Введение
1 Проблемы и перспективы использования инертных анодов в электролизерах для производства алюминия 9
1.1 Теория электролитического получения алюминия 9
1.2 Инертные материалы, используемые для производства анодов электролизера 11
1.2.1 Использование керамических материалов для производства анодов 13
1.2.2 Использование керамико-металлическихматериалов для производства анодов 17
1.2.3 Использование металлических материалов для производства анодов 21
1.3 Влияние легирующих элементов на коррозионную стойкость и жаростойкость никелевых сплавов 26
1.3.1 Влияние легирующих элементов на коррозионную стойкость никелевых сплавов 27
1.3.2 Влияние легирующих элементов на жаростойкость никелевых сплавов 28
1.4 Коррозионно-электрохимическое поведение сплавов на основе никеля 33
1.4.1 Межкристаллитная коррозия 35
1.4.2 Питтинговая коррозия 36
1.5 Влияние окисления на целостность и свойства материала 37
1.5.1 Природа прогресса окисления 38
1.5.2 Окисление сложных сплавов на никелевой основе 41
1.6 Защита никелевых сплавов от окисления 46
1.6.1 Способы защиты от окисления 46
1.6.2 Процессы нанесения покрытий 48
1.6.3 Поведение покрытий при высоких температурах 48
1.7 Термодинамический анализ системы "конструкционный материал -расплав фторидных солей" 49
1.8 Выводы и постановка задач исследований 51
2 Материалы, методики исследований и оборудование 53
2.1 План экспериментальных исследований 53
2.2 Материалы для изготовления инертных металлических анодов 54
2.3 Технология и оборудование для получения экспериментальных анодов 54
2.3.1 Технология и оборудование получения экспериментальных металлических анодов 54
2.3.2 Технология и оборудование получения интерметаллидного покрытия на основе никеля и олова 55
2.4 Оборудование и параметры испытаний анодов при высокотемпературном электролизе 55
2.5 Методики исследования химического состава в микрообъемах и микроструктуры металлических анодов 57
2.6 Методика проведения математического планирования эксперимента..58
2.7 Оборудование и методики исследований качества покрытий, полученных на аноде из никелевого сплава 61
2.7.1 Оборудование и методика рентгенофазового исследования 61
2.7.2 Оборудование иметодика измерения микротвердости 61
2.8 Разработка методики по определению характеристик жаростойкости металлов и сплавов 61
2.8.1 Определение глубины равномерной коррозии металла 63
2.8.2 Определение средней скорости проникновения коррозии в металл .65
2.8.3 Определение удельной потери массы металла и средней скорости потери массы металла 65
3 Исследование коррозионной стойкости анодов из никелевых сплавов после высокотемпературного электролиза 67
3.1 Определение характеристик жаростойкости и исследования макроструктуры поверхности анодов после электролиза 67
3.2 Исследования микроструктуры поверхности анодов после электролиза 71
3.3 Выводы 75
4 Описание механизма разрушения материала анодов после высокотемпературного электролиза 77
4.1 Микроструктурные и рентгеноспектральные исследования приповерхностной зоны экспериментальных анодов 77
4.2 Распределение кислорода, компонентов сплава и электролита по сечению деградационного слоя экспериментального анода 99
4.3 Описание механизма анодного разрушения поверхности металлических сплавов в условиях высокотемпературного электролиза 103
4.4 Выводы 108
5 Моделирование приповерхностного разрушения никелевых сплавов в условиях высокотемпературного электролиза 110
5.1 Моделирование процессов анодного разрушения поверхности никелевых сплавов в условиях высокотемпературного электролиза 110
5.1.1 Основные уравнения и расчетные формулы, используемые при моделировании порообразования металлических систем 111
5.1.2 Расчетная программа 112
5.1.3 Моделирование порообразования шестикомпонентного сплава в условиях высокотемпературного электролиза 114
5.1.4 Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных моделирования порообразования 118
5.2 Математическое планирование порообразования 122
5.2.1 Анализ системы Ni-Cu-Fe 122
5.2.2 Анализ системы Ni-Fe-Al 123
5.2.3 Анализ системы Ni-Fe-Cu-6 %А1 125
5.3 Выводы 126
6 Разработка технологии получения защитных интерметаллидных покрытий на основе олова и никеля ... 128
6.1 Разработка технологии получения покрытия на основе интерметалл и дов олова и никеля 128
6.2 Изучение анодного материала с покрытием на основе интерметалл и да Ni3Sn2 в условиях высокотемпературного электролиза 134
Заключение 141
Список используемых источников 143
