TiB2-TiC复相陶瓷因具有极高的熔点、超强的硬度和良好的高温力学性能被广泛用作耐磨结构件、装甲防护材料、涂层和切削工具等。此外,其优良的导电性、高温化学稳定性和较强的耐腐蚀能力,在铝电解阴极材料和铝化处理挥发舟等方面也有广泛的应用。然而,由于TiB2和TiC的熔点极高(3225℃和3067℃),烧结过程中自扩散系数低等特点,经常压烧结制得的材料开口孔隙度高达10～20%,力学性能较差；热压工艺虽然能提高材料的致密度,但制造成本昂贵,材料形状和尺寸容易受到模具限制,缺乏工业价值,因此开发具备工业应用价值的TiB2-TiC复相陶瓷势在必行。基于以上背景,本论文充分利用机械合金化前驱体内部结构特点,采用低温无压烧结制备致密的TiB2-TiC复相陶瓷,该工作无论对于突破热压束缚,制备异型件和大体积构件,还是摆脱特殊工艺需求均具有重要参考价值。目前,稀土电解槽结构仍然以阴、阳电极平行竖直布置为主,这种结构的电解槽在稀土生产实践中暴露出很多问题,如高能耗、高污染和高成本等,应用和推广潜没阴极式稀土电解槽可提高生产效率、降低能耗,减少环境污染等。TiB2-TiC复相陶瓷因具有优良的导电性、高温化学稳定性以及对金属液良好的润湿性而成为潜没阴极式电解槽极具竞争力的阴极材料。基于此,课题对制备的TiB2-TiC复相陶瓷进行了润湿性、抗腐蚀性和抗热震性等性能的研究,并探讨其在潜没阴极式钕电解槽上应用的可行性,为潜没阴极式电解槽阴极材料的选择提供科学依据。以Ti和B4C为原料,利用机械合金化方法制备TiB2-TiC复相陶瓷前驱体。在球磨过程中,混合粉末中Ti因为晶粒细化和内部应力增加,导致其衍射峰强度随着球磨时间的延长不断下降,B4C的衍射峰强度不断降低,甚至部分消失。产物相TiC在球磨18h后开始生成,TiB2在球磨24h后生成,产物衍射峰强度及含量均随着球磨时间的延长不断增加,球磨48h后的粉体粒径可达30～50nm。烧结温度对TiB2-TiC复相陶瓷的力学性能有重要的影响。随着温度的升高,TiB2-TiC复相陶瓷相对密度、硬度不断增加,抗弯强度和断裂韧性先增加后减小。获得TiB2-TiC复相陶瓷较好力学性能的实验条件为：粉体球磨48h,烧结温度为1800℃,保温时间为2h,其相对密度可达98.4%,抗弯强度高达487MPa,硬度值(HRA)为94.7,断裂韧性为5.83 MPa·m1/2。通过研究TiB2-TiC复相陶瓷相界面和显微结构可知,前驱体在陶瓷制备过程中更利于TiB2和TiC相间共格结构的形成,而且对于控制样品内部晶粒尺寸和促进TiB2棒状晶体的生长有重要的作用。NdF3-LiF-Nd203熔体在TiB2-TiC复相陶瓷上的润湿过程呈现出一个非平衡系统的特征,整个润湿过程在初期相当迅速,但当时间达到8min后,接触角随时间的延长缓慢降低,三相平衡时的接触角为14.8°,其润湿性符合潜没阴极式钕电解槽阴极材料的要求。TiB2-TiC复相陶瓷热膨胀系数是衡量材料的热稳定性好坏的重要指标之一,实验测得TiB2-TiC复相陶瓷的平均线膨胀系数为6.071×10-6/℃,表明TiB2-TiC复相陶瓷具有较好的抗热震能力,能够耐受电解槽多次热启动时的热震损伤；利用稳态导热法测量TiB2-TiC复相陶瓷的导热系数与温度的线性变化关系为λ=2.1788+0.00767T。采用电化学动电位极化曲线和高温静态浸没实验研究TiB2-TiC复相陶瓷在不同介质中的低温和高温腐蚀行为。极化曲线显示TiB2-TiC复相陶瓷在低温酸性、碱性和中性腐蚀液中均表现出钝化现象,但是产生的钝化膜是非致密的,它对溶液中的离子传输起着阻碍并非阻止作用。根据高温腐蚀介质中的特定元素Ti含量的变化得出TiB2-TiC复相陶瓷24h内在A1液中的平均腐蚀速率0.0003544 g-cm-2·h-1,35h内在NdF3-LiF-Nd2O3熔盐中的平均腐蚀速率为0.0041 g·cm-2.h-1。通过EDS和XRD分析腐蚀截面的元素和物相,得出腐蚀过程中基体与高温熔盐没有发生化学反应,高温熔体腐蚀TiB2-TiC复相陶瓷的主要途径是通过陶瓷内部的显气孔和晶界进行物理渗透。NdF3-LiF-Nd2O3体系的电导率随着温度的升高而增加。相同温度下,体系的电导率随Nd203含量的增加而降低,随LiF含量的增加而增大。以TiB2-TiC复相陶瓷为阴极材料设计潜没阴极式钕电解槽,并进行电解测试。在电解温度为1060℃,极距为40mmm的情况下可以获得比较稳定的槽电压,电解产物主要是金属钕,且金属钕中含Ti量为0.023%,符合国家标准。