现行铝电解工艺仍采用霍尔-埃鲁特法，其碳素阳极的使用存在许多弊端。而采用惰性阳极来代替炭阳极的研究始于19世纪60年代，由于不再需要频繁更换阳极，从而简化了生产工艺，而且生产过程中排出氧气而不再是二氧化碳，可以新增经济效益3％。由于镍铁尖晶石材料具有稳定性高、热膨胀系数低以及耐蚀性能好等优点，因此本文以镍铁尖晶石材料做为制备惰性阳极的基体材料。 惰性阳极制备采用高温固相合成法，以前的研究工作重点放在二次烧结工艺上，而合成工艺对试样性能的影响并未引起足够的重视，本文详细研究了镍铁尖晶石陶瓷基体合成工艺的各个影响因素(如原料配比、合成温度、合成时间以及压制压力)对材料烧结性能、耐蚀性和导电性的影响，确定出最佳合成工艺。试验结果表明：以42.1wt％NiO和57.9wt％Fe2O3为原料，粉料在900℃下加热6h后制成陶瓷基料，经粉碎、压制和二次烧结制备的惰性阳极试样的各项性能均最佳。 在研究镍铁尖晶石陶瓷粉体烧结热力学及动力学过程中，首次引入初期烧结扩散方程及烧结活性的概念，对不同合成温度合成的尖晶石粉料烧结初期的动力学过程进行了分析。研究结果表明：在满足合成NiFe2O4尖晶石热力学条件下，合成反应先于致密化过程结束；当尖晶石陶瓷粉体合成温度为800℃和900℃时，惰性阳极试样初期烧结过程由界面扩散控制；当尖晶石陶瓷粉体合成温度为1000℃和1100℃时，惰性阳极试样初期烧结过程由体积扩散控制。随着尖晶石合成温度的提高，陶瓷粉体的活性降低，不利于烧结。 考察了不同添加剂添加量对试样性能的影响，对氧化物添加剂进行了筛选。研究结果表明：添加TiO2和MnO2均可以促进镍铁尖晶石烧结进行，添加La2O3阻碍了烧结进行；当TiO2添加量为1wt％时，试样的烧结活化能比不添加TiO2的试样降低了102.65kJ·mol-1；当MnO2添加量为2wt％时，惰性阳极抗冰晶石熔盐腐蚀性能最好，通过扫描电镜及X-射线衍射分析，首次提出了试样静态热腐蚀机理，即掺杂的MnO2在晶界处富集，熔盐对晶粒的腐蚀首先在晶界处发生，反应生成结构致密的Mn2AlO4相，冰晶石熔盐通过该相向NiFe2O4尖晶石晶粒内扩散速度减慢，从而降低了腐蚀速率。 考察了金属银添加方式对惰性阳极性能的影响，试验结果表明：添加氧化银粉和金属银粉均能提高惰性阳极试样的高温导电性，但添加金属银粉试样的电导率约为添加同比例氧化银粉试样的两倍，同时添加金属银粉试样的电解腐蚀速率也最小，所以直接添加金属银粉为适宜的金属相添加方式。 利用扫描电镜及X-射线衍射对惰性阳极试样的微观结构进行了分析，对其动态电解腐蚀机理作了初步的探讨。试验结果表明：纯镍铁尖晶石试样在电解过程中容易发生离解反应，电解腐蚀最先发生在晶界处，继而生成FeAl2O4保护层阻止电解腐蚀的进一步进行。而添加金属银粉的惰性阳极试样在电解过程中不易发生离解反应，电解腐蚀通过物理溶解过程进行，晶粒最先被腐蚀。 首次引用Furnas模型以及线性堆积理论，考察了两种粒径颗粒的级配及细颗粒体积分数对镍铁尖晶石陶瓷粉末的振实效率及空隙率的影响，提出了适合NiFe2O4尖晶石基料体系的堆积效率公式。研究结果表明：随着NiFe2O4尖晶石基料粗细颗粒粒径比R的增大，体系堆积效率相应增大；当R≤5时，Furnas模型所建立的经验公式对该体系基本适用。而当R≥7时，Furnas模型所建立的经验公式中的常数C2由4改为6时，适用于该体系。