本文是在前人工作的基础上，对铝电解槽内衬材料的导热性和渗透性进行了综合研究，尤其是阴极碳块的渗透性，对不同种阴极碳块的性能进行实验分析，为工业应用提供理论依据。 在工业铝电解槽上，内衬材料占有很重要的地位。内衬材料的导热性对铝电解槽的热量损失尤其重要，其导热系数是计算热平衡的重要数据之一。对于导热系数的测量方法有很多种，本文是在中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T059-91的基础上，设计做出了沸腾平板导热仪，通过测量已知导热系数的碳化硅砖的导热系数，检验系统测量误差，其误差小于8％；通过对同一试样的两个小试样进行平行测量，其相对偏差小于3％。利用此仪器对工业铝电解槽的筑炉及刨炉材料的导热系数进行了测定，得出了内衬材料导热系数的回归方程。 利用坩埚法对防渗料的抗渗性进行了研究，研究了防渗料的堆积密度及铝液对抗渗性的影响。研究发现，随着防渗料堆积密度的增大，防渗料的抗渗功能逐渐增强。捣实试样(密度为2.023g/cm<3>)防渗料与电解质接触的部分已经形成了一个薄层，此薄层下的防渗料成灰白色的松散状，电解质没有渗透下来，防渗料结壳与电解质层的界面清晰，结壳比较密实、规整。铝液能够使电解质对防渗料的湿润性得到改善，有利于电解质自然渗透到防渗料中，渗透量增多。 利用浸泡法和坩埚法对粘土质砖进行了抗渗性研究，利用X射线衍射法对工业上已经使用过的粘土质砖进行了分析。结果表明，粘土质耐火砖在高分子比(CR=5.0)的电解质中浸泡2h后，质量损失率是47.25％，而粘土质保温砖经90min的浸泡后完全溶解在电解质里。坩埚法实验中，耐火砖要比保温砖的抗渗性能好，但两种砖都不耐电解质渗透。这两种砖的耐电解质侵蚀深度都是随着时间的延长而加深。工业电解槽中，渗透到粘土质砖的物质中含有大量的NaF，粘土质砖中的莫来石变成了霞石。 利用双室电解槽研究了电极极性对渗透性的影响。研究发现，阴极室内的电解液面变化不明显，而阳极室的电解液面下降很大，阳极室内的电解质在电场力的作用下，穿过多孔的中间壁渗透到阴极室。随着电流密度的增大，阴阳极室的液面差增大。利用EDX分析发现，渗透到阴极壁中的元素含量要大于阳极壁中的含量。增大电流密度或提高分子比，两室的液面差增加，而添加剂氟化镁能够降低两室的液面差。研究了钠的产生途径，发现钠的析出是由化学反应和电化学反应共同作用的结果，电化学反应引起的渗透要强于化学反应的，并指出了本研究所发现的钠渗透机理。在研究电流密度、电解质组成对渗透性的影响时发现：电流密度越大，钠的渗入量越多；随着电解质的分子比增加，碳阴极中渗透的物质也增多，并且以氟化钠为主；加大氧化铝的含量使钠和电解质向碳阴极的渗透能力增强；而添加剂氟化镁能够减小钠和电解质向阴极的渗透。 研究了钠和电解质对不同石墨含量的阴极碳块的湿润性和渗透性的影响。阐明了碳钠化合物的形成机理。 在实验条件下，20mass％石墨质阴极碳块在电解质中渗透2h后，渗透深度达到了21mm，在非电解情况下其湿润角是随着时间的增加而减小，熔滴的寿命是4min30s；而30 mass％石墨质阴极碳块在2h内的渗透深度是6mm，湿润角是98°；75 mass％石墨质阴极碳块在电解质中2h内的渗透深度是15mm，湿润角随着时间的改变而逐渐减小，熔滴最后完全摊散在碳块上，熔滴寿命是6min10s；完全石墨质阴极碳块的渗透深度是3mm，湿润角是103.4°。从综合性能方面考虑，30 mass％石墨质阴极碳块很适合在工业上推广使用。 振动成型TiB<,2>复合层阴极由于TiB<,2>的网状结构和铝液对其良好的湿润性，能够有效的阻止钠和电解质的渗透。研究表明，TiB<,2>阴极中钠和电解质的渗透量很少，在相同的情况下，要少于完全石墨质阴极的渗透量。但由于TiB<,2>阴极价格昂贵，涂层或复合层制作工艺困难且不稳定等因素，对其工业应用不是很多，还需要进一步研究。