熔盐电镀制取铝电解用TiB2惰性阴极

采用熔盐电解法在碳阴极上电镀TiB2铝电解用惰性阴极材料,电解温度800℃,电解质组成(质量分数,%)为KCl4.8,KF55.7,K2TiF615.3,KBF424.2,电流密度为0 3A/cm2,电解3h·对制得的镀层做XRD和EMP电子探针形貌分析,实验结果表明,镀层成分为单一的TiB2,无杂相·镀层厚度可达0.2mm,表面平整,分布均匀,与碳基体结合良好,且有金属光泽·说明该电解条件下,Ti和B能够在阴极上共沉积并生成TiB2·     

钾盐对铝电解碳素阴极材料性能的影响

为了研究碱金属对铝电解碳素阴极材料性能的影响,基于密度泛函理论,采用第一性原理的方法计算了铝电解阴极材料嵌钾的电子结构和力学性能。通过自行集成的铝电解阴极材料膨胀在线测试系统,从原子尺度研究了阴极炭块的膨胀。研究结果表明:随着钾原子的嵌入,C-K相互作用增强。石墨嵌钾导致C_(32)K在费米能级附近的能态数目增加,增强了电子导电性。石墨嵌钾之后结构稳定性变差,阴极炭块嵌钾的理论计算结果与试验基本一致。     

低温电解质[K3AlF6Na3AlF6]-AlF3-A12O3熔体中TiB2-C复合阴极的耐腐蚀性能

采用模压-焙烧技术制备沥青、呋喃、酚醛和环氧基TiB2-C复合阴极,研究其在[K3AlF6/Na3AlF6]-A1F3-Al2O3 熔体中的低温电解腐蚀行为.研究结果表明:TiB2-C复合阴极均有着良好的铝液润湿性;沥青基TiB2-C复合阴极耐腐蚀性能较差,其腐蚀率和碱金属(K和Na)渗透速率分别为8.09 mm/a和10.6 mm/h:相比之下,酚醛基TiB2-C 复合阴极的耐腐蚀性能最好,其腐蚀率和碱金属的渗透速率分别为3.05 mm/a和4.72 mm/h,分别比沥青基TiB2-C 复合阴极下降62.3%和55.5%;树脂基TiB2-C复合阴极的抗碱金属渗透能力较好,其中又以酚醛基TiB2-C复合阴极的抗碱金属渗透能力最强;树脂黏结剂的使用可以在一定程度上改善TiB2-C复合阴极的耐腐蚀性能.     

MoSi_2对二硼化钛惰性阴极材料性能的影响

用冷压烧结法制造了二硼化钛惰性阴极,研究了ＭｏＳｉ２对二硼化钛惰性阴极烧结性能的影响,得到致密的ＴｉＢ２基惰性阴极试样·在电解实验后,通过对二硼化钛阴极的表面和剖面的电子显微分析,发现铝液对此种惰性阴极的湿润性好于电解质对惰性阴极的湿润性,避免了电解质与阴极表面的直接接触·发现惰性阴极的腐蚀为电解质对阴极晶界的腐蚀·测得腐蚀速度为２－５３ｍｍ／ａ,证明其耐蚀性能良好     

TiB2复合阴极涂层的高温电阻率

采用自行研制的高温电阻测试仪,分别测定电极石墨和不同TA含量形稳粒子增强剂的TiB2复合涂层的电阻率.研究结果表明:在960℃时,不添加TA的TiB2复合涂层的电阻率为30.3 μΩ·m,比国家标准对铝电解用半石墨阴极碳块的电阻率的要求值低,可以用于实际生产;添加TA会使TiB2复合阴极涂层的高温电阻率增大,TA最大添加量不能超过6%.     

铝电解中的阴极过程

对铝电解中的阴极反应、阴极过电压、阴极表面的双电层结构等阴极过程进行了研究,发现在+005～-005V(相对于铝阴极)电位区有一个还原电流峰和一个氧化电流峰,它们是Al3++3e→Al和Al-3e→Al3+·与阳极相比,阴极过电压较小,在001～3A/cm2的Taffel区,约为01V·在阴极表面的双电层中,第一层为Ca2+,Mg2+,Li+和Al3+离子,没有Na+离子,这说明,阴极过电压是因为Mg2+,Ca2+等离子形成的电化学双电层阻力所引起,同时也说明别略耶夫猜想基本是正确的·     

铝铜合金阴极的铝电解研究

在实验室小型电解槽上用铝铜合金做阴极,研究电流效率[CE]与极距,电流密度和阴极合金组成的关系,当极距超过一定值时,电流效率达到几乎不变的最大值;当阳极电流密度达到一定值时电流效率也出现最大值,在阴极合金组成低于33％重量铜以下,电流效率随含铜量增加而增加,根据试验结果推导出电流效率和阴极合金组成的数学关系式。     

铝电解TiB2/C复合阴极用煤沥青的无机改性

采用无机粒子改性法在200℃下对煤沥青进行改性,分析无机粒子(Al2O3粒子或TiB2粒子)对改性煤沥青结构与性能以及改性沥青基TiB2/C复合阴极性能的影响。研究结果表明:改性煤沥青的结焦值和软化点比未改性煤沥青均有较大提高。无机粒子的添加进一步提高改性煤沥青的结焦能力,但降低改性煤沥青的软化点,与对比改性煤沥青相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青的软化点分别降低4.5℃和2.0℃,结焦值分别提高4.85%和5.35%。经过1 000℃炭化,其残炭率相对于对比试样分别增加3.01%和5.87%。与对比复合阴极相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青基复合阴极的密度分别增大0.45%和1.79%,开孔率分别降低5.08%和5.78%,电阻率从52.93μΩ·m分别降低到48.86μΩ·m和49.95μΩ·m,抗压强度从24.21 MPa分别增加到28.78 MPa和28.06 MPa,电解膨胀率分别降低0.10%和0.16%。无机改性粒子均匀地分布于粘结剂煤沥青炭中。     

铝电解阴极附近的离子分布及阴极放电过程

对铝电解阴极附近络离子的稳定性及离子分布进行了研究。认为络离子在电极双电层区域内越靠近电极其稳定性越低;各种离子(团)在电极附近均呈指数分布,从而说明了铝电解阴极直接放电的离子是Al_(3+)单体而不是AlF_6~(3-)等络离子。     

铝电解过程中锂元素的阴极渗透机理

铝电解生产过程中,由于氧化铝中含有少量的氧化锂导致电解质中氟化锂含量升高,锂元素向阴极内衬中渗透.通过X射线衍射分析与扫描电镜分析,对电解质和阴极炭块中锂元素的存在形式进行了研究,探讨了铝电解过程中锂元素的阴极渗透机理.结果表明:电解质中的锂主要以LiNa₂AlF₆形式存在;电解过程中,电解质中的部分锂离子被铝还原为金属锂并进入铝液中,铝液中锂摩尔分数与电解质中的氟化锂摩尔分数成正比;电解质中的锂主要以氟化物形式通过阴极炭块中的开气孔和裂缝向阴极炭块中渗透,铝液中的锂不会通过铝液向阴极炭块内部扩散.     

Ti,B 化合物制取颗粒增强 TiB_2/Al 复合材料

用熔炼法制备ＴｉＢ２／Ａｌ复合材料．通过添加Ｔｉ，Ｂ化合物，在纯铝基体中原位生成ＴｉＢ２颗粒，基体得以增强．就ＴｉＢ２的体积分数对复合材料机械性能和显微组织的影响进行了研究，并对两种Ｔｉ，Ｂ化合物（Ⅰ，Ⅱ号）的增强效果进行了比较．结果表明，ＴｉＢ２／Ａｌ复合材料的机械性能明显优于铝基体．与Ⅰ号Ｔｉ，Ｂ化合物相比，Ⅱ号Ｔｉ，Ｂ化合物能更有效地提高复合材料的强度和硬度．ＴｉＢ２／Ａｌ复合材料的拉伸强度和硬度随Ｔｉ，Ｂ化合物加入量增多而提高，而延伸率降低．含２．０％（体积分数）ＴｉＢ２的复合材料其热轧退火态的拉伸强度和铸态布氏硬度分别为１５８ＭＰａ和３８８ＭＰａ，与纯铝基体相比，拉伸强度和硬度分别提高了１１１％和５１％．     

常温固化TiB2涂层阴极抗钠渗透性

采用自行研制的改进型Rapoport钠膨胀测定仪,分别测定半石墨质阴极和不同TiB2含量的常温固化涂层阴极材料的钠膨胀率.当试样电解后,用扫描电镜观察试样径向剖面形貌,用X射线能谱仪检测试样径向剖面的元素分布.研究结果表明:TiB2涂层阴极的钠膨胀率小于半石墨质阴极的钠膨胀率;随着涂层中TiB2含量的增加,涂层阴极的钠膨胀逐渐减缓,最终钠膨胀率逐渐减小;TiB2含量为60%的涂层阴极的最终钠膨胀率最小,约为半石墨质阴极的最终纳膨胀率的60%;在电解初期,渗透进入TiB2涂层阴极的钠主要集中在涂层中,TiB2涂层本身也是钠渗透进入碳素阴极的阻挡层;常温固化TiB2阴极涂层能提高基体碳素阴极材料抗钠渗透性,减小钠膨胀危害,降低阴极破损率.     

2519铝合金的低温拉伸力学性能

利用拉伸测试、扫描电镜与透射电镜等手段，研究室温和液氮温度下2519铝合金板材的拉伸力学性能。研究结果表明：当变形温度由293K降至77K时，合金纵向抗拉强度由493．64MPa升至607．35MPa，提高了23．1％，屈服强度由454．83MPa上升到516．53MPa，提高了13．7％；合金低温横向抗拉强度与屈服强度分别提高了23．6％和20．0％。低温变形时合金横向、纵向伸长率均稍有提高。这是由于在低温变形过程中平面滑移受抑制，加工硬化指数增加，变形均匀性增强，导致材料的强度增加，塑性提高。     

改进差分进化算法在铝电解多目标优化中的应用

针对多目标优化问题,提出一种改进的差分进化算法(DE).该改进算法首先将DE与粒子群优化算法(PSO)结合,提高DE的收敛速度,然后引入多种群进化策略,有利于维持Pareto解的多样性.同时,在综合考虑机理与工艺的基础上建立铝电解多目标优化模型,并应用改进算法进行求解.仿真结果表明:在电流效率为92％时,改进算法所得的直流功耗为14.03 MW.h/t,比NSGA-Ⅱ的直流功耗降低了1.45％,比传统DE的直流功耗降低了1.75％.表明本文改进算法有效地提高了传统进化算法的性能.     

Effect of BN Addition on Mechanical Properties and Microstructure of TiB2-AI Composites

对金属浸渗法制备的TiB2-Al复合材料进行物相、显微组织以及力学性能方面的检测,研究了添加BN对于TiB2-Al复合材料力学性能与显微组织的影响.物相分析发现,添加的BN与金属Al进行了界面反应生成了AlN;显微组织分析发现,AlN产生于TiB2与Al界面;力学检测发现,随着BN添加量的增加,抗折强度逐渐下降,断裂韧性先增加再下降,硬度逐渐增加.浸入预制体中Al的量是影响材料断裂韧性的主要原因;当BN的添加量为10%时,TiB2-Al显现出较好的力学性能,抗折强度、断裂韧性和硬度（HRC）分别为538.48 MPa,7.14MPa.m1/2和21.2.     

低温电解条件下铝电解用NiFe_2O_4-10NiO基金属陶瓷阳极Fe元素腐蚀行为研究

采用粉末冶金技术制备出铝电解用NiFe2O4-10NiO陶瓷基体和30(40Cu-Ni)/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷阳极,并在低温电解条件下,对NiFe2O4陶瓷相中Fe元素的腐蚀行为进行研究。结果表明,在烧结过程中,NiFe2O4尖晶石陶瓷基体会在氮气中发生离解,在动态化学腐蚀试验和电解试验中,陶瓷相中的Fe元素更容易进入电解质;电解24h后,铝液中Fe、Ni、Cu的含量分别为0.45%、0.13%和0.03%。