nife2o4基惰性阳极熔盐腐蚀行为及力学性能研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文NiFe204基惰性阳极熔盐腐蚀行为及力学性能研究作者姓名：指导教师：龙秀丽姚广春教授刘宜汉副教授东北大学材料与冶金学院申请学位级别：博士学科类别：工学学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：有色金属冶金2013年10月论文答辩日期：2014年3月答辩委员会主席：才庆魁东北大学2014年3月万方数据ADissertioninNonferrousMetallurgyStudyonCorrossionBehaviorinMoltenSaltandmechanic

2、alpropertiesofNiFe204SpinelBasedInertAnodeByLongXiuliSupervisor：ProfessorYaoGuangchunViceSupervisor：AssociateProfessorLiuYihanNortheasternUniversityMarch2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材

3、料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。(如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。)学位论文作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：万方数据东北大学博士学位论文摘要NiFe

4、204基惰性阳极熔盐腐蚀行为及力学性能研究摘要现行铝电解仍采用Hall．H6roult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C02温室效应气体和CF4、C2F6、S02、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NiFe204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NiFe204基体材料中加入Zr02颗

5、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NiFe204陶瓷惰性阳极材料和NiFe204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NiFe204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)／NiF

6、e204金属陶瓷惰性阳极材料的烧结性能，当NiO添加量为20％时，NiFe204金属陶瓷惰性阳极材料的抗弯强度达到最大值219MPa，阳极材料的抗热震循环次数也达到最大值17次。NiFe204，20％NiO-NiFe204和17％(Cu-Ni)／(20NiO-NiFe204)金属陶瓷惰性阳极材料静态腐蚀8h后，阳极材料的静态腐蚀速率分别为O．5312mg／(cm2．h)、0．6187mg／(cm2．h)和0．7875mg／(cm2．h)。考察电解操作参数对17％(Cu-Ni)／(20NiO-NiFe

7、204)金属陶瓷惰性阳极材料腐蚀速率的影响，结果表明，金属陶瓷惰性阳极材料在氧化铝浓度饱和，分子比CR控制在2．O～2．2之间，电流密度控制在0．5～1A／cm2条件下电解时，阳极材料的腐蚀速率能达到较低值。讨论了2．2NaF·A1F3+5wt％CaF2+5wt％A1203电解质对炭阳极和NiFe204基惰性阳极材料润湿性的影响。在润湿过程巾电解质在炭阳极表面的润湿角都大于90。，表明万方数据东北大学博士学位论文摘要二者基本不润湿。对于NiFe204、17％Cu-NiFe204、17％Ni-NiFe

8、204和17％(Cu．Ni)／(20NiO．NiFe204)惰性阳极材料在电解质刚融化时初始润湿角分别为76．980，75．300，94．280和82．300，初始润湿角都小于900，表现出良好的润湿性。电解质受热融化后，很快在惰性阳极材料表面铺展开，最后完全消失在惰性阳极材料表面，润湿角都为00。20％NIO．NiFe204电解8h后，从电解后阳极材料的抛光扫描形貌图可知，在阳极材料外侧形成了40pm左右的致密层，致密层的XRD分析表明在阳极材料外侧生成了一种(Fe