现行铝电解仍采用Hall-Heroult法,采用这种传统的铝冶金技术不但能耗高,而且污染大,释放出大量的CO2温室效应气体和CF4、C2F6、SO2、CS2、H2S等有毒气体,这与当今社会发展低碳经济的主题相悖。惰性阳极材料因在电解过程中不参与电化学反应,能避免上述问题的发生而成为研究热点。目前,作为最具工业化应用前景的NiFe2O4基陶瓷材料具有优良的耐熔盐腐蚀性能,但因抗热震性和导电性差而使其应用受到限制。本文向NiFe2O4基体材料中加入Zr02颗粒改善阳极材料的抗热震性和金属提高阳极材料的导电性,并模拟工业铝电解环境对相应的阳极材料进行电解实验,对电解后阳极材料的腐蚀行为进行了相关的研究。考察NiO含量对NiFe2O4陶瓷惰性阳极材料和NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极材料的显微形貌和力学性能的影响。结果表明,当NiO添加量大于5%时,不利于NiFe2O4陶瓷惰性阳极材料的致密,当NiO添加量为40%时,阳极材料的抗弯强度达到最小值27MPa,与NiO含量为5%的阳极材料的抗弯强度相比下降了60.87%。NiO能促进17%(Cu-Ni)/NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极材料的烧结性能,当NiO添加量为20%时,NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极材料的抗弯强度达到最大值219MPa,阳极材料的抗热震循环次数也达到最大值17次。NiFe2O4,20%NiO-NiFe2O4和17%(Cu-Ni)/(20NiO-NiFe2O4)金属陶瓷惰性阳极材料静态腐蚀8h后,阳极材料的静态腐蚀速率分别为0.5312mg/(cm2-h),0.6187mg/(cm2-h)和0.7875mg/(cm2-h)。考察电解操作参数对17%(Cu-Ni)/(20NiO-NiFe2O4)金属陶瓷惰性阳极材料腐蚀速率的影响,结果表明,金属陶瓷惰性阳极材料在氧化铝浓度饱和,分子比CR控制在2.0～2.2之间,电流密度控制在0.5～1A/cm2条件下电解时,阳极材料的腐蚀速率能达到较低值。讨论了2.2NaF-AlF3+5wt%CaF2+5wt%Al2O3电解质对炭阳极和NiFe2O4基惰性阳极材料润湿性的影响。在润湿过程中电解质在炭阳极表面的润湿角都大于90°,表明者基本不润湿。对于NiFe2O4、17%Cu-NiFe2O4、17%Ni-NiFe2O4和17%(Cu-Ni)/(20NiO-NiFe2O4)惰性阳极材料在电解质刚融化时初始润湿角分别为76.98°,75.30°,94.28°和82.30°,初始润湿角都小于90°,表现出良好的润湿性。电解质受热融化后,很快在惰性阳极材料表面铺展开,最后完全消失在惰性阳极材料表面,润湿角都为0°。20%NiO-NiFe2O4电解8h后,从电解后阳极材料的抛光扫描形貌图可知,在阳极材料外侧形成了401μm左右的致密层,致密层的XRD分析表明在阳极材料外侧生成了一种(Fe0.847 Al0.153)(Fe0.153 Al1.847)O4新物质。17%(Cu-Ni)/(20NiO-NiFe2O4)金属陶瓷惰性阳极材料电解腐蚀后抛光扫描形貌图可知,在空气中烧结的试样在电解8h后阳极材料外侧腐蚀较严重。在可控气氛中烧结的阳极材料在电解8h后阳极材料外侧出现了多孔层现象,多孔层结构较均匀、致密,金属在电解过程中都发生了优先腐蚀。烧结温度对ZrO2/NiFe2O4惰性阳极材料的物相、显微形貌、相对密度和力学性能的影响.。结果表明,随着烧结温度的升高,m-ZrO2衍射峰强度逐渐减弱,最后在1300℃的温度下烧结后其衍射峰完全消失,而t-ZrO2衍射峰强度逐渐变强。在烧结温度为1400℃时,ZrO2/NiFe2O4隋性阳极材料的抗弯强度和断裂韧性都分别达到最大值192MPa和3.38MPa-m1/2,在此温度下烧结的ZrO2/NiFe2O4惰性阳极材料的静态腐蚀速率也达到最小值0.5000mg·cm-2·h-1,与在1100℃温度下烧结制备的阳极材料的腐蚀速率相比下降了76.64%。阳极经冰晶石熔盐电解腐蚀8h后,阳极材料表面比较规整,没有出现肿胀、起皮和剥离的现象,表现出良好的耐熔盐腐蚀性。