鋁電解陰極用鋼的制備與電導(dǎo)性研究.pdf

1、鋁及鋁合金產(chǎn)品有著優(yōu)越的性能,已廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。鋁及鋁合金應(yīng)用的擴(kuò)展帶動(dòng)了鋁生產(chǎn)工業(yè)的飛速發(fā)展,中國(guó)的鋁產(chǎn)量接近世界鋁產(chǎn)量的一半。與此同時(shí),中國(guó)鋁工業(yè)也是我國(guó)工業(yè)耗電大戶。研究表明,鋁工業(yè)生產(chǎn)中的能量利用率不足50％,節(jié)能空間十分巨大。陰極鋼棒作為鋁電解陰極組裝的重要部分,是能耗散失的重要環(huán)節(jié)。研究具有優(yōu)良電導(dǎo)率的鋼棒成為科研人員研究的熱點(diǎn)。本文選用YT01純鐵、Q195鋼和Q235鋼作為研究對(duì)象,通過(guò)熱處理和添加元素改變陰極

2、鋼棒試樣的微觀組織結(jié)構(gòu),改善陰極鋼棒試樣的導(dǎo)電性能及其綜合使用性能。采用光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)等測(cè)試分析手段系統(tǒng)研究了熱處理和添加元素后陰極鋼棒試樣的微觀組織結(jié)構(gòu)特征,通過(guò)測(cè)試高溫條件下陰極鋼棒試樣電導(dǎo)率和硬度,分析了熱處理和添加元素對(duì)陰極鋼棒試樣電導(dǎo)率的影響,討論了高溫條件下微觀組織對(duì)陰極鋼棒的導(dǎo)電機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)熱處理可以通過(guò)改善金

3、屬內(nèi)部的空位與位錯(cuò)等缺陷和金屬內(nèi)部晶粒的大小來(lái)影響金屬的電導(dǎo)率。隨著晶粒的增大,3種材料的電導(dǎo)率呈上升的趨勢(shì)。YT01純鐵、Q195鋼與Q235鋼在850℃下保溫2h的晶粒大于在750℃下保溫2h的晶粒,分別增大了0.2、0.6與0.2m/Ω·mm2。
　　(2)在相同熱處理?xiàng)l件下，YT01純鐵的電導(dǎo)率優(yōu)于Q195鋼的電導(dǎo)率，Q195鋼的電導(dǎo)率優(yōu)于Q235鋼的電導(dǎo)率。三種材料在850℃下保溫2h，YT01純鐵、Q195鋼與 Q23

4、5鋼在930℃下的電導(dǎo)率分別為0.94、0.86、0.80 m/Ω·mm2。
　　(3)在保溫時(shí)間相同的條件下，YT01純鐵、Q195鋼與Q235鋼的硬度都呈減小的趨勢(shì)。以YT01純鐵為例，在未處理、750℃下保溫2h與850℃下保溫2h三種熱處理狀態(tài)下的硬度分別為91HV、85 HV與84H V。
　　(4)向 YT01純鐵中添加多種合金元素后，金屬晶粒變小。這是由于在晶粒長(zhǎng)大的過(guò)程中，加入的合金元素阻止晶粒的進(jìn)一步長(zhǎng)大。

5、合金元素在金屬基體中形成的固溶體可對(duì)載流子造成散射作用，影響金屬的電導(dǎo)率。
　　(5)向YT01純鐵中添加合金元素Ti后，Ti元素細(xì)化晶粒的作用十分明顯。Ti元素在合金中與Fe元素形成Fe2Ti相，該化合物可以穩(wěn)定合金在高溫下的硬度，使合金在高溫下的硬度不會(huì)降的太低。向 YT01純鐵中添加Al元素后，Al元素可與Fe形成B2型體心立方結(jié)構(gòu)的FeAl有序相，該有序相的形成可以恢復(fù)金屬晶體內(nèi)部的周期性，增大電子的平均自由程，這對(duì)金屬電