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NiFe_2O_4纳米金属陶瓷的制备研究与力学性能分析

罗琨琳  
【摘要】: 当前铝电解工业中存在的生产成本高、污染严重、效率低等问题,随着世界各国建设节约型、环保型社会步伐的加快,惰性阳极材料的研发成为目前铝电解技术发展的重点与热点。本文结合目前铝电解工业发展的现状,追踪了国内外的惰性阳极材料最新研究动态,认为NiFe_2O_4基金属陶瓷具有化学稳定性好、耐腐蚀、耐高温等特性,能满足作为铝电解惰性阳极的要求,但陶瓷的脆性极大地限制了它的应用。本论文的研究目标通过纳米NiO的添加,改善NiFe_2O_4基金属陶瓷的力学性能,从而有利于解决惰性阳极大型化和机械加工等工程技术问题。 本研究以NiO、Fe_2O_3、Cu和纳米NiO为原料,采用超声波分散技术,并应用星型球磨机球磨原料,采用单向压制的方法制备了金属陶瓷基惰性阳极生坯,压制压强为8MPa,在空气气氛下经1100℃烧结得到合格的惰性阳极试样。经过XRD测试并计算表明试样为纳米NiFe_2O_4金属陶瓷,组成成分为NiFe_2O_4、CuFe_2O_4、NiO、CuO。通过谢乐公式计算,表明试样为纳米NiFe_2O_4金属陶瓷。对纳米NiFe_2O_4金属陶瓷的力学性能进行研究,添加纳米NiO的试样的维氏硬度比末添加纳米NiO的试样大大降低,而抗弯强度和断裂韧性都有明显的提高。通过微观结构观察发现,纳米NiFe_2O_4金属陶瓷中的纳米NiO与基体NiFe_2O_4材料有着良好的结合,形成了晶间型纳米复相结构,从而有效抑制了NiFe_2O_4晶粒在烧结过程中的生长和NiFe_2O_4晶粒的异常长大,晶体发生沿晶断裂,说明了纳米NiO起到了改善陶瓷材料力学性能的作用。


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