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0绪论1

参考文献17

1 Ti/Al层状复合材料研究现状与材料模拟22

1.1 Ti/Al层状复合材料研究背景22

1.2 Ti/Al二元相图及金属间化合物23

1.3 Ti/Al复合材料的界面位相关系25

1.4 Ti/Al层状复合材料的制备26

1.4.1 固-固复合法27

1.4.2 液-固复合法32

1.4.3 表面工程技术33

1.5 电极的电化学反应过程分析35

1.5.1 电极催化性能的表征37

1.5.2 电极催化性能的影响因素37

1.6 材料计算模拟原理与方法40

1.6.1 材料计算模拟的发展40

1.6.2 材料计算模拟的方法41

1.6.3 第一性原理计算理论41

1.6.4 材料计算模拟软件包47

参考文献48

2 Ti/Al层状复合电极材料的制备与性能表征方法55

2.1 Ti/Al层状复合电极材料的设计与意义55

2.1.1 Ti/Al层状复合电极材料的结构设计55

2.1.2 Ti/Al层状复合电极材料的设计理论依据56

2.2 Ti/Al层状复合电极材料的制备60

2.2.1 实验材料与设备60

2.2.2 实验方案62

2.2.3 电极基体材料的制备65

2.2.4 表面活性涂层的制备68

2.3 样品的表征与分析测试方法71

2.3.1 表面形貌分析71

2.3.2 表面成分结构分析72

2.3.3 三点弯曲性能测试72

2.3.4 材料的电化学性能测试73

2.3.5 电阻率的测试77

2.3.6 阳极中试78

参考文献79

3复合电极基体材料的制备与性能研究81

3.1 Ti/Al层状复合材料的界面组织形貌的测试与分析研究81

3.1.1 不同的焊接温度对复合材料界面组织的影响81

3.1.2 不同的制备工艺参数对复合材料界面组织的影响85

3.2 Ti/Al层状复合材料结合界面物相的分析88

3.2.1 结合界面的XRD测试分析88

3.2.2 Ti/Al复合材料界面高分辨透射电镜（HRTEM）分析研究89

3.2.3 Ti/Al复合材料界面扩散层与基体材料的位相关系研究93

3.3 Ti/Al层状复合材料的力学性能研究95

3.4 Ti/Al层状复合材料的导电性能研究97

3.5 Ti/Al层状复合材料的电化学性能研究98

3.5.1 不同焊接温度对电极电化学性能的影响98

3.5.2 不同焊接压力对电极电化学性能的影响100

3.6 Ti板与Al板不同的厚度对Ti/Al复合电极材料电化学性能影响101

3.6.1 Ti板厚度不变，Al板厚度变化对Ti/Al复合电极材料电化学性能影响101

3.6.2 Al板厚度不变，Ti板厚度变化对Ti/Al复合电极材料电化学性能影响103

3.7 本章小结104

参考文献104

4 Ti/Al层状复合材料结合界面物相的第一性原理计算106

4.1 研究方法与相关理论106

4.2 计算机硬件及系统配置110

4.3 Ti-Al金属间化合物的第一性原理研究110

4.3.1 钛-铝金属间化合物的晶体结构及计算方法110

4.3.2 钛-铝金属间化合物的电子结构112

4.3.3 钛-铝金属间化合物的布局分布127

4.3.4 钛-铝金属间化合物的电导132

4.3.5 钛-铝金属间化合物的热力学性质132

4.3.6 Ti-Al金属间化合物不同压力下的结构和力学性能138

4.4 Ti/Al复合材料的结合界面的第一性原理研究145

4.4.1 界面结合能145

4.4.2 界面电子结构147

4.5 本章小结149

参考文献149

5电极材料表面活性涂层的制备与性能研究152

5.1 稀贵金属氧化涂层的研究152

5.1.1 稀贵金属活性涂层制备工艺过程的确定153

5.1.2 其他活性组元的添加160

5.2 廉价金属氧化物涂层的研究169

5.2.1 电沉积β-PbO2的热力学分析169

5.2.2 Pb-H2O的电位-pH值图170

5.2.3 不同电流密度对活性涂层的影响173

5.2.4 不同电镀液温度对活性涂层的影响178

5.3 本章小结182

参考文献183

6 Ti/Al层状复合电极模拟生产试验185

6.1 引言185

6.2 阳极扩大试验设计186

6.3 中试试验结果187

6.3.1 电沉积Ni过程中槽电压对比187

6.3.2 电沉积Ni过程中阴极Ni析出量对比188

6.3.3 电沉积Ni过程中电流效率（η）对比189

6.3.4 电沉积Ni过程中电能单耗（W）的变化191

6.3.5 电沉积金属Ni阴极析出产品品质对比192

6.3.6 腐蚀速率194

6.4 Ti/Al层状复合电极节能效果及节能机理讨论194

6.4.1 基体材料结构改变与阳极的节能机理195

6.4.2 阳极表面β-PbO2活性层改善与阳极的节能机理196

6.5 Ti/Al复合电极基体导电性和电流传输方式研究196

6.5.1 复合电极电流传输方式机理196

6.5.2 复合极板板厚变化对其导电性的影响199

6.6 Ti/Al层状复合电极材料产业化应用前景201

6.7 本章小结202

7 Al/TiB2复合电极材料的制备与性能研究203

7.1 Al/TiB2复合电极的研究203

7.1.1 金属陶瓷TiB2中间过渡层的制备203

7.1.2 测试方案207

7.1.3 具有金属陶瓷中间过渡层的复合电极的制备过程207

7.2 Al/TiB2复合电极材料的制备性能初探210

7.2.1 Al/TiB2材料的复合界面以及表面涂层微观结构210

7.2.2 Al/TiB2复合电极材料的电化学性能211

7.3 Al/TiB2复合电极材料的中间层制备方法研究212

7.3.1 复合电极材料的结合界面研究212

7.3.2 复合电极材料电阻率的测试214

7.3.3 复合电极材料的电化学性能215

7.4 Al/TiB2复合电极材料的中间层制备工艺参数研究216

7.4.1 复合电极材料结合界面的微观形貌217

7.4.2 复合电极材料电阻率的测试220

7.4.3 复合电极材料电化学性能的测试221

7.4.4 复合电极材料理论使用寿命的测试225

7.5 复合电极材料表面电势分布的研究227

7.6 试验结果的分析与讨论228

7.6.1 Al与TiB2之间润湿角的计算229

7.6.2 电化学性能分析讨论231

7.6.3 新型复合电极材料表面反应过程的研究237

7.6.4 新型复合电极材料中电流传输方式的研究240

7.7 本章小结242

参考文献243