纯钒制备及其性能

采用热等静压(HIP)技术制备纯钒,利用材料试验机、OM、SEM、TEM和TGA等测试纯钒的力学性能并观察其拉伸断口形貌、进行热重分析。结果表明:热等静压温度在1250℃以上可以实现全致密化;随温度的升高,抗拉强度、屈服强度均先降低后增加,延伸率及断面收缩率呈相反趋势变化,在1250℃综合性能最佳,抗拉强度、屈服强度分别为701,634MPa,延伸率为22.4%;断口形貌表现出滑断、微孔聚集等不同的断裂方式,不同温度制备的纯钒试样晶粒大小没有显著变化,均观察到板条马氏体组织存在;氧化行为符合抛物线规律,活化能为118kJ/mol。

纯钒的动态压缩力学性能实验研究

为研究纯钒在常温下的动态压缩力学性能,采用霍普金森压杆(SHPB)对其进行应变率效应实验并采用应变冻结法对其进行应变累积实验,给出纯钒在常温下的动态压缩应力应变曲线,研究应变历史对材料性能的影响,并与电弧熔炼钒合金进行比较,结果表明:在应变率为4 430 s-1时,纯钒的流变应力为564 MPa,比应变率810 s-1时的437 MPa提高29%,纯钒具有明显的应变率效应;应变历史虽然对纯钒有影响,但其影响并不强烈;电弧熔炼钒合金的强度远高于纯钒。

热等静压纯钒性能研究

采用热等静压技术（HIP）制备纯钒,利用动态拉伸,扫描电镜（SEM）、金相（OM）及TGA测试分析材料的动态损伤行为、焊接性能及高温氧化性能。结果表明动态拉伸应变率在100~1200s-1范围内,极限拉伸强度σb在400~700MPa且随应变率增加而呈下降的趋势;焊后漏率约为1×10-9Pa.m3/s,晶粒没有明显长大,焊池越深气孔明显减小;高温氧化符合抛物线规律,氧化激活能118kJ/mol,高温环境下易形成粉状腐蚀。

纯钒在冲击加载下的动态拉伸断裂和弹性波衰减特性

利用平板撞击和激光干涉测速技术,实验研究了国产热等静压纯钒在压力5.2～9.0 GPa、拉伸应变率0.47×10~5～1.19×10~5s^(-1)冲击加载下的层裂特性。结果表明:国产热等静压纯钒具有较强的抗动态拉伸断裂能力,其层裂强度在4.0～5.3 GPa范围,明显高于相似加载条件下文献给出的熔炼钒结果,这主要与热等静压加工工艺下纯钒杂质含量更低、内缺陷更少有关;同时,纯钒层裂强度对冲击压力和拉伸应变率均比较敏感。此外,对弹塑性加载速度剖面的分析发现:在6 mm样品厚度范围,纯钒的弹性波幅值随样品厚度增大而减小,雨贡纽弹性极限随样品厚度的衰减规律较好地满足指数关系σ_(HEL)=3.246 (h_s/h_0)^(-0.386),h_0为单位长度。

注氘纯钒中位错环的原位观察

研究了室温注氘纯钒在电子辐照下位错环的变化。纯钒室温注氘后分别在500,550℃通过超高压透射电子显微镜(HVEM)观察分析了在电子辐照下的微观结构变化。结果表明:500℃电子辐照时,位错环没有明显的变化;在550℃时效后形成的位错环尺寸比500℃略有增加,在550℃继续进行电子辐照,位错环在尺寸和密度上同样没有变化。与纯铁相比,纯钒中的缺陷团簇在辐照下的稳定性更高。

纯钒的高温力学性能及断口特征

采用热等静压法制备了纯钒样品,测试了纯钒在700～1100℃下的高温力学性能,分析了高温拉伸样品的断口形貌、金相组织。结果表明,随温度的升高,纯钒的强度及韧性均呈下降趋势。700～800℃,纯钒具有较好的高温强度及韧性,断口为韧性特征;900～1100℃,纯钒的力学性能急剧恶化,断口上出现了大量的解理面及一定的由高温蠕变导致的韧性沿晶,呈现出韧脆断共存的微观形貌;温度升高,解理面有长大趋势。