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TiB₂/Al₂O₃复合阴极的制备工艺研究

作　者: 韩硕
导　师: 李劼；吕晓军
学　校: 中南大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 铝电解 TiB2/Al2O3复合阴极抗弯强度抗热震性粒度级配
分类号: O614.411
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

基于惰性阳极和可湿润性阴极的炼铝新技术可望降低原铝生产成本和能耗,且环境友好,它的成功将给传统铝电解工业带来新的技术革命。惰性阴极是该工艺成功开发的关键。本文在“863”计划和国家科技支撑计划的资助下,以设计开发一种新的TiB2/Al2O3复合阴极材料为目标,研究了制备工艺与组成变化对复合阴极体积密度、孔隙率、抗压强度、抗弯强度、抗热震性能的影响,并通过骨料粒度级配设计,获得了TiB2/Al2O3复合阴极骨料的最佳粒度配方。主要研究内容及结果如下：(1)确定了碳纤维预分散与球磨相结合的混料工艺。与直接混料相比较,优化混料工艺后复合阴极的体积密度提高了9.5%,孔隙率降低了16.18%,抗压强度及抗弯强度分别提高了49.28%、162.18%。(2)确定了复合阴极原料配方。随着TiB2添加量的增加复合阴极的体积密度、孔隙率、抗压强度及抗弯强度逐步提高；随着氧化铝溶胶和碳纤维添加量的增加,复合阴极的体积密度、孔隙率、抗压强度、抗弯强度及残余抗弯强度呈先增加后降低的趋势,而复合阴极的孔隙率则先降低后增加。最佳配方为：Al2O3溶胶为50wt%,TiB2粉末为10wt%,刚玉粉为40wt%,碳纤维为1.5wt%,其复合阴极体积密度为2.72g/cm3,孔隙率为29.88%,抗压强度为38.75MPa,抗弯强度为21.39MPa,残余抗弯强度5.11MPa,强度保持率为23.89%。(3)确定了直径为50mm的TiB2/Al2O3复合阴极骨料最优粒度级配配方,并进一步优化复合阴极性能。大颗粒刚玉(0.6-0.7mm)为42wt%,二级刚玉颗粒为(R=5)18wt%,刚玉粉为20wt%, TiB2粉为20wt%；其粒度级配TiB2/Al2O3复合阴极体积密度2.92g/cm3,孔隙率24.16%,抗压强度42.33MPa,抗弯强度为24.78MPa。

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