究内容与方案 |
第2章 Cr_2O_3掺杂 17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷试样的制备 |
2.1 引言 |
2.2 实验原料及设备 |
2.3 10NiO-NiFe_2O_4陶瓷基体制备工艺与分析 |
2.3.1 10NiO-NiFe_2O_4陶瓷基体制备工艺 |
2.3.2 10NiO-NiFe_2O_4陶瓷基体分析 |
2.4 Cr_2O_3掺杂 17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷的制备 |
2.5 本章小结 |
第3章 Cr_2O_3掺杂对 17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷致密化及力学性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 Cr_2O_3掺杂对材料致密化的影响 |
3.2.1 相对密度测试原理与步骤 |
3.2.2 Cr_2O_3掺杂对材料物相组成和组织形貌的影响 |
3.2.3 Cr_2O_3掺杂对材料相对密度的影响 |
3.3 Cr_2O_3掺杂对材料力学性能的影响 |
3.3.1 Cr_2O_3掺杂对材料硬度的影响 |
3.3.2 Cr_2O_3掺杂对材料断裂韧性的影响 |
3.3.3 Cr_2O_3掺杂对材料抗弯强度的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 Cr_2O_3掺杂对 17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷抗高温氧化性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 抗高温氧化性能测试实验方法与步骤 |
4.3 实验结果与分析 |
4.3.1 热力学分析 |
4.3.2 氧化动力学分析 |
4.3.3 高温氧化后材料的物相组成和表面形貌分析 |
4.3.4 氧化机理分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 Cr_2O_3掺杂对 17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷抗熔盐腐蚀性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 高温静态抗熔盐腐蚀性能实验方法与步骤 |
5.3 实验结果与分析 |
5.3.1 Cr_2O_3掺杂对材料高温静态熔盐腐蚀速度的影响 |
5.3.2 高温静态熔盐腐蚀后材料表面形貌的宏观分析 |
5.3.3 高温静态熔盐腐蚀后材料表面的物相分析和形貌微观分析 |
5.3.4 高温静态熔盐腐蚀机理分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录(科研成果及参与项目情况) |
(5)无碳排放熔盐电解之镍基合金惰性阳极研究(论文提纲范文)
本论文的创新点 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 熔盐电化学技术及其研究进展 |
1.2.1 熔盐电化学技术及其特点 |
1.2.2 熔盐电解制备铝 |
1.2.3 熔盐电化学新技术 |
1.2.3.1 FFC法制备金属 |
1.2.3.2 绿色炼铁技术 |
1.2.3.3 CO_2资源化的熔盐电化学技术 |
1.3 惰性阳极材料的研究进展 |
1.3.1 金属氧化物陶瓷材料 |
1.3.1.1 尖晶石型金属氧化物材料 |
1.3.1.2 SnO_2基材料 |
1.3.1.3 CeO_2涂层材料 |
1.3.1.4 CaRuO_4材料 |
1.3.2 金属陶瓷材料 |
1.3.3 金属与合金材料 |
1.4 镍基合金材料 |
1.4.1 镍基合金材料的高温氧化 |
1.4.2 镍基合金惰性阳极材料 |
1.4.3 镍基合金惰性阳极性能的改善方法 |
1.4.3.1 改进加工工艺 |
1.4.3.2 掺杂Al和活性元素改善氧化膜的性能 |
1.4.3.3 空气氧化或者阳极氧化预成膜改善阳极的耐蚀性 |
1.5 阳极氧化成膜过程的研究方法 |
1.6 本课题的研究思路和内容 |
2 Ni-11Fe-10Cu合金空气氧化预成膜规律 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 材料与试剂 |
2.2.2 恒温氧化实验 |
2.2.3 材料的表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 原材料组织 |
2.3.2 氧化动力学规律 |
2.3.3 氧化膜结构 |
2.4 本章小结 |
3 掺杂Al和Y对合金空气氧化预成膜过程的影响 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 材料与试剂 |
3.2.2 恒温氧化实验 |
3.2.3 材料的表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 掺杂元素对原材料组织的影响 |
3.3.2 掺杂元素对氧化动力学的影响 |
3.3.3 掺杂元素对750℃形成的氧化膜结构的影响 |
3.3.4 温度对掺杂合金形成的氧化膜结构的影响 |
3.4 本章小结 |
4 Ni-11Fe-10Cu合金在碳酸盐熔盐中的阳极氧化成膜过程 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 材料与试剂 |
4.2.2 电化学测试方法 |
4.2.3 材料的表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 轧制态Ni-11Fe-10Cu裸金属电极的阳极氧化成膜过程 |
4.3.1.1 电化学行为 |
4.3.1.2 阳极氧化形成的氧化膜结构 |
4.3.1.3 阳极氧化过程中的EIS分析 |
4.3.2 轧制态Ni-11Fe-10Cu预氧化电极的阳极氧化成膜过程 |
4.3.2.1 电化学行为 |
4.3.2.2 阳极氧化形成的氧化膜结构 |
4.3.2.3 阳极氧化过程中的EIS分析 |
4.3.3 铸态Ni-11Fe-10Cu裸金属电极的阳极氧化成膜过程 |
4.3.3.1 电化学行为 |
4.3.3.2 阳极氧化形成的氧化膜结构 |
4.3.3.3 阳极氧化过程中的EIS分析 |
4.3.4 铸态Ni-11Fe-10Cu预氧化电极的阳极氧化成膜过程 |
4.3.4.1 电化学行为 |
4.3.4.2 阳极氧化形成的氧化膜结构 |
4.3.4.3 阳极氧化过程中的EIS分析 |
4.3.5 几种预成膜电极的稳定性分析 |
4.4 本章小结 |
5 掺杂Al和Y合金在碳酸盐熔盐中的阳极氧化成膜过程 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 材料与试剂 |
5.2.2 电化学测试方法 |
5.2.3 材料的表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 Ni-11Fe-10Cu-6Al裸金属电极的阳极氧化成膜过程 |
5.3.1.1 电化学行为 |
5.3.1.2 阳极氧化形成的氧化膜结构 |
5.3.1.3 阳极氧化过程中的EIS分析 |
5.3.2 Ni-11Fe-10Cu-6Al 750℃预氧化电极的阳极氧化成膜过程 |
5.3.2.1 电化学行为 |
5.3.2.2 阳极氧化形成的氧化膜结构 |
5.3.2.3 阳极氧化过程中的EIS分析 |
5.3.3 Ni-11Fe-10Cu-6Al 950℃预氧化电极的阳极氧化成膜过程 |
5.3.3.1 电化学行为 |
5.3.3.2 阳极氧化形成的氧化膜结构 |
5.3.3.3 阳极氧化过程中的EIS分析 |
5.3.4 Ni-11Fe-10Cu-6Al-3Y裸金属电极的阳极氧化成膜过程 |
5.3.4.1 电化学行为 |
5.3.4.2 阳极氧化形成的氧化膜结构 |
5.3.4.3 阳极氧化过程中的EIS分析 |
5.3.5 Ni-11Fe-10Cu-6Al-3Y 750℃预氧化电极的阳极氧化成膜过程 |
5.3.5.1 电化学行为 |
5.3.5.2 阳极氧化形成的氧化膜结构 |
5.3.5.3 阳极氧化过程中的EIS分析 |
5.3.6 Ni-11Fe-10Cu-6Al-3Y950℃预氧化电极的阳极氧化成膜过程 |
5.3.6.1 电化学行为 |
5.3.6.2 阳极氧化形成的氧化膜结构 |
5.3.6.3 阳极氧化过程中的EIS分析 |
5.3.7 几种预成膜电极的稳定性分析 |
5.4 本章小结 |
6 Ni-11Fe-10Cu阳极在碳酸盐熔盐中电化学还原固态Co_3O_4制备Co的应用 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 材料与试剂 |
6.2.2 CV测试 |
6.2.3 三电极体系的恒电位电解 |
6.2.4 两电极体系的恒槽压电解 |
6.2.5 材料的表征 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 Co_3O_4的电化学还原机理 |
6.3.2 恒槽压电解和能耗分析 |
6.3.3 阳极的稳定性 |
6.4 本章小结 |
7 几种预成膜阳极在冰晶石-Al_2O_3熔盐体系中的应用 |
7.1 引言 |
7.2 实验部分 |
7.2.1 材料与试剂 |
7.2.2 电化学测试 |
7.2.3 透明电解槽观察 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 几种预成膜电极的电化学行为 |
7.3.2 几种预成膜电极的析氧行为与稳定性 |
7.4 本章小结 |
8 结论及展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 展望及建议 |
参考文献 |
附录 博士期间发表的论文和参加的学术会议 |
致谢 |
(6)新型铝电解槽用氧化物侧壁材料研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 前言 |
1.2 铝电解工艺发展及其对侧壁的要求 |
1.2.1 传统铝电解工艺 |
1.2.2 惰性阳极铝电解工艺及惰性材料研究 |
1.2.3 铝电解新工艺对侧壁要求 |
1.3 传统铝电解槽用侧壁材料 |
1.3.1 炭素侧壁材料 |
1.3.2 Si_3N_4结合 SiC 侧壁材料 |
1.4 新型侧壁材料特性及侧壁结构设计 |
1.5 新型侧壁材料国内外研究概况 |
1.5.1 铁酸镍基新型侧壁材料 |
1.5.2 氧化锡基新型侧壁材料 |
1.5.3 铝酸盐尖晶石新型侧壁材料 |
1.6 本论文的提出及研究内容 |
第二章 高温下氟化物电解质和氧化物反应研究 |
2.1 实验 |
2.1.1 原料 |
2.1.2 实验过程与方案 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 热力学计算及分析 |
2.2.2 侵蚀实验 |
2.3 小结 |
第三章 MgO-Mg_2TiO_4复合材料制备及其抗电解质侵蚀研究 |
3.1 实验 |
3.1.1 原料及化学试剂 |
3.1.2 实验过程与方案 |
3.1.3 结构与性能表征 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 烧结性能 |
3.2.2 抗侵蚀性能 |
3.2.3 讨论 |
3.3 小结 |
第四章 MgO-TiO_2-NiFe_2O_4材料制备及其抗电解质侵蚀研究 |
4.1 氧化镁基 MgO-TiO_2-NiFe_2O_4材料的制备及抗侵蚀 |
4.1.1 实验 |
4.1.2 结果与讨论 |
4.2 铁酸镍基 MgO-TiO_2-NiFe_2O_4材料的制备及抗侵蚀 |
4.2.1 实验 |
4.2.2 结果与讨论 |
4.3 小结 |
第五章 MgO-TiO_2-SnO_2材料制备及抗电解质侵蚀研究 |
5.1 实验 |
5.1.1 实验原料 |
5.1.2 实验过程与方案 |
5.1.3 结构与性能表征 |
5.2 结果与讨论 |
5.2.1 物相组成 |
5.2.2 物理性能 |
5.2.3 显微结构 |
5.2.4 抗侵蚀性能 |
5.2.5 讨论 |
5.3 小结 |
第六章 Fe_3O_4-MgO 材料制备及其抗电解质侵蚀研究 |
6.1 实验 |
6.1.1 实验原料 |
6.1.2 实验过程与方案 |
6.1.3 结构与性能表征 |
6.2 结果与讨论 |
6.2.1 物相组成 |
6.2.2 物理性能 |
6.2.3 显微结构 |
6.2.4 抗侵蚀性能 |
6.3 小结 |
第七章 制备的氧化物材料与 Si_3N_4结合 SiC 材料抗电解质侵蚀性能比较 |
7.1 实验 |
7.1.1 实验材料 |
7.1.2 实验过程与方案 |
7.1.3 结构与性能表征 |
7.2 结果与讨论 |
7.3 小结 |
第八章 总结论与展望 |
致谢 |
参考文献 |
本论文的创新点 |
附录 1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
附录 2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
(7)电流密度对铝电解NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀的影响(论文提纲范文)
1 实验 |
1.1 阳极制备 |
1.2 电解实验 |
1.3 分析与检测 |
2 结果与讨论 |
2.1 电解质中Al2O3含量的变化 |
2.2 电流密度对阳极腐蚀速率的影响 |
2.3 电流密度对阳极微观形貌的影响 |
3 结论 |
(8)NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极电解过程表面结构演变及其影响因素研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 研究背景 |
1.1 铝电解工业概况 |
1.2 惰性阳极的研究进展 |
1.2.1 氧化物陶瓷 |
1.2.2 金属或合金 |
1.2.3 金属陶瓷 |
1.3 论文研究的目的与意义 |
2 文献综述 |
2.1 引言 |
2.2 NiFe_2O_4基金属陶瓷电解腐蚀研究 |
2.2.1 阳极材料组成对电解腐蚀的影响 |
2.2.2 电解工艺对金属陶瓷阳极腐蚀率的影响 |
2.3 惰性阳极电解腐蚀过程研究 |
2.3.1 NiFe_2O_4基金属陶瓷电解腐蚀机理研究 |
2.3.2 NiFe_2O_4基金属陶瓷极化状态下表面结构变化研究 |
2.3.3 合金阳极氧化膜的形成研究 |
2.4 论文研究内容和研究方案 |
3 NiFe_2O_4基金属陶瓷阳极表面结构演变研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验 |
3.2.1 实验原料与设备 |
3.2.2 NiFe_2O_4-10NiO复合陶瓷及金属陶瓷制备 |
3.2.3 实验过程 |
3.2.4 分析与检测 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 非极化状态下NiFe_2O_4基金属陶瓷阳极表面结构变化 |
3.3.2 极化状态下NiFe_2O_4基金属陶瓷表面结构变化 |
3.4 本章小结 |
4 电解工艺对17Ni-(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷表面结构变化的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验 |
4.2.1 金属陶瓷的制备 |
4.2.2 实验过程 |
4.2.3 分析与检测 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 电解温度对NiFe_2O_4基金属陶瓷阳极表面结构转变的影响 |
4.3.2 氧化铝浓度对NiFe_2O_4基金属陶瓷阳极表面结构转变的影响 |
4.3.3 电流密度对NiFe_2O_4基金属陶瓷阳极表面结构转变的影响 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 总结与结论 |
5.2 展望与建议 |
参考文献 |
攻读学位期间主要的研究成果目录 |
致谢 |
(9)TiO2、WO3掺杂17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 课题的研究背景 |
1.3 课题的研究意义 |
1.3.1 惰性阳极的优势 |
1.3.2 惰性阳极性能基本要求 |
1.4 国内外研究现状 |
1.4.1 金属或金属合金惰性阳极材料 |
1.4.2 氧化物陶瓷惰性阳极材料 |
1.4.3 金属陶瓷惰性阳极材料 |
1.5 添加剂在 NiFe_2O_4金属陶瓷惰性阳极中的应用 |
1.6 存在的问题 |
1.7 研究内容及方案 |
第2章 金属陶瓷材料微观组织及性能检测方法 |
2.1 引言 |
2.2 成分分析 |
2.3 微观组织和断口形貌分析 |
2.4 致密度和气孔率分析 |
2.4.1 致密度测试原理 |
2.4.2 致密度测试的实验步骤及注意事项 |
2.5 导电性测量 |
2.5.1 NiFe_2O_4基陶瓷材料导电机制 |
2.5.2 导电性测量的实验步骤 |
2.6 力学性能测量 |
2.6.1 硬度测量 |
2.6.2 断裂韧性测试 |
2.6.3 抗弯强度测试 |
2.6.4 抗热震性测试 |
2.7 抗高温氧化性测试 |
2.7.1 抗高温氧化性测试的实验步骤 |
2.8 本章小结 |
第3章 17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷的制备 |
3.1 引言 |
3.2 实验原料及试剂 |
3.3 实验设备 |
3.4 陶瓷基体 10NiO-NiFe_2O_4的制备及分析 |
3.4.1 材料的制备 |
3.4.2 材料的分析 |
3.5 添加剂掺杂的金属陶瓷 17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4) 制备 |
3.5.1 材料的制备 |
3.6 本章小结 |
第4章 TiO_2掺杂 17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验 |
4.2.1 DSC 与 TG 分析 |
4.2.2 试样的制备 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 TiO_2添加对材料成分及微观组织的影响 |
4.3.2 TiO_2添加对材料致密度及气孔率的影响 |
4.3.3 TiO_2添加对材料导电性的影响 |
4.3.4 TiO_2添加对材料力学性能的影响 |
4.3.5 TiO_2添加对材料抗高温氧化性能的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 WO_3掺杂 17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验 |
5.2.1 DSC 分析 |
5.2.2 试样的制备 |
5.3 实验结果与讨论 |
5.3.1 WO_3添加对材料成分及微观组织的影响 |
5.3.2 WO_3添加对材料致密度及气孔率的影响 |
5.3.3 WO_3添加对材料导电性的影响 |
5.3.4 WO_3添加对材料力学性能的影响 |
5.3.5 WO_3添加对材料抗高温氧化性能的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录(科研成果及参与项目情况) |
(10)互穿网络结构铜合金—铁酸镍金属陶瓷的制备与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 国内外惰性阳极研究现状与水平 |
1.2.1 合金阳极 |
1.2.2 金属陶瓷阳极 |
1.3 NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极的研究现状 |
1.3.1 NiFe_2O_4基金属陶瓷的材料体系选择与优化 |
1.3.2 NiFe_2O_4基金属陶瓷的制备方法及工艺优化 |
1.3.3 NiFe_2O_4基金属陶瓷的烧结致密化机理 |
1.3.4 NiFe_2O_4基金属陶瓷的导电机理 |
1.3.5 NiFe_2O_4基金属陶瓷的电解腐蚀机理 |
1.4 本论文研究目的、意义与主要研究内容 |
1.4.1 研究目的与意义 |
1.4.2 研究思路与研究内容 |
第二章 材料制备过程与检测方法 |
2.1 实验原材料与实验设备 |
2.2 材料制备 |
2.2.1 陶瓷粉体的制备 |
2.2.2 化学镀法制备Ni包覆Cu粉 |
2.2.3 金属陶瓷的制备 |
2.3 性能测试与检测方法 |
2.3.1 物相与显微形貌 |
2.3.2 相对密度和孔隙度的测定 |
2.3.3 力学性能 |
2.3.4 高温氧化实验 |
2.3.5 高温导电性能 |
2.3.6 电解腐蚀实验 |
第三章 铜合金-铁酸镍金属陶瓷的高温相反应和烧结行为 |
3.1 引言 |
3.2 铜熔体与铁酸镍间的润湿性 |
3.2.1 镍对铜熔体与铁酸镍间润湿性的影响 |
3.2.2 气氛氧分压对铜熔体与铁酸镍间润湿性的影响 |
3.3 铜合金与NiFe_2O_4-NiO陶瓷间的界面显微结构 |
3.4 脱脂气氛对铁酸镍陶瓷显微结构及烧结致密化的影响 |
3.4.1 脱脂气氛对铁酸镍陶瓷显微结构的影响 |
3.4.2 脱脂气氛对铁酸镍陶瓷烧结致密化的影响 |
3.5 烧结过程中铜合金-铁酸镍金属陶瓷的显微结构演变 |
3.5.1 材料显微结构的演变 |
3.5.2 金属相的氧化与铁酸镍相的分解 |
3.5.3 铜合金-铁酸镍金属陶瓷的烧结机制 |
3.6 本章小结 |
第四章 铜合金-铁酸镍金属陶瓷的制备及表征 |
4.1 引言 |
4.2 铜合金-铁酸镍金属陶瓷的制备 |
4.2.1 熔渗工艺制备Cu/NiFe_2O_4-10NiO金属陶瓷 |
4.2.2 混合粉末烧结制备(Cu-Ni)/NiFe_2O_4-10NiO金属陶瓷 |
4.3 金属陶瓷的力学性能 |
4.3.1 抗弯强度 |
4.3.2 断裂韧性 |
4.3.3 抗热震性 |
4.4 金属陶瓷的导电性能 |
4.5 本章小结 |
第五章 铜合金-铁酸镍金属陶瓷在空气气氛下的氧化行为 |
5.1 引言 |
5.2 氧化机制 |
5.2.1 氧化动力学曲线 |
5.2.2 氧化过程分析 |
5.3 氧化行为的主要影响因素 |
5.3.1 材料孔隙度的影响 |
5.3.2 金属相含量的影响 |
5.3.3 金属相中镍含量的影响 |
5.3.4 氧化温度的影响 |
5.4 本章小结 |
第六章 互穿网络结构铜合金-铁酸镍金属陶瓷的电解腐蚀行为 |
6.1 引言 |
6.2 40(Cu-50Ni)/NiFe_2O_4-10NiO金属陶瓷的电解腐蚀行为 |
6.2.1 预氧化处理对金属陶瓷电解腐蚀行为的影响 |
6.2.2 金属陶瓷在960℃下的电解腐蚀行为 |
6.3 26Cu/NiFe_2O_4-10NiO金属陶瓷的电解腐蚀行为 |
6.3.1 预氧化处理对金属陶瓷电解腐蚀行为的影响 |
6.3.2 电解温度对金属陶瓷电解腐蚀行为的影响 |
6.3.3 电流密度对金属陶瓷电解腐蚀行为的影响 |
6.4 本章小结 |
第七章 主要结论与后期研究建议 |
7.1 主要结论 |
7.2 后期研究建议 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间的主要研究成果 |
四、Effect of NiO content on corrosion behaviour of Ni-xNiO-NiFe_2O_4 cermets in Na_3AlF_6-Al_2O_3 melts(论文参考文献)
- [1]铝电解惰性阳极材料技术研究进展[J]. 周科朝,何勇,李志友,沈廷,张雷. 中国有色金属学报, 2021(11)
- [2]CoO和Cr2O3复合掺杂17Ni/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷的制备及性能研究[D]. 周行. 湘潭大学, 2019(02)
- [3]金属网状结构NiFe2O4基惰性阳极的制备及性能研究[D]. 马俊飞. 东北大学, 2019(01)
- [4]Cr2O3掺杂17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷的制备及性能研究[D]. 刘槟赫. 湘潭大学, 2017(02)
- [5]无碳排放熔盐电解之镍基合金惰性阳极研究[D]. 程新华. 武汉大学, 2016(01)
- [6]新型铝电解槽用氧化物侧壁材料研究[D]. 徐义彪. 武汉科技大学, 2014(04)
- [7]电流密度对铝电解NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀的影响[J]. 田忠良,张腾,魏琛娟,赖延清,李劼. 中国有色金属学报, 2014(09)
- [8]NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极电解过程表面结构演变及其影响因素研究[D]. 张腾. 中南大学, 2014(02)
- [9]TiO2、WO3掺杂17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷的制备及性能研究[D]. 姜滔. 湘潭大学, 2014(03)
- [10]互穿网络结构铜合金—铁酸镍金属陶瓷的制备与性能研究[D]. 陶玉强. 中南大学, 2012(03)