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NiFe2O4基金属陶瓷是目前最具工业化应用前景的铝电解惰性阳极材料之一,国内外相继开展了4kA和6kA级铝电解试验,试验发现其导电性能和抗热震性能仍需进一步改善。为改善金属陶瓷惰性阳极的导电性能及抗热震性能,同时又不降低阳极的耐腐蚀性能,本论文系统研究了烧结气氛氧分压和添加金属Ni对Cu与NiFe2O4间润湿性的影响,以及烧结过程中铜合金-铁酸镍金属陶瓷的相反应和烧结行为,在此研究基础上通过优化制备工艺,采用混合粉末烧结与熔渗工艺制备了致密的、具有互穿网络结构的铜合金-铁酸镍金属陶瓷,并研究了材料孔隙度、金属相含量、金属相组成、氧化温度对铜合金-铁酸镍金属陶瓷在空气气氛下氧化行为的影响,以及预氧化处理、电流密度、电解温度对阳极电解腐蚀行为的影响。论文的主要研究成果如下：(1)确定了一种可大幅度改善Cu与NiFe2O4间润湿性的方法。通过提高烧结气氛氧分压或向Cu中添加Cu2O可显著改善Cu与NiFe2O4间的润湿性,当Cu中Cu20加入量达7wt%时,1200℃下Cu与NiFe2O4间的润湿角可降至0°,并首次采用无压熔渗工艺制备了致密度达99%、具有互穿网络结构的Cu/NiFe2O4-10NiO金属陶瓷。(2)明确了NiO与金属相对铜合金-铁酸镍金属陶瓷烧结致密化的作用机制。NiO相在铜合金熔体中存在溶解再析出,从而在液相烧结过程中有利于金属陶瓷的烧结致密化。Cu-Ni金属相中Ni元素的氧化,可促进NiFe2O4相的分解和烧结致密化。(3)澄清了金属相中Ni含量升高的原因。NiFe2O4在氮气气氛下脱脂时存在还原现象,生成金属Ni,提高了Fe2+离子浓度。陶瓷相还原生成的金属Ni在烧结过程中被混合加入金属颗粒吞并是引起金属相中Ni含量升高的主要原因。脱脂过程中NiFe2O4相的还原可促进其烧结致密化。(4)获得了具有良好导电性和力学性能的铜合金-铁酸镍金属陶瓷。混合粉末烧结工艺制备的40(Cu-50Ni)/NiFe2O4-1ONiO金属陶瓷的抗弯强度达206MPa,断裂韧性达16.1MPa·m1/2,经200℃温差热冲击处理后材料的抗弯强度基本不发生变化,960℃下的电导率达513S/cm。熔渗工艺制备的26Cu/NiFe2O4-10NiO金属陶瓷的力学性能与混合粉末烧结工艺制备的金属含量40wt%的金属陶瓷的相当,具有金属导电特征,其在960℃的电导率达1369S/cm。(5)确定了抑制互穿网络结构铜合金-铁酸镍金属陶瓷中金属相快速电化学腐蚀的技术工艺。通过预氧化处理和调控电解温度,可实现金属相的先氧化后溶解腐蚀,避免金属相的快速电化学腐蚀。研究表明对40(Cu-50Ni)/NiFe2O4-10NiO金属陶瓷进行880℃、48h空气预氧化后再进行960℃电解,阳极底部可形成致密的陶瓷层,有利于阻碍电解质的渗透和金属相的电化学腐蚀,从而可获得良好的耐蚀性能。本论文的研究成果对金属陶瓷惰性阳极的烧结制备、金属陶瓷与合金导杆的连接,甚至对推动金属陶瓷阳极的工业化应用均具有重要意义。