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铝电解惰性阳极用Ni-Zn铁氧体的固态合成

秦庆伟 , 赖延清 , 张刚 , 田忠良 , 周新林 , 李劼 , 刘业翔 , 贺跃辉

中国有色金属学报

采用固态合成法分别在惰性气氛和空气下, 制备不同成分的Ni(1-x)ZnxFe2O4铁氧体尖晶石.对反应产物的物相、粒度和形貌的检测表明: 在Ar气保护下煅烧主要发生氧化物的离解反应, 反应物无法得到目标物相; 采用反应烧结法制备铝电解金属陶瓷惰性阳极时, 须保持一定的氧分压, 以避免金属氧化物的离解和金属相的氧化; 在空气中, 通过固态反应可制备出理想的铝电解惰性阳极用Ni(1-x)ZnxFe2O4尖晶石, 其粒度细, 且符合标准正态分布, 烧结温度低, 在1150℃下保温6h即实现完全反应.

关键词: (Ni,Zn)Fe2O4 , 固态反应 , 惰性阳极 , 铝电解

铝电解用NiFe2O4基金属陶瓷的制备

张刚 , 赖延清 , 田忠良 , 秦庆伟 , 李劼 , 黎文献

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2003.04.011

以铝电解惰性阳极为应用目标,制备了不同金属相(Cu-Ni)含量的Ni-Cu/NiFe2O4金属陶瓷,研究了烧结气氛、温度和保温时间对其性能的影响,解决了烧结过程中氧化物陶瓷的离解和金属相被氧化的问题,比较了不同烧结条件下所得试样的基本物理参数,找到了较优的Ni-Cu/NiFe2O4金属陶瓷制备工艺.结果表明:Cu/NiFe2O4金属陶瓷的金属相中添加15wt% Ni后,可以提高金属相的液相线温度,改善金属相对NiFe2O4陶瓷相的润湿性能,从而可在保证金属相不溢出且分布均匀的前提下,大大提高金属陶瓷的烧结温度和保温时间,显著提高金属陶瓷的致密度,进而改善金属陶瓷惰性阳极的耐腐蚀性能和导电性能.

关键词: NiFe2O4 , 金属陶瓷 , 惰性阳极 , 铝电解

高温下氧化物与氟化物电解质反应研究

徐义彪 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 秦庆伟 , 杨建红

材料导报

利用Factsage热力学软件预测分析了高温下典型氧化物分别与氟化物AlF3、Na3AlF6及K3AlF6之间的化学反应,并采用氧化物粉末与电解质混合和氧化物烧结体浸泡两种实验方法验证了900℃时氧化物与电解质的反应.采用X射线衍射仪及扫描电子显微镜等分析了试样的物相组成和显微结构.结果表明:主族元素氧化物普遍比过渡元素氧化物易于和含AlF3、Na3AlF6及K3AlF6的电解质反应;并且CaO· 6Al2O3、MgAl2O4、Mg2TiO4、Al2TiO5、NiFe2O4与AlF3、Na3AlF6及K3AlF6电解质反应程度依次减弱;基于浸泡实验发现,降低烧结试样的显气孔率能有效提高其抗电解质侵蚀性能.

关键词: 化学反应 , 热力学预测 , 氧化物 , 电解质 , 抗侵蚀

MgO-Mg2TiO4复相材料的制备及其抗电解质侵蚀研究

徐义彪 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 秦庆伟 , 杨建红

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2013.03.002

在轻烧氧化镁粉(粒度≤45 μm)中分别添加0、1%、2%、5%、10%(w)的化学纯TiO2,经球磨混合、干压成型后,分别在1 400、1 500和1 600℃保温3h反应烧结,然后检测试样的显气孔率、体积密度和抗AlF3-Na3AlF6-K3AlF6侵蚀性,并分析其物相组成和显微结构.结果表明:1)采用反应烧结法可以制备MgO-Mg2TiO4复相材料.随着TiO2添加量从0增加到5%(w),试样致密化程度明显提高,同时Mg2TiO4生成量逐渐增多,氧化镁晶粒逐渐长大;添加10%(w)TiO2的材料,由于生成Mg2TiO4较多,体积膨胀较大,其致密度比添加5%(w)TiO2的略低.2)随着TiO2添加量从0增加到5%(w),由于材料致密度提高以及化学稳定性好的Mg2TiO4分布于方镁石晶粒周围,因此MgO-Mg2TiO4复相材料抗AlF3-Na3AlF6-K3AlF6侵蚀性逐渐提高;由于添加10%(w)TiO2的材料的致密度比添加5%(w)TiO2的低,因而抗侵蚀性稍差.

关键词: 氧化镁 , 氧化钛 , 钛酸镁 , 电解质 , 抗侵蚀性

AlF3添加剂和焙烧温度对铝电解炭阳极过电位的影响

赖延清 , 秦庆伟 , 李庆余 , 李劼 , 刘业翔

中国有色金属学报

在实验室制备各类AlF3掺杂试验阳极, 在测试其基本物理化学性能的基础上, 采用"改进断电流法"进行阳极过电位测试, 研究AlF3添加剂和阳极焙烧温度对阳极过电位的影响.结果表明: 在一定条件下, 阳极中添加AlF3既可降低阳极的空气/CO2反应活性, 也可降低阳极过电位; 受高温脱S等因素的影响, 阳极的电化学活性及其空气/CO2反应活性并未随着焙烧温度的提高相应降低.

关键词: 阳极过电位 , AlF3 , 添加剂 , 焙烧温度 , 铝电解

喷雾热分解技术制备功能材料的研究进展

胡国荣 , 刘智敏 , 方正升 , 王剑锋 , 石迪辉 , 秦庆伟

功能材料

作为一种新兴的微粉制备工艺,喷雾热分解技术(SP)已广泛应用于各种功能材料的制备.本文介绍喷雾热分解工艺过程及特点,对近年来SP在发光体材料、超导陶瓷、催化剂、锂电池正极材料等功能材料中的最新研究进展予以综合评述,对其前景作了展望.

关键词: 喷雾热分解 , 功能材料 , 发光体材料 , 超导陶瓷 , 催化剂 , 锂电池正极材料

h-BN加入量对低水泥刚玉质浇注料性能的影响

丁成栋 , 秦庆伟 , 杨建红 , 包生重 , 梁玉冬

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2012.03.011

为了提高低水泥刚玉质浇注料中温处理后的强度和抗热震性,在其配料中引入不同量的h-BN粉(其质量分数分别为0、0.5%、1%、1.5%和2%),经成型、养护、脱模、烘干、750℃热处理后,检测试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度、抗热震性,并进行XRD分析.结果表明:随着h-BN加入量的增加,750℃处理后试样的显气孔率有所减小,体积密度逐渐减小,常温耐压强度逐渐增大,常温抗折强度也呈增大趋势,抗热震性逐渐改善.可见,加入h-BN有助于提高低水泥刚玉质浇注料中温处理后强度和抗热震性.

关键词: 氮化硼 , 低水泥刚玉质浇注料 , 抗折强度 , 耐压强度 , 抗热震性

pH值对X120钢在模拟鹰潭酸性土壤溶液中电化学行为的影响

宋春晖 , 黄峰 , 刘静 , 李光强 , 秦庆伟

腐蚀与防护

采用电化学阻抗谱法和动电位极化法研究了不同pH值(3.5~6.5)和不同外加电位(-0.58~-1.20 V)对X120钢在模拟鹰潭酸性土壤溶液中电化学行为的影响。结果表明,随着pH值的升高,自腐蚀电位整体呈下降趋势,在pH=5.5附近电位有反弹;高pH值溶液中电极反应电阻Rt普遍大于低pH值下的Rt,即pH越高电极腐蚀过程的阻力越大;在同一pH值下,随着外加电位的降低,Rt先增大后减小,在-0.75 V附近达到最大值;这是由于电极过程在阳极电位区受活化控制,在-0.75 V附近受活化和扩散共同控制,而阴极电位区重新受活化控制所致。另外,快慢速率扫描动电位极化曲线反映的pH值对阴阳极极化行为影响的规律与阻抗谱反映的规律一致。

关键词: X120钢 , 鹰潭酸性土壤溶液 , 电化学阻抗谱 , 动电位极化曲线

梯度功能材料的研究现状与展望

黎文献 , 张刚 , 赖延清 , 田忠良 , 秦庆伟

材料导报

综述了国内外梯度功能材料(FGM)的研究现状,介绍了梯度功能材料的优化设计原则、制备工艺与特性评价,其中重点介绍了梯度功能材料制备工艺的基本原理和工艺方法,如粉末冶金法、气相沉积法、自蔓延高温合成法、热喷涂法、电沉积法、激光熔敷法等,分析了各种制备工艺技术存在的利弊,展望了梯度功能材料的发展前景与方向.

关键词: 梯度功能材料 , 制备工艺 , 特性评价

1723 K下熔渣中Ni2+和Fe2+离子共存时的电化学行为

张灿磊 , 高运明 , 杨高 , 秦庆伟

钢铁研究学报 doi:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20160246

利用MgO部分稳定的ZrO2固体电解质管集成构建以Pt,O2(空气)|ZrO2作为参比电极的新型可控氧流电解池,采用循环伏安CV、方波伏安SWV、恒电位电解PE等方法,并结合热力学计算与显微观察、能谱分析,研究1723 K高温下SiO2-CaO-MgO-Al2 O3熔渣中共存的Ni2+、Fe2+离子在Ir电极上的电化学行为.结果表明:熔渣系中FeO与NiO之间存在较弱的相互作用,但镍离子以Ni2+存在,铁离子基本以Fe2+存在.进行方波伏安分析时,Ni2+、Fe2+离子的还原峰电流对频率呈现不同的规律.Ni2+在Ir电极上的电化学还原是扩散控制的一步两电子转移反应过程;Fe2+到Fe的电化学还原也是一步两电子转移反应过程,但Fe2+的还原明显受到Ni2+还原的影响.基于循环伏安法,计算得到NiO、FeO的质量分数分别为3%、5%的熔渣中Ni2+离子在1723 K下的扩散系数为(9.2±0.2)×10-6 cm2/s.

关键词: Ni2+ , Fe2+ , 熔渣 , 电化学行为 , 固体电解质 , 可控氧流电解池

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