تاثیر پارامترهای فرایند ساخت بر خواص و ریزساختار کامپوزیت‌های بر پایه فریت نیکل مورد استفاده به عنوان آند خنثی در سیستم الکترولیز آلومینیم

مواد بر پایه فریت نیکل به دلیل مقاومت شیمیایی (عدم انحلال در الکترولیت و مقاومت به اکسیداسیون), پایداری گرمایی، مقاومت مکانیکی، رسانایی لازم و مقاومت به شوک گرمایی به خصوص از نوع سرمت به عنوان آند خنثی در سیستم الکترولیز آلومینیوم مطرح و مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این پژوهش نمونه‌های کامپوزیتی nio/nife2o4 با مقادیر 50، 10 و 15 درصد nio و نمونه‌های سرمت cu/nife2o4 با مقادیر 5, 10 و 15 درصد مس به روش متالورژی پودر تهیه شد و توسط تحلیل پراش اشعه ایکس1 (xrd)، بررسی‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی2 (sem)، اندازه گیری چگالی و خواص مکانیکی مانند استحکام3 و چقرمگی4 (آزمایش خمش سه نقطه ای5), آزمایش رسانایی6 و مقاومت به خوردگی7 مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان می‌دهد که برای کامپوزیت nio/nife2o4میزان چگالی نسبی کامپوزیت با افزایش درصد نیکل تا 5% افزایش و در بالاتر از آن کاهش می‌یابد در حالی‌که استحکام همواره کم می‌شود. اما از آنجایی کهnio چقرمگی و مقاومت خوردگی کامپوزیت را افزایش می‌دهد، کامپوزیت nio/nife2o4 10% می‌تواند شرایط بهینه را به عنوان یک آند خنثی ایجاد نماید. برای سرمت بر پایه فریت نیکل میزان جگالی نسبی تا ده درصد مس افزایش و در مقادیر بالاتر کاهش می‌یابد در حالی‌که با افزایش مس تا پانزده درصد همواره استحکام افزایش می‌یابد. لازم به ذکر است که تا پنج درصد مس نرخ افزایش استحکام چشم‌گیرتر است. رسانایی نمونه‌های سرمت با افزایش درصد مس به طور چشم‌گیری افزایش می‌یابد و تنها نقطه ضعف سرمت در مقایسه با کامپوزیت کاهش مقاومت به خوردگی با حضور فاز فلزی است.

Fabrication and Characterization of Nickel Ferrite Based Inert Anodes for Aluminum Electrolysis

Nickel ferrite based cermets and their relevant composites have been widely used as inert anodes for aluminum electrolysis due to their good combination of chemical resistance, thermal stability and mechanical properties. In this study, various NiO/NiFe2O4 composites consisting of 5, 10 and 15% NiO in conjunction with Cu/NiFe2O4 cermets containing 0.5, 10 and 15% Cu were prepared by powder metallurgy method. The degradation resistance of the developed inert composites was examined under hot corrosion condition by plunging sles in to the molten electrolyte at 1000ºC. The strength, toughness, hardness, relative density, microstructural observation, phase analysis and electrical resistivity were evaluated by 3 points bending tests, Vickers method, Archimedes method, scanning electron microscope, x ray diffraction and conventional direct current four probe techniques, respectively. The experimental results for NiO/NiFe2O4 composites showed that a significant improvement of toughness and degradation resistance continuously occurred with a moderate decrease in strength by increasing NiO content, while the relative density was increased only up to 5%NiO content. By increasing the Cu content in the cermet sles, all the properties such as strength, toughness and electrical conductivity were improved considerably but the degradation resistance decreased.