[發明專利]核燃料包殼管及其制備方法

有效

• 申請號: 201710552537.2
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107686364B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 周新貴;黎暢;殷劉彥;王洪磊;余金山
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/565;C04B35/64;C04B41/87;G21C3/07;G21C21/00
• 代理公司: 43008 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 張鮮

1.一種核燃料包殼管，其特征在于，所述核燃料包殼管的管壁由內到外依次為第一纖維增強陶瓷基復合材料層、第二纖維增強陶瓷基復合材料層和陶瓷層，所述第一纖維增強陶瓷基復合材料層由第一纖維預制體和填充于第一纖維預制體孔隙內的第一陶瓷基體組成；所述第二纖維增強陶瓷基復合材料層由第二纖維預制體和填充于第二纖維預制體孔隙內的第二陶瓷基體組成；所述第一纖維預制體由浸有樹脂膠的纖維布卷繞成管后經固化-碳化而成，所述第二纖維預制體由浸有樹脂膠的多束纖維束編織且纏繞于纖維布卷繞管的圓周上后經固化-碳化而成；所述纖維束的編織角為30°～60°。

2.根據權利要求1所述的核燃料包殼管，其特征在于，所述樹脂膠包括環氧樹脂膠或酚醛樹脂膠。

3.根據權利要求1或2所述的核燃料包殼管，其特征在于，所述第一纖維增強陶瓷基復合材料層的厚度為300μm～800μm；所述第二纖維增強陶瓷基復合材料層的厚度為300μm～500μm，所述陶瓷層的厚度為100μm～300μm。

4.根據權利要求1或2所述 的核燃料包殼管，其特征在于，所述纖維布的纖維為碳纖維或碳化硅纖維；所述纖維束的纖維為碳纖維或碳化硅纖維；所述第一陶瓷基體為碳化硅陶瓷；所述第二陶瓷基體為碳化硅陶瓷。

5.根據權利要求1或2所述的核燃料包殼管，其特征在于，所述陶瓷層為碳化硅層。

6.一種如權利要求1～5任一項所述的核燃料包殼管的制備方法，包括以下步驟：

（1）將浸有樹脂膠的纖維布卷繞在圓柱芯模的外圓周上，形成第一纖維預制件中間體；將浸有樹脂膠的纖維束編織且纏繞于第一纖維預制件中間體的外圓周上，形成第二纖維預制件中間體；固化后脫模，碳化，以形成第一纖維預制體和第二纖維預制體，得到核燃料包殼管坯；

（2）采用陶瓷先驅體浸漬裂解工藝，使步驟（1）所得的核燃料包殼管坯致密化，形成第一纖維增強陶瓷基復合材料層和第二纖維增強陶瓷基復合材料層，得到核燃料包殼中間管體；

（3）采用化學氣相沉積工藝，在步驟（2）所得的核燃料包殼中間管體的外表面沉積陶瓷層，得到核燃料包殼管。

7.根據權利要求6所述的核燃料包殼管的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，所述碳化的溫度為500℃～800℃，時間為0.5h～2h。

8.根據權利要求6所述的核燃料包殼管的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，所述陶瓷先驅體浸漬裂解重復次數為3～10次，陶瓷先驅體為低分子液態聚碳硅烷，裂解溫度900℃～1200℃，保溫時間為1h～3h。

9.根據權利要求6所述的核燃料包殼管的制備方法，其特征在于，所述化學氣相沉積的氣源為三氯甲基硅烷氣，載氣為氫氣，稀釋氣體為氬氣，溫度為800℃～1200℃；時間為10h～40h，氫氣體流量為100mL/min～250mL/min，氬氣流量為100mL/min～300mL/min。