低温铝电解Cu-Ni-Cr金属阳极性能研究

低温铝电解Cu-Ni-Cr金属阳极性能研究

一、低温铝电解用Cu-Ni-Cr金属阳极性能研究(论文文献综述)

马俊飞[1](2019)在《金属网状结构NiFe2O4基惰性阳极的制备及性能研究》文中指出传统铝电解由于采用消耗式炭阳极而存在碳耗高和环境污染严重等问题,惰性阳极能够克服以上缺点,符合当前铝行业绿色发展的要求,成为铝业界的研究热点。NiFe2O4基陶瓷具有优良的耐熔盐腐蚀性能而成为最具工业化应用前景的惰性阳极材料,但韧性和抗热震性能差,导电性能难以满足铝电解要求。本文通过添加具有金属镀层的NiFe204颗粒构建具有金属网状结构的NiFe2O4基惰性阳极,以期提高其导电性、断裂韧性和抗热震性。具体结论如下:(1)采用化学镀法对NiFe2O4颗粒进行表面金属化,分别制备了 Cu镀层NiFe2O4颗粒和Ni镀层NiFe2O4颗粒。为了获得质量良好的Cu镀层和Ni镀层,对两种镀层的敏化-Ag/Pd活化-化学镀工艺条件进行了研究并得出了最佳制备工艺。在化学镀Cu过程中,由于化学镀Cu反应速率过快,成核-生长速率较高,易产生纳米结构化的Cu镀层,加速了 Cu镀层表面氧化过程,因此Cu镀层在空气中保存若干时间后颜色变黑。(2)重点研究了 NiFe2O4颗粒表面无Pd活化处理工艺,采用Fe2O3粉末、NiO粉末和金属Ni粉为原料,在1200℃氩气保护气氛下烧结,经破碎、筛分后,得到表面富含Ni活性点的NiFe2O4颗粒。研究发现:与传统的敏化-Pd活化工艺相比,无Pd活化处理的NiFe2O4颗粒表面形成了更多的催化活性点,在相同的化学镀工艺条件下,NiFe2O4颗粒表面的Ni镀层更均匀致密,并且镀层厚度提升了约80%。(3)研究了烧结温度对Cu网状结构的影响。在1100℃下烧结,Cu镀层互相接触形成了 Cu网状结构;在1200℃下烧结,Cu完全熔化,由于Cu与NiFe2O4基体润湿很差,导致Cu镀层脱离基体颗粒表面,因此无法通过镀层接触形成连续的网状结构;在1300℃时,Cu形成了片状聚集区域。只有在烧结温度较低的1100℃下能构建连续的Cu网状结构,然而1100℃下烧结的NiFe2O4基惰性阳极疏松多孔,因此以镀Cu颗粒构建金属网状结构并不合适。(4)在镀Ni颗粒构建Ni网状结构的温度试验中,随着温度的升高,镀层互相接触形成的网状结构逐渐消失,只在1250℃烧结时,Ni网状结构能够保持,但网状界面薄。因此通过在试样中添加Ni粉,以提高网状结构的连续性和网状界面宽度。结果表明:在镀Ni颗粒质量分数为40%的试样中,添加质量分数5%的Ni粉,可以形成准导通的金属网状结构金属陶瓷。同时,使用Ag作为示踪剂,验证了 Ni粉对于Ni镀层的增强作用。(5)在相同的制备条件下,比较了相同Ni质量分数(11%)的Ni(n)-NiFe2O4(网状结构network)试样和Ni(p)-NiFe2O4(粉末分布powder)试样的气孔率、抗弯强度、断裂韧性和抗热震性。研究发现:Ni网状结构对于NiFe2O4尖晶石基体的补强增韧作用优于Ni粉的均匀分布结构,Ni(n)-NiFe2O4试样抗弯强度达到88.98 MPa,断裂韧性为4.96 MPa·m1/2,比Ni(p)-NiFe2O4试样分别提高了 23.96%和52.62%;在抗热震性方面,Ni(n)-NiFe2O4试样的强度保持率达70.77%,比NiFe2O4陶瓷试样和Ni(p)-NiFe2O4试样分别提高了 106.57%和45.53%。Ni(n)-NiFe2O4试样中,增韧机制包括了 Ni从基体中的拔出、拔断,裂纹尖端塑性变形等强韧化作用,镀Ni颗粒的Ni镀层剥离引发了剥离位置的界面出现塑性断裂区域,镀Ni颗粒在基体中起到了增塑作用。(6)在导电性能的研究中发现:金属Ni网状结构有利于显着提升NiFe2O4基惰性阳极的常温导电性。Ni(p)-NiFe2O4试样电导率是3.31 S/cm,Ni(n)-NiFe2O4试样是1546.20 S/cm。两种不同金属结构的金属陶瓷的电导率分别接近于Hashin-Shtrikman模型计算得出的11%Ni质量分数的Ni-NiFe2O4金属陶瓷的理论电导率下限值1.44 S/cm和上限值1945.63 S/cm,二者导电能力差别巨大。主要原因是金属相在金属陶瓷复合材料中的分布结构不同。金属网状结构能够在大范围内形成电子导电,而添加质量分数11%的Ni粉无法在金属陶瓷中形成大面积的低电阻位置,电流主要在陶瓷相中传导,所以电导率较低。(7)静态腐蚀试验比较了三种导通程度的网状结构对于试样耐蚀性的影响。添加质量分数40%的镀Ni颗粒能够形成准导通网状结构的金属陶瓷试样,比镀Ni颗粒质量分数10%的局部导通金属陶瓷试样,以及镀Ni颗粒质量分数70%的完全导通金属陶瓷试样有更好的静态耐蚀性,腐蚀层10μm,金属富集层100 μm,并能够在静态腐蚀后保持网状结构;对质量分数40%的镀Ni颗粒的金属网状结构Ni(n)-NiFe2O4阳极试样进行了 24h电解,试验结果表明:阳极试样尖端尺寸略有减小,表面没有出现膨胀、开裂等现象,整体表现出较好的耐腐蚀性和抗热震性;金属网状结构对于Ni的迁移具有抑制作用,在电解完成时,仍然能在阳极内部保持网状结构,若能够解决表层金属网状结构的腐蚀问题,会是理想的铝电解惰性阳极材料。

刘英,张永安,王卫,李冬生,王俊伟,梁玉冬[2](2019)在《Fe对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe2O4复合惰性阳极低温铝电解成膜机制的影响》文中进行了进一步梳理以高温固相合成的NiFe2O4和Cu,Ni,Fe金属粉为原料,采用冷压烧结法制备不同合金相含量的(Cu-Ni-Fe)-xNiFe2O4(x=50,60,70,80,质量分数/%,下同)金属基复合惰性阳极材料,研究合金相中Fe元素对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe2O4金属基复合惰性阳极材料烧结和电解过程中基体成分与微观组织的影响,发现合金相中的Ni,Fe及NiFe2O4陶瓷相在烧结和电解过程中发生了可逆的氧化还原反应,使得NiFe2O4相发生解离和再生成。对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe2O4金属基复合惰性阳极材料进行了低温电解性能测试,研究其在电解过程中的成膜过程和腐蚀行为。结果表明:(Cu-Ni-Fe)-xNiFe2O4金属基复合惰性阳极材料电解过程中电压稳定,铝液杂质含量低于0.7%(质量分数),有望解决金属陶瓷阳极热稳定性差的问题,是理想的惰性阳极材料。

关苹苹[3](2017)在《铝电解惰性阳极用Fe-Ni-Al合金的抗氧化和耐腐蚀性能》文中认为铝电解惰性阳极电解时阳极释放氧气,而非目前炭阳极排放的C02温室气体,而阳极不消耗,可以克服传统铝电解的环保和节能问题,同时具有提高电解槽自动化程度、降低劳动强度、改善生产环境和节省优质炭素等优点,一直以来都是铝业界研究的重点和热点。本文通过中频炉感应熔炼,制备了 Fe和Ni质量比为1.42、添加不同铝含量的6种Fe-Ni-Al合金;对合金进行了高温氧化、电解腐蚀和电化学性能分析等实验,结合X射线衍射、扫描电镜、能谱分析等技术手段对腐蚀和电解后的产品进行分析,研究了 Fe-Ni-Al合金在铝电解的高温氧气和冰晶石环境下的抗氧化和耐腐蚀性能。当铝的添加量不大于5.3%时,铝均匀溶解在Fe-Ni合金相中,形成γ-(Fe,Ni)-Al单一相,未出现第二相;随着铝含量增多,合金中出现第二相,52.9Fe-39.2Ni-7.9Al和54.1Fe-37.3Ni-8.6Al合金中存在两相:Fe-Ni-Al固溶的γ-(Fe,Ni)-Al相和Ni、Al 富集相 γ-AlNi3。合金氧化期间伴随着不同程度的氧化膜剥落再生现象;当温度为750℃和900℃时,合金表面形成的氧化膜的抗氧化性相对不太稳定,而温度为800℃和850℃时氧化增重过程稳定;当合金中Al的添加量为5.3%时,形成的氧化膜稳定性最好。氧化膜为多层,外氧化层主要为铁的氧化物,在内氧化层中随着氧的逐渐浸入,从外到内有不同程度的氧化;低Al含量的合金,氧化后表面主要物相为Fe2O3,内氧化层为Fe-Ni-O和金属Ni,随着温度的增高,内氧化层为Fe-Ni-O逐步转化为稳定的NiFe204相;随着合金中Al含量的增加,内氧化层形成NiFe2O4相和NiAl2O4相,两相相互交错,并与外氧化层相互沟堑;在内氧化区,Al和Ni富集的相,对氧有一定的阻挡作用,铝元素的添加对提高合金抗氧化性有积极作用。Fe-Ni-Al合金惰性阳极的槽电压起始阶段都较为稳定,在4.5V到5.5V之间,电解120分钟后开始有不同程度的电压升高,说明合金阳极电阻增大;成功电解出了铝产品,其纯度在97%~99%之间。腐蚀层中含有氟盐,对氧化膜有侵蚀作用。腐蚀层为多层,内层Ni富集,外层Fe、O富集,这是由于Fe的优先氧化。电解后阳极表面产生的腐蚀层厚度相对较厚,约2000μm,氧化膜中含有Al2O3、NiO、NiFe2O4、FeAl204这些具有保护性的氧化膜,使得合金的耐腐蚀性较强。对比前人所做的Fe-Ni合金阳极的测试,添加Al元素能够显着增强阳极的抗腐蚀性能,且以添加5.3%Al的合金阳极性能为最优。线性伏安曲线可分为三部分:活性溶解区、过渡区和过钝化区,钝化区不明显。过渡区出现了双峰现象是由于合金中存在两相。当Al添加量为1.4%、3.9%、5.3%和7.9%时,合金的Ep较负,较易进入钝化状态,其ip也较小,腐蚀较慢;56.1Fe-39.5Ni-4.4Al和54.1Fe-37.3Ni-8.6Al合金的Eb较大,钝化膜不易发生破坏。根据塔菲尔曲线可得,当Al添加量为1.4%、3.9%和5.3%时,合金阳极的腐蚀电压较正,耐腐蚀性能较好;当Al添加量为1.4%和3.9%时,合金的腐蚀电流密度较大,腐蚀速率较快;综合来看56.8Fe-37.9Ni-5.3Al合金的耐电化学腐蚀性能最好。

祝令萌[4](2015)在《铝电解用惰性阳极Fe0.68Ni0.32的合金制备及性能研究》文中认为本文采用中频感应电炉熔炼Fe0.68Ni0.32合金,通过XRD和SEM对合金分析表明,合金的物相为(Fe,Ni);合金中元素分布均匀,但夹杂着少量Fe2O3和FeS杂质。在970℃下,将合金置于静态空气中进行22h的热重实验。在静态空气中,合金在氧化的过程中在其表面能生成一层氧化膜,该层氧化膜能阻挡空气中的氧原子向合金基体内部扩散,使合金的氧化程度大大降低。合金的高温氧化动力学遵循抛物线规律,其氧化动力学常数为9.568×104Kg2·m-4·h-1,氧化增重量为42.98mg/cm2。在970℃的静态空气中,对样品进行不同时间的氧化实验,并随炉冷却。物相分析表明,氧化后样品最外层的物相均为Fe2O3。随着氧化时间的延长,氧化层与合金基体接触的紧密程度越来越不好。合金氧化层大致可以分为两层:外层的Fe2O3层和内层的Fe-Ni-O尖晶石层。随着氧化时间的延长,氧化层的厚度、Fe-Ni-O层的厚度、氧浸入基体内部的深度都逐渐增大。在970℃下,合金在熔盐体系3.5wt%Al2O3-4wt%CaF2-5wt%LiF-CR2.2中的热腐蚀试验表明,其热腐蚀速率为3.22mg/cm2·h。在相同温度下,在熔盐体系3wt%CaF2-9.7wt%Al2O3-CR2.9中的电化学实验表明,合金的开路电位为1.21V,腐蚀电压为1.60V,腐蚀电流为3.09×10-2A,腐蚀电流密度为4.24×10-2A/cm2。透明槽电解实验表明,在电解之前,合金首先预氧化处理一段时间。在电解的过程中,阳极上产生了很多细小的气泡,同时在炉口上部的带火星的小木条复燃,证明合金是惰性阳极。在电解的过程中,在1.1A/cm2、1.3A/cm2、1.5A/cm2和2.0A/cm2不同电流密度下,电压分别稳定在5.5V、6.2V、6.8V和8.8V左右。在工业炭素阳极底掌,气泡形核长大并彼此合并成为一个覆盖阳极底掌的大气泡,阳极底掌气泡释放的周期和气泡覆盖率都随着电流密度的增大而减小。而在惰性阳极底掌,气泡以泡沫形式离开阳极,彼此不会合并成为一个大气泡。合金在熔盐体系3.5wt%Al2O3-4wt%CaF2-5wt%LiF-CR2.2中进行9h电解实验表明,阳极上始终有大量的气泡生成。电解之后,阳极的尺寸基本上没有发生变化。电解铝产品的纯度达到97.11wt%以上。杂质主要为铁和硅,其含量分别为1.71wt%和1.08wt%。镍含量为0.005wt%,其它杂质含量低于0.1wt%。电解电流效率为63.35%。同时,为了研究阳极底掌气泡行为的需要,研制了一台新型透明槽。

陶玉强[5](2012)在《互穿网络结构铜合金—铁酸镍金属陶瓷的制备与性能研究》文中提出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可显着改善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。

陈端[6](2012)在《NiFe2O4基金属陶瓷在Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔体中电解腐蚀及表面耐蚀层研究》文中进行了进一步梳理基于惰性电极的铝电解新工艺可彻底消除温室气体排放、减轻环境负荷而成为重要的前沿课题。惰性阳极材料是该新技术成功开发的关键。论文在国家863计划的资助下,以课题组前期研究成果为基础,以22%(Cu-Ni)/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷为研究对象,研究了不同温度Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔体下阳极腐蚀性能;并对电解条件下NiFe2O4基金属陶瓷表面产生致密耐蚀层的现象进行了热力学分析和形成条件的研究,获得了如下主要研究结果:1) NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极在Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔体中的电解腐蚀速率随电解温度的降低先降低而后升高;但在相同电解温度下,材料在不同的电解质熔体中表现出不同的耐腐蚀性能。熔体电解温度为920℃、900℃、870℃和850℃时,各电解温度下阳极最低年腐蚀率分别为0.479cm、0.388cm、0.198cm和0.286cm。2)分析结果表明,22%(Cu-Ni)/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷表面组元在电解条件下可与电解质及新生态氧相互作用,而生成具有更大摩尔体积的FeAl2O4、NiAl2O4、CuAl2O4等含铝化合物,使得阳极表层致密度提高,有利于减缓阳极的腐蚀,但该新生物质也会被腐蚀。3)电解温度的升高,尽管有利于NiFe2O4基金属陶瓷表面致密耐蚀层的形成,但同时新生物相腐蚀速率加快,不利于减缓阳极腐蚀;电解质中氧化铝浓度提高,有利于阳极表面致密耐蚀层的形成,降低阳极的腐蚀速率;阳极电流密度的增大,有利于阳极表面致密耐蚀层的形成,减缓阳极腐蚀;但过高的电流密度,加快表面致密耐蚀层的腐蚀,加速阳极腐蚀。在电解质组成KR为18%,AlF3含量为26%的Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔体中,当电解温度为870℃,氧化铝浓度为5.2%,电流密度为1.25A/cm2时,将有利于金属陶瓷惰性阳极表层致密耐蚀层的形成,此时阳极最低年腐蚀率达到0.014cm。

王宇栋[7](2012)在《铝电解惰性阳极制备及其应用研究》文中认为因为惰性阳极拥有许多诱人的优点,例如:彻底杜绝了铝电解工业的温室气体排放,减低了生产成本等。但是因为此项技术难度很大,至今仍没有惰性阳极能用于铝电解生产的报导。本文作者及其同事在总结前人对惰性阳极研究正反两方面经验的基础上,通过一系列高温电解质浸泡及高温氧化或电解试验,优选出(WC-M)涂层复材、(Al2O3-M)金属陶瓷和(NiFe2O4-M)金属陶瓷三种材料作为研究对象,并用上述三种材料制作的惰性阳极完成铝电解小试。结果表明:在上述三种材料制作的惰性阳极中,以(NiFe2O4-M)阳极的抗腐蚀性最优。但在批量和深入电解应用中,却暴露出许多问题,如由于NiFe2O4氧化物相与Cu-Ni合金相的物理性能差异大、互相润湿性差,导致(NiFe2O4-M)阳极在压制脱模时极易破断,压成型成功率还不足30%;因(NiFe2O4-M)阳极的烧结属互不相溶两相机械混合物的烧结,常规烧结工艺易导致烧结体出现横向裂纹、变形、流淌等缺陷,造成烧结成品率低;现有的电解质会造成惰性阳极腐蚀过快或导电性能下降过快。为了克服上述问题,作者及其同事发明了以下三种创新技术:(1)在NiFe2O4粉末与金属粉末混合并压成形前,预先使用高能球磨法使NiFe2O4研磨到纳米/准纳米级别,然后再与金属粉末混合进行普通球磨。此项技术显着改善了NiFe2O4陶瓷粉末与金属粉末M之间的润湿性和相溶性,使压成型成功率提高到95%以上,同时改善了阳极的烧结性能和应用效果;(2)(NiFe2O4-M)惰性阳极的主要成分-陶瓷相NiFe2O4与金属相Cu-Ni是两种物理性能差异很大的物质,烧结温度相差也大。采用作者设计的“同步烧结”工艺后(即制造一种工艺环境,使NiFe2O4尖晶石的烧结与配入金属粉Cu、Ni的烧结在同一温度、同一保温时间内完成),消除了烧结裂纹和变形流淌等缺陷,显着提高了烧结产品质量,将烧结成功率从25%提高到90%以上;(3)深入开展了(NiFe2O4-M)惰性阳极与电解质的“互适应”研究,优良的互适应性意味着(NiFe2O4-M)惰性阳极可以长时间保持良好导电性和抗腐蚀性。研究结果表明:(NiFe2O4-M)阳极在当前的常规电解质中有较好的导电性,但抗腐蚀性欠佳;在某些低温电解质中的抗腐蚀性较好,但低温电解质会导致阴极铝下层形成导电不良的阴极结壳而使系统导电性变坏,不能有效地进行铝电解;本课题组所发明的NAIE型理想电解质具备常规和低温电解质的优点,与(NiFe2O4-M)阳极配合使用具有良好的互适应性、有持久的导电性(100小时电解中阳极的电阻约为0.5Ω)和满意的抗腐蚀性(100小时的电解后测量不出腐蚀量),可推荐进入中试使用。在有关部门的经费合作和支持下,采用NAIE理想电解质配合(NiFe2O4-M)惰性阳极作铝电解已进入中试阶段。中试电解槽装备了自动加料槽控机,电解电流为4kA及自热式加热,预计1-2年后可完成。

周科朝,陶玉强,刘宝刚,李志友[8](2011)在《铁酸镍基金属陶瓷的强化烧结与熔盐腐蚀行为》文中指出采用气氛烧结方法制备NiFe2O4基金属陶瓷材料,并进行960℃的铝电解腐蚀实验。通过分析烧结体的显微结构和物相组成、电解试样的表层形貌与成分以及电解质和阴极铝的杂质含量等,研究BaO、Yb2O3和CoO的添加以及金属相的组成对NiFe2O4基金属陶瓷烧结性能的影响;表征了该金属陶瓷强化烧结体作为铝电解惰性阳极的电解腐蚀性能;并对材料强化烧结机制和熔盐腐蚀行为进行探讨。结果表明:烧结过程中,BaO和Yb2O3与该金属陶瓷中的陶瓷相反应生成新的物相,CoO与陶瓷相形成固溶体,并加快烧结致密化进程;以Cu-Ni取代纯Cu和纯Ni作为金属陶瓷的金属相,可提高材料的相对密度;NiFe2O4基金属陶瓷的高致密度可抑制电解过程中金属相的流失和陶瓷相的腐蚀,阳极表层也转变为致密的NiFe2O4相。

李杰,朱春城,沙雪清[9](2008)在《电解铝用阳极材料的研究进展》文中提出介绍了国内外铝电解惰性阳极方面较有影响的研究工作,探讨了金属氧化物陶瓷惰性阳极、金属合金惰性阳极和金属陶瓷惰性阳极选材问题,并对惰性阳极在研究和应用中出现的一些问题进行了分析,阐述了惰性阳极将会取代碳素阳极。

郭峰[10](2007)在《铝电解用金属基惰性阳极材料的开发与展望》文中研究指明鉴于铝生产是我国国民经济的重要支柱产业,铝电解用惰性阳极材料是目前国内外倍受关注的材料之一,该文主要论述金属基惰性阳极的研究进展,重点阐述不同类型的金属基惰性阳极材料在铝电解行业中的应用及研究进展。认为金属惰性阳极材料的研究现状距离工业化应用还有较长距离,该领域的研究已经成为国际冶金学界和材料学界所共同关注且极富挑战性的科学难题。

二、低温铝电解用Cu-Ni-Cr金属阳极性能研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、低温铝电解用Cu-Ni-Cr金属阳极性能研究(论文提纲范文)

(1)金属网状结构NiFe2O4基惰性阳极的制备及性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 电解铝行业现状与课题背景
    1.2 国内外惰性阳极的研究现状
        1.2.1 金属阳极
        1.2.2 氧化物陶瓷
        1.2.3 金属陶瓷阳极
    1.3 存在的主要问题
    1.4 金属网状结构的金属陶瓷
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 实验方法与过程
    2.1 实验设备及原料
        2.1.1 实验原料和化学药品
        2.1.2 主要实验设备
    2.2 NiFe_2O_4陶瓷惰性阳极试样的制备
        2.2.1 制备NiFe_2O_4尖晶石的方法
        2.2.2 制备NiFe_2O_4尖晶石的工艺流程
    2.3 NiFe_2O_4陶瓷颗粒化学镀
        2.3.1 NiFe_2O_4陶瓷颗粒化学镀Cu
        2.3.2 NiFe_2O_4陶瓷颗粒化学镀Ni
        2.3.3 金属镀层的表征
    2.4 金属/NiFe_2O_4金属陶瓷惰性阳极试样的制备
        2.4.1 破碎筛分
        2.4.2 粒度级配
        2.4.3 混料
        2.4.4 造粒
        2.4.5 压制成型
        2.4.6 二次烧结
    2.5 NiFe_2O_4基惰性阳极试样的性能测试
        2.5.1 体积密度和气孔率
        2.5.2 抗弯强度
        2.5.3 抗热震性
        2.5.4 断裂韧性
        2.5.5 电导率
        2.5.6 耐蚀性
    2.6 材料的显微结构和物相分析
第3章 NiFe_2O_4陶瓷颗粒化学镀
    3.1 NiFe_2O_4陶瓷颗粒化学镀Cu
        3.1.1 装载量
        3.1.2 镀液温度
        3.1.3 硫酸铜质量浓度
        3.1.4 pH值
        3.1.5 镀液中甲醛溶液质量浓度
        3.1.6 Cu镀层变色机制研究
    3.2 无钯活化处理NiFe_2O_4颗粒化学镀Ni
        3.2.1 NiFe_2O_4陶瓷颗粒的无钯活化
        3.2.2 化学镀Ni工艺
    3.3 本章小节
第4章 金属网状结构的NiFe_2O_4基惰性阳极的制备
    4.1 Cu网状结构的探索研究
    4.2 Ni网状结构NiFe_2O_4基惰性阳极的制备
        4.2.1 烧结温度的影响
        4.2.2 Ni粉的增强作用
    4.3 Ag示踪剂辅助研究金属陶瓷烧结过程
    4.4 本章小节
第5章 金属网状结构的NiFe_2O_4基惰性阳极力学及导电性能研究
    5.1 气孔率
    5.2 抗弯强度
    5.3 断裂韧性
    5.4 抗热震性
    5.5 电导率
    5.6 本章小节
第6章 金属网状结构的NiFe_2O_4基惰性阳极耐腐蚀性能研究
    6.1 静态腐蚀研究
        6.1.1 局部网状结构阳极试样的静态腐蚀研究
        6.1.2 准导通网状结构阳极试样的静态腐蚀研究
        6.1.3 导通网状结构阳极试样的静态腐蚀研究
    6.2 电解腐蚀研究
        6.2.1 金属网状结构阳极试样设计
        6.2.2 金属网状结构阳极试样电解试验
        6.2.3 电解试验结果及分析
    6.3 本章小节
第7章 结论
参考文献
攻读学位期间发表的论着、专利及获奖情况
致谢
作者简介

(2)Fe对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe2O4复合惰性阳极低温铝电解成膜机制的影响(论文提纲范文)

1 实验材料与方法
    1.1 试样制备
    1.2 阳极烧结
    1.3 低温电解实验
2 结果与分析
    2.1 试样烧结及微观组织分析
    2.2 电解实验
    2.3 电解膜层分析
    2.4 成膜机理分析及讨论
3 结论

(3)铝电解惰性阳极用Fe-Ni-Al合金的抗氧化和耐腐蚀性能(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 氧化物陶瓷阳极
    1.3 金属陶瓷阳极
    1.4 金属阳极
    1.5 研究内容与方案
第2章 Fe-Ni-Al合金阳极的制备
    2.1 合金阳极的制备
        2.1.1 实验原料和制备工艺
        2.1.2 配料及装料
        2.1.3 熔炼前准备
        2.1.4 感应熔炼
        2.1.5 浇注
    2.2 实验结果及分析
        2.2.1 Fe-Ni-Al合金化学分析
        2.2.2 Fe-Ni-Al合金电子显微镜分析
    2.3 小结
第3章 Fe-Ni-Al合金阳极的抗氧化性能测试
    3.1 Fe-Ni-Al合金阳极的高温氧化实验
        3.1.1 实验方法
        3.1.2 氧化过程动力学
        3.1.3 氧化物表征
    3.2 小结
第4章 Fe-Ni-Al合金阳极的电解及耐腐蚀测试
    4.1 实验装置与过程
    4.2 实验结果与分析
        4.2.1 电解后阳极宏观形貌
        4.2.2 电解产品铝
        4.2.3 电解后试样XRD分析
        4.2.4 电解后试样形貌分析
    4.3 氧化膜耐腐蚀性能分析
    4.4 腐蚀机理探讨
    4.5 小结
第5章 Fe-Ni-Al合金阳极的电化学性能
    5.1 实验方案
    5.2 开路电压
    5.3 线性伏安测试
    5.4 塔菲尔曲线扫描
    5.5 小结
第6章 结论
参考文献
致谢

(4)铝电解用惰性阳极Fe0.68Ni0.32的合金制备及性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 惰性阳极
        1.2.1 惰性阳极的发展
        1.2.2 惰性阳极的优势
    1.3 惰性阳极研究进展
        1.3.1 金属合金惰性阳极
        1.3.2 金属陶瓷惰性阳极
        1.3.3 金属氧化物陶瓷惰性阳极
    1.4 惰性阳极发展趋势
        1.4.1 惰性阳极与低温铝电解技术相结合
        1.4.2 惰性阳极与可润湿性阴极相结合
        1.4.3 惰性阳极与新型电解槽相结合
    1.5 本论文主要研究的内容
第2章 Fe_(0.68)Ni_(0.32)惰性阳极的制备及分析
    2.1 Fe_(0.68)Ni_(0.32)惰性阳极的制备
        2.1.1 实验原料和制备工艺
        2.1.2 配料及装料
        2.1.3 抽真空
        2.1.4 中频感应加热
        2.1.5 水冷浇铸
    2.2 实验结果及分析
        2.2.1 Fe_(0.68)Ni_(0.32)惰性阳极合金化学分析
        2.2.2 Fe_(0.68)Ni_(0.32)惰性阳极合金X射线衍射分析
        2.2.3 Fe_(0.68)Ni_(0.32)惰性阳极合金形貌分析
    2.3 本章小结
第3章 Fe_(0.68)Ni_(0.32)惰性阳极合金的高温氧化
    3.1 Fe_(0.68)Ni_(0.32)惰性阳极合金高温氧化热力学计算
    3.2 合金高温氧化动力学
        3.2.1 Pilling-Bedworth原理
        3.2.2 合金高温氧化动力学规律
    3.3 Fe_(0.68)Ni_(0.32)惰性阳极合金高温氧化
        3.3.1 Fe_(0.68)Ni_(0.32)合金热重实验
        3.3.2 Fe_(0.68)Ni_(0.32)合金高温氧化极冷实验
    3.4 氧化时间对Fe_(0.68)Ni_(0.32)合金氧化膜的影响
        3.4.1 实验方法
        3.4.2 实验结果分析
    3.5 本章小结
第4章 Fe_(0.68)Ni_(0.32)惰性阳极腐蚀实验
    4.1 Fe_(0.68)Ni_(0.32)惰性阳极热腐蚀实验
        4.1.1 实验方法
        4.1.2 实验结果分析
    4.2 Fe_(0.68)Ni_(0.32)惰性阳极电化学腐蚀实验
        4.2.1 实验方法
        4.2.2 实验结果分析
    4.3 本章小结
第5章 Fe_(0.68)Ni_(0.32)惰性阳极电解实验
    5.1 惰性阳极透明槽实验
        5.1.1 透明槽实验方法
        5.1.2 透明槽实验结果分析
    5.2 惰性阳极电解实验
        5.2.1 电解实验方法
        5.2.2 电解实验结果分析
    5.3 本章小结
第6章 阳极底部气泡相关参数研究实验
    6.1 工业炭素阳极实验
        6.1.1 实验方法
        6.1.2 实验结果分析
    6.2 惰性阳极Fe_(0.68)Ni_(0.32)阳极实验
        6.2.1 实验方法
        6.2.2 实验结果分析
    6.3 本章小结
第7章 结论
参考文献
致谢
作者简历
攻读硕士学位期间发表的论文和科研情况

(5)互穿网络结构铜合金—铁酸镍金属陶瓷的制备与性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外惰性阳极研究现状与水平
        1.2.1 合金阳极
        1.2.2 金属陶瓷阳极
    1.3 NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极的研究现状
        1.3.1 NiFe_2O_4基金属陶瓷的材料体系选择与优化
        1.3.2 NiFe_2O_4基金属陶瓷的制备方法及工艺优化
        1.3.3 NiFe_2O_4基金属陶瓷的烧结致密化机理
        1.3.4 NiFe_2O_4基金属陶瓷的导电机理
        1.3.5 NiFe_2O_4基金属陶瓷的电解腐蚀机理
    1.4 本论文研究目的、意义与主要研究内容
        1.4.1 研究目的与意义
        1.4.2 研究思路与研究内容
第二章 材料制备过程与检测方法
    2.1 实验原材料与实验设备
    2.2 材料制备
        2.2.1 陶瓷粉体的制备
        2.2.2 化学镀法制备Ni包覆Cu粉
        2.2.3 金属陶瓷的制备
    2.3 性能测试与检测方法
        2.3.1 物相与显微形貌
        2.3.2 相对密度和孔隙度的测定
        2.3.3 力学性能
        2.3.4 高温氧化实验
        2.3.5 高温导电性能
        2.3.6 电解腐蚀实验
第三章 铜合金-铁酸镍金属陶瓷的高温相反应和烧结行为
    3.1 引言
    3.2 铜熔体与铁酸镍间的润湿性
        3.2.1 镍对铜熔体与铁酸镍间润湿性的影响
        3.2.2 气氛氧分压对铜熔体与铁酸镍间润湿性的影响
    3.3 铜合金与NiFe_2O_4-NiO陶瓷间的界面显微结构
    3.4 脱脂气氛对铁酸镍陶瓷显微结构及烧结致密化的影响
        3.4.1 脱脂气氛对铁酸镍陶瓷显微结构的影响
        3.4.2 脱脂气氛对铁酸镍陶瓷烧结致密化的影响
    3.5 烧结过程中铜合金-铁酸镍金属陶瓷的显微结构演变
        3.5.1 材料显微结构的演变
        3.5.2 金属相的氧化与铁酸镍相的分解
        3.5.3 铜合金-铁酸镍金属陶瓷的烧结机制
    3.6 本章小结
第四章 铜合金-铁酸镍金属陶瓷的制备及表征
    4.1 引言
    4.2 铜合金-铁酸镍金属陶瓷的制备
        4.2.1 熔渗工艺制备Cu/NiFe_2O_4-10NiO金属陶瓷
        4.2.2 混合粉末烧结制备(Cu-Ni)/NiFe_2O_4-10NiO金属陶瓷
    4.3 金属陶瓷的力学性能
        4.3.1 抗弯强度
        4.3.2 断裂韧性
        4.3.3 抗热震性
    4.4 金属陶瓷的导电性能
    4.5 本章小结
第五章 铜合金-铁酸镍金属陶瓷在空气气氛下的氧化行为
    5.1 引言
    5.2 氧化机制
        5.2.1 氧化动力学曲线
        5.2.2 氧化过程分析
    5.3 氧化行为的主要影响因素
        5.3.1 材料孔隙度的影响
        5.3.2 金属相含量的影响
        5.3.3 金属相中镍含量的影响
        5.3.4 氧化温度的影响
    5.4 本章小结
第六章 互穿网络结构铜合金-铁酸镍金属陶瓷的电解腐蚀行为
    6.1 引言
    6.2 40(Cu-50Ni)/NiFe_2O_4-10NiO金属陶瓷的电解腐蚀行为
        6.2.1 预氧化处理对金属陶瓷电解腐蚀行为的影响
        6.2.2 金属陶瓷在960℃下的电解腐蚀行为
    6.3 26Cu/NiFe_2O_4-10NiO金属陶瓷的电解腐蚀行为
        6.3.1 预氧化处理对金属陶瓷电解腐蚀行为的影响
        6.3.2 电解温度对金属陶瓷电解腐蚀行为的影响
        6.3.3 电流密度对金属陶瓷电解腐蚀行为的影响
    6.4 本章小结
第七章 主要结论与后期研究建议
    7.1 主要结论
    7.2 后期研究建议
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的主要研究成果

(6)NiFe2O4基金属陶瓷在Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔体中电解腐蚀及表面耐蚀层研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
目录
第一章 研究背景
    1.1 铝电解工业概况
    1.2 炼铝新工艺
    1.3 惰性阳极的研究现状
        1.3.1 合金阳极的研究
        1.3.2 金属陶瓷阳极的研究
    1.4 论文研究的目的与意义
第二章 文献综述
    2.1 引言
    2.2 NiFe_2O_4基金属陶瓷电解腐蚀性能的研究
        2.2.1 阳极材料对腐蚀率的影响
        2.2.2 电解质组成对阳极腐蚀率的影响
        2.2.3 电解工艺对阳极腐蚀率的影响
    2.3 NiFe_2O_4基金属陶瓷电解腐蚀机理的研究
        2.3.1 化学腐蚀
        2.3.2 电化学腐蚀
        2.3.3 金属陶瓷表面耐蚀层的形成
    2.4 合金阳极氧化膜的形成的研究
    2.5 论文研究内容和研究方案
第三章 NiFe_2O_4基金属陶瓷在Na_3AlF_6-K_3AlF_6-AlF_3熔体中的电解腐蚀研究
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 金属陶瓷惰性阳极的制备
        3.2.2 实验过程
        3.2.3 分析与检测
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 920℃Na_3AlF_6-K_3AlF_6-AlF_3熔体中电解腐蚀
        3.3.2 900℃Na_3AlF_6-K_3AlF_6-AlF_3熔体中电解腐蚀
        3.3.3 870℃Na_3AlF_6-K_3AlF_6-AlF_3熔体中电解腐蚀
        3.3.4 850℃Na_3AlF_6-K_3AlF_6-AlF_3熔体中电解腐蚀
    3.4 本章小结
第四章 NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极表面耐蚀层形成的研究
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 金属陶瓷惰性阳极的制备
        4.2.2 实验过程
        4.2.3 分析与检测
    4.3 阳极组元化学反应的热力学分析
        4.3.1 热力学分析的理论基础
        4.3.2 含Fe化合物反应热力学分析
        4.3.3 含Ni化合物反应热力学分析
        4.3.4 含Cu化合物反应热力学分析
    4.4 电解工艺对阳极表面耐蚀层形成的影响
        4.4.1 阳极表面耐蚀层随电解时间的变化
        4.4.2 电解温度对阳极表面耐蚀层形成的影响
        4.4.3 电流密度对阳极表面耐蚀层形成的影响
        4.4.4 氧化铝浓度对阳极表面耐蚀层形成的影响
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 论文总结与结论
    5.2 展望与建议
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的论文

(7)铝电解惰性阳极制备及其应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
缩写词、术语注释
第一章 绪论
    1.1 惰性阳极对改善民生和提高生产技术水平具有重要意义
    1.2 惰性阳极的国内外研究现状
    1.3 选题依据及本论文设计思想
第二章 惰性阳极铝电解试验电解槽的设计及研究方法
    2.1 惰性阳极和炭阳极铝电解工艺差异
    2.2 惰性阳极和炭阳极铝电解能耗差异
    2.3 铝电解实验装置
    2.4 配制电解质
    2.5 本章小结
第三章 (WC-M)涂层复材惰性阳极及其铝电解实验
    3.1 抗高温腐蚀与抗氧化性能优选试验
    3.2 (WC-M)涂层复材惰性阳极的制备
    3.3 (WC-M)涂层惰性阳极的铝电解检验
    3.4 (WC-M)涂层惰性阳极的铝电解分析与讨论
    3.5 本章小结
第四章 纳米/准纳米(Al_2O_3-M)金属陶瓷惰性阳极及其铝解电检验
    4.1 纳米/准纳米(Al_2O_3-M)惰性阳极的制备
    4.2 铝电解实验的工艺
    4.3 试验结果与讨论
    4.4 本章小结
第五章 纳米(NiFe_2O_4-M)惰性阳极的制备
    5.1 (NiFe_2O_4-M)惰性阳极的成分设计和热力学分析
    5.2 (NiFe_2O_4-M)阳极的制备工艺、组织与性能
    5.3 (NiFe_2O_4-M)惰性阳极的烧结
    5.4 本章小结
第六章 (NiFe_2O_4-M)阳极与铝电解质的互适应性研究
    6.1 (NiFe_2O_4-M)阳极对常规电解质的适应性研究
    6.2 (NiFe_2O_4-M)阳极对低温电解质的适应性研究
    6.3 (NiFe_2O_4-M)阳极对NAIE型理想电解质的适应性研究
    6.4 (NiFe_2O_4-M)阳极在常规电解质中的腐蚀机理探讨
    6.5 本章小结
第七章 中试规模与进展情况
    7.1 中试主要设备的技术性能
    7.2 中试目的
    7.3 中试的内容和计划
    7.4 本章小结
第八章 结论、创新性及展望
致谢
参考文献
附录A:(攻读学位期间发表论文与专着目录)
附录B:(攻读学位期间申请的专利目录)
附录C:(NiFe_2O_4-M)惰性阳极节能环保铝电解中试查新报告

(8)铁酸镍基金属陶瓷的强化烧结与熔盐腐蚀行为(论文提纲范文)

1 实验
    1.1 Ni Fe2O4基金属陶瓷的制备
    1.2 结构与性能检测方法
2 结果与分析
    2.1 添加Ba O进行Ni Fe2O4基金属陶瓷的活化烧结
    2.2 稀土氧化物强化陶瓷相晶界结构
    2.3 Co O掺杂对Ni Fe2O4基金属陶瓷性能的影响
    2.4 金属相对Ni Fe2O4基金属陶瓷耐蚀性能的影响
3 结论

(9)电解铝用阳极材料的研究进展(论文提纲范文)

1 惰性阳极研究概况及进展
    1.1 金属氧化物陶瓷惰性阳极的研究
    1.2 金属合金惰性阳极的研究
    1.3 金属陶瓷惰性阳极的研究
2 惰性阳极研究前景及展望

(10)铝电解用金属基惰性阳极材料的开发与展望(论文提纲范文)

1 惰性阳极材料的优势及其性能
2 金属基阳极材料的研究进展
    2.1 铜基合金
        2.1.1 Cu-Al合金
        2.1.2 Cu-Ni合金
    2.2 镍基合金
3 结束语

四、低温铝电解用Cu-Ni-Cr金属阳极性能研究(论文参考文献)

  • [1]金属网状结构NiFe2O4基惰性阳极的制备及性能研究[D]. 马俊飞. 东北大学, 2019(01)
  • [2]Fe对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe2O4复合惰性阳极低温铝电解成膜机制的影响[J]. 刘英,张永安,王卫,李冬生,王俊伟,梁玉冬. 材料工程, 2019(02)
  • [3]铝电解惰性阳极用Fe-Ni-Al合金的抗氧化和耐腐蚀性能[D]. 关苹苹. 东北大学, 2017
  • [4]铝电解用惰性阳极Fe0.68Ni0.32的合金制备及性能研究[D]. 祝令萌. 东北大学, 2015(01)
  • [5]互穿网络结构铜合金—铁酸镍金属陶瓷的制备与性能研究[D]. 陶玉强. 中南大学, 2012(03)
  • [6]NiFe2O4基金属陶瓷在Na3AlF6-K3AlF6-AlF3熔体中电解腐蚀及表面耐蚀层研究[D]. 陈端. 中南大学, 2012(02)
  • [7]铝电解惰性阳极制备及其应用研究[D]. 王宇栋. 昆明理工大学, 2012(10)
  • [8]铁酸镍基金属陶瓷的强化烧结与熔盐腐蚀行为[J]. 周科朝,陶玉强,刘宝刚,李志友. 中国有色金属学报, 2011(06)
  • [9]电解铝用阳极材料的研究进展[J]. 李杰,朱春城,沙雪清. 化学工程师, 2008(12)
  • [10]铝电解用金属基惰性阳极材料的开发与展望[J]. 郭峰. 粉末冶金材料科学与工程, 2007(03)

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低温铝电解Cu-Ni-Cr金属阳极性能研究
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