吕晓军，孙启东，陈昌，李劼

（中南大学冶金与环境学院，湖南长沙，410083）

铝电解槽是一种多相多场交互作用下的大型复杂高温电化学反应器，且槽内涉及多种材料间的相互接触以及接触界面之间的电场-热场-应力场等传递，直接影响着铝电解槽运行的稳定性与技术经济指标。如在阴极炭块燕尾槽内，存在着炭块-钢棒糊-钢棒3种材料的接触，主要起传导电流的作用，过高的接触电阻不仅会引起不必要的能耗，而且会影响接触面上的电流分布，进而影响温度场；而温度变化会反过来通过材料的热膨胀性能影响界面应力及接触压力分布，不仅影响阴极使用寿命，而且还会改变接触面上“导电斑”以及接触电阻分布。因而，深入了解炭块-钢棒糊-钢棒界面接触状态，不仅有利于延长阴极使用寿命，而且可以为降低阴极电压降实现节能提供理论指导。

关于阴极接触电阻，国内外学者开展了相关研究：RICHARD[1-3]研究认为，铝电解槽阴极平均接触电阻要比阳极接触电阻高得多，阴极接触电阻所造成的额外成本更加巨大，同时也存在巨大的节能潜力；李鸿道等[4]认为，随着电解槽运行时间增长，阴极炭块与钢棒间的接触会由于电解质及钠元素的渗入而发生劣化，引起接触电阻的升高；BRASSARD 等[5]结合实验与仿真，研究了阴极钢棒槽内磷生铁裂化过程，并分析了由此引起的阴极电压降（CVD）变化；ULISES等[6]采用数值模拟方法，研究了电解槽大修母线转接时旁路接头的接触应力分布，并考虑了材料的热膨胀及接触表面的粗糙度及硬度；……