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传统Hall-Heroult铝电解槽由于采用消耗式炭素阳极而存在能耗高,炭耗大,成本高和环境污染严重等问题。因惰性阳极能够克服以上问题而成为铝冶金的研究重点和热点。研究者们进行了大量的研究和尝试力图寻求符合铝电解工业应用的惰性阳极材料。采用粉末冶金法制备了FeNi金属阳极,Fe-Ni-Al2O3金属陶瓷阳极。研究了成型压力,烧结温度,保温时间对阳极试样密度和孔隙度的影响。确定了FeNi阳极试样的最佳工艺参数,成型压力400MPa,氩气保护下1200℃烧结2h。Fe-Ni-Al2O3金属陶瓷阳极最佳工艺参数为,成型压力150MPa,氩气保护下1500℃烧结2h。采用渗流理论分析了金属陶瓷阳极中Fe含量对阳极导电性的影响。在高温下,金属陶瓷阳极的导电率呈现半导体导电和电子导电的特征。采用氧化增重的方法研究了阳极的恒温氧化行为,得到了不同温度下的恒温氧化动力学曲线,利用X射线衍射分析仪、扫描电镜对恒温氧化产物及其形貌进行了分析,并对阳极氧化机理进行了分析。FeNi金属阳极的高温氧化动力学曲线符合典型的抛物线规律。生成的氧化膜致密能够很好的保护阳极,复合氧化膜主要成分为Fe2O3, FeO, NiFe2O4,Fe3O4。分析了FeNi金属阳极氧化膜的破损机理,建立金属阳极的高温氧化模型。Fe-Ni-Al2O3金属陶瓷在空气中氧化时,氧化速率随温度升高而增加。金属相含量达到50wt%以上时的金属陶瓷表面氧化膜较厚,抗氧化性较好。Fe-Ni-Al2O3金属陶瓷阳极在氧化初期3h内氧化动力学曲线符合抛物线规律,计算出抛物线常数。在长期氧化过程中,随着温度的不同金属陶瓷阳极氧化规律较复杂,遵循立方规律和对数规律,说明金属陶瓷阳极同金属阳极相比更难被氧化。并且金属陶瓷阳极氧化膜致密,附着力强。AlSi金属阳极的热腐蚀试验中,主要发生冰晶石熔盐中Na离子和F离子对阳极的渗透腐蚀。AlSi阳极电解过程中槽电压波动较大,腐蚀层较疏松,基体中的Al向外扩散形成保护膜的同时在基体内部留下空洞。提高氧化铝浓度可减小阳极的腐蚀速率。FeNi金属阳极在电解过程中阳极表面产生大量的氧气,槽电压稳定在4.0V左右,阳极表面经X-射线和扫描电镜分析,主要由Fe2O3, NiO和NiFe2O4复合氧化物组成,腐蚀层结构致密,并且较薄,所形成的电阻很小,产生的阳极压降小。Fe-Ni-Al2O3金属陶瓷阳极的电解实验中,槽电压保持稳定,考察了氧化铝浓度,电流密度,分子比对阳极材料电解腐蚀行为的影响。氧化铝浓度升高,分子比增加,电流密度减小均能降低阳极的腐蚀速率,铝产品纯度达到97%。讨论了阳极在冰晶石-氧化铝熔盐中的腐蚀机理。用扫描电镜和X-射线衍射仪分析阳极的腐蚀层结构,腐蚀层主要由FeAl2O4, NiFe2O4和Fe2O3陶瓷相组成,形成的网状保护膜能够抵御电解质的腐蚀。阳极基体组分未发生较大变化,Fe-Ni-Al2O3金属陶瓷结构稳定性和耐腐蚀能力很好。采用电化学方法研究了氧化铝浓度,分子比对FeNi基金属阳极极化曲线的影响,可以迅速便捷的分析金属阳极的耐腐蚀性能。氧化铝浓度升高,金属阳极的腐蚀电位正移,提高了阳极的耐腐蚀性能。含Co元素的FeNi金属阳极的耐腐蚀性能要高于含Cu和Al的FeNi金属阳极的耐腐蚀性能。采用双室透明槽观察了炭阳极和FeNi金属阳极的阳极气泡析出行为,炭阳极析出的气泡同FeNi金属惰性阳极气泡相比尺寸大而且不易从阳极上排出。电流密度增大,阳极反应速度增加,两种阳极气泡的析出频率均增大。在炭阳极的循环伏安曲线上1.2V(相对于铝参比电极)处出现氧化峰电流,此时发生的反应为：在FeNi金属阳极的循环伏安曲线上2.3V(相对于铝参比电极)处出现氧化峰电流,与Al2O3在惰性电极上的理论分解电压2.2V相符,此时的反应为：利用阳极的电化学阻抗谱对炭阳极和FeNi金属惰性阳极的阳极过程进行等效电路的模拟,分析了电流密度对炭阳极和FeNi金属惰性阳极阳极过程的影响。