[發(fā)明專利]核用碳化硅包殼快速連接方法、SiC包殼及其應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113185315B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳利翔;薛佳祥;廖業(yè)宏;任啟森;翟劍晗;張永棟;張顯生
• 申請（專利權(quán)）人: 嶺東核電有限公司;中廣核研究院有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: C04B37/00
• 分類號: C04B37/00;G21C21/02;G21C3/07
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44314
• 代理人: 林儉良;王少虹

1.一種核用碳化硅包殼快速連接方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、制備連接漿料；

其中，將連接材料和分散劑加入有機溶劑中，經(jīng)超聲分散均勻后形成連接漿料；所述連接材料包括陶瓷粉體、玻璃粉體、金屬粉體和前驅(qū)體中至少一種；

S2、將所述連接漿料均勻涂抹在SiC端塞和/或SiC包殼管的連接面上，將所述SiC端塞和SiC包殼管以連接面相對配合形成連接結(jié)構(gòu)；

S3、在保護氣氛下，將所述連接結(jié)構(gòu)升溫至100℃～300℃，保溫0.1-4h進行固化，所述SiC端塞和SiC包殼管之間的連接漿料固化形成連接層；

S4、對固化后的所述連接結(jié)構(gòu)進行電阻焊處理，使所述連接層致密化，將所述SiC端塞與SiC包殼管致密連接，形成SiC包殼；

電阻焊處理時的電阻焊電流為10000～30000A，機械加壓為0.1MPa～1 MPa，焊接時間為10s～60 s；

所述連接層的厚度為0.1μm～20μm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核用碳化硅包殼快速連接方法，其特征在于，所述連接材料和所述分散劑的比例為99.9wt%～99.5wt%：0.1wt%～0.5wt%。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核用碳化硅包殼快速連接方法，其特征在于，所述連接材料中，玻璃粉體占玻璃粉體和陶瓷粉體總粉體質(zhì)量的0～50%，金屬粉體占陶瓷粉體、玻璃粉體和金屬粉體總粉體質(zhì)量的0～50%，前驅(qū)體占陶瓷粉體、玻璃粉體、金屬粉體和前驅(qū)體總粉體質(zhì)量的0～50%。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核用碳化硅包殼快速連接方法，其特征在于， 所述陶瓷粉體為碳化硅、碳化鋯、碳化鈦、碳氮化鈦和氧化鋁中至少一種，其粉體粒徑為0.1μm～10μm；

所述玻璃粉體為SiO₂-Y₂O₃-Al₂O₃、SiO₂-Y₂O₃-MgO、CaO-Al₂O₃、CaO-Al₂O₃-SiO₂中至少一種；

所述金屬粉體為Ti、Zr、Nb、Al和Ni中至少一種，其粉體粒徑為0.1μm～10μm；

所述前驅(qū)體為聚碳硅烷、聚氧硅烷、聚硅氮烷中的至少一種，陶瓷產(chǎn)率為60 wt%～85wt%。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核用碳化硅包殼快速連接方法，其特征在于，所述連接材料還包括燒結(jié)助劑；所述燒結(jié)助劑在所述連接材料中的質(zhì)量百分比為1%～10%；

所述燒結(jié)助劑為Al₂O₃-Re₂O₃，其中Re為Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu；

所述燒結(jié)助劑中，Al₂O₃和Re₂O₃ 的比例為1wt%～99wt%：99 wt%～1wt%。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核用碳化硅包殼快速連接方法，其特征在于，所述分散劑為油酸、硬脂酸、蓖麻油中至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核用碳化硅包殼快速連接方法，其特征在于，所述有機溶劑為無水乙醇、丙酮、二甲苯、聚乙二醇中至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核用碳化硅包殼快速連接方法，其特征在于， 步驟S3和步驟S4的保護氣氛為氮氣、氬氣或真空。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的核用碳化硅包殼快速連接方法，其特征在于，步驟S3中，所述連接層的電阻率為10^-4Ω?cm～10^-1 Ω?cm；

步驟S4中，所述連接層在室溫下剪切強度為50MPa～150MPa，在1200℃高溫下的剪切強度為80MPa～200MPa；所述SiC包殼的漏率為0 ～1×10^-8 Pa·m³/s。