本论文在广泛查阅相关文献和参考前人工作的基础上，创新性的将钛基TiB₂渗层材料应用于新型铝电解槽惰性可润湿性阴极材料的研究开发。 首先，通过对传统钛金属渗硼方法进行全新改进，采用碳化硼—硼砂复合型固体粉末法成功制备了钛基TiB₂渗层，并对渗硼反应过程机理进行热力学分析，论证了反应的可行性。 详细研究了渗剂成分及配比对实验结果的影响及其影响规律，在综合考虑渗硼层厚度、表面形貌和与基体结合性能的条件下，得出渗硼剂中B₄C、Na₂B₄O₇、KBF₄、SiC的实验最优比例为30：10：3：7（wt％）。 系统研究了反应温度、热处理时间对渗硼层厚度及渗硼层物相组成的影响及其规律。结果表明，在900℃～1000℃范围内，渗层厚度与反应温度呈二次方关系；渗层厚度与热处理时间的平方根呈线性关系增长。同时针对渗层与基体结合处出现孔洞和裂缝的问题，通过对钛块进行预退火处理，成功地消除了孔洞和裂缝，提高了渗层结合性能。最终得到最大厚度为78μm，结构完整、厚度均匀的TiB₂渗层。 检测了TiB₂渗层材料各项性能，结果表明，优化后的TiB₂渗层材料具有良好的铝液润湿性能、抗热震性、抗酸碱及铝液腐蚀和优良的导电性能（平均电阻率达到18.8μΩ cm），可以满足电解实验要求。 设计模拟铝电解实验，检验了TiB₂阴极渗层材料的实用性能并对其进行评估。结果表明，经过60～90min的电解实验，TiB₂阴极渗层材料产铝及对铝液润湿性能优异，结构保持完整，能够较好的阻挡铝液对阴极的渗透。同时发现，TiB₂阴极渗层可以完全抵抗金属钠对阴极的渗透侵蚀，优于现行各种TiB₂惰性阴极材料，是一种极具发展潜力的新型铝电解TiB₂惰性阴极材料。