瓷層。
[0034]具體實(shí)施方法:
[0035]1.內(nèi)層的制備:
[0036]1)采用編織工藝，將碳纖維制成圓管狀的纖維預(yù)制體，尺寸為Φ0.9cmX 100cm ；
[0037]2)然后在碳纖維預(yù)制體上沉積一層熱解碳作為復(fù)合材料界面層；
[0038]3)采用PIP、CV1、RMI或其它致密化工藝，將碳纖維預(yù)制體制成Cf/SiC復(fù)合材料，厚度控制在50?200 μπι;
[0039]2.次內(nèi)層的制備:采用CVD工藝在內(nèi)層表面沉積一層厚度為100?300 μπι的致密SiC陶瓷層；
[0040]3.次外層的制備:
[0041]1)采用編織工藝，在次內(nèi)層外編織一層SiC纖維預(yù)制體；
[0042]2)然后在SiC纖維上沉積一層熱解碳作為復(fù)合材料界面層；
[0043]3)采用PIP、CV1、RMI或其它致密化工藝，將SiC纖維預(yù)制體制成SiCf/SiC復(fù)合材料，厚度控制在100?400 μ m ;
[0044]4.外層的制備:采用CVD工藝在次外層表面沉積一層厚度為100?300 μπι的致密SiC陶瓷層。
[0045]實(shí)施例2:選擇SiCf/SiC復(fù)合材料作為抗裂紋擴(kuò)展層的四層SiC基包殼管。SiC陶瓷的彈性模量為400?440GPa，而SiCf/SiC復(fù)合材料的模量為150?200GPa。因此裂紋很難通過(guò)SiCf/SiC復(fù)合材料層向SiC陶瓷層發(fā)生徑向擴(kuò)展，而且SiCf/SiC復(fù)合材料相對(duì)于陶瓷具有更好的韌性，能夠阻止裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)展，從而更好地保護(hù)了次內(nèi)層SiC陶瓷層。
[0046]具體實(shí)施方法:
[0047]1.內(nèi)層的制備:
[0048]1)采用編織工藝，將碳化硅纖維制成圓管狀的纖維預(yù)制體，尺寸為Φ0.9cmX 100cm ;
[0049]2)然后在碳化硅纖維預(yù)制體上沉積一層熱解碳作為復(fù)合材料界面層；
[0050]3)采用PIP、CV1、RMI或其它致密化工藝，將碳化硅纖維預(yù)制體制成SiCf/SiC復(fù)合材料，厚度控制在50?200 μ m ;
[0051]2.次內(nèi)層的制備:采用CVD工藝在內(nèi)層表面沉積一層厚度為100?300 μπι的致密SiC陶瓷層；
[0052]3.次外層的制備:
[0053]1)采用編織工藝，在次內(nèi)層外編織一層SiC纖維預(yù)制體；
[0054]2)然后在SiC纖維上沉積一層熱解碳作為復(fù)合材料界面層；
[0055]3)采用PIP、CV1、RMI或其它致密化工藝，將SiC纖維預(yù)制體制成SiCf/SiC復(fù)合材料，厚度控制在100?400 μ m ;
[0056]4.外層的制備:采用CVD工藝在內(nèi)層表面沉積一層厚度為100?300 μπι的致密SiC陶瓷層。
[0057]實(shí)施例3:選擇金屬鋯作為抗裂紋擴(kuò)展層的四層SiC基包殼管。SiC陶瓷的彈性模量為400?440GPa，而金屬鋯的彈性模量為88?lOOGPa。因此裂紋很難通過(guò)金屬鋯層向SiC陶瓷層發(fā)生徑向擴(kuò)展，而且金屬鋯相對(duì)于陶瓷具有更好的韌性，能夠阻止裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)展，從而更好地保護(hù)了次內(nèi)層SiC陶瓷層。
[0058]具體實(shí)施方法:
[0059]1.內(nèi)層的制備:采用CVD工藝制備金屬鋯管，尺寸為00.9cmX 100cm，厚度為100 ?500 μ m ;
[0060]2.次內(nèi)層的制備:
[0061]1)將鋯管表面清洗干凈并烘干；
[0062]2)然后在其外表面刷上一層SiC前驅(qū)體，在Ar氣氛圍下，900°C裂解1小時(shí)，形成一層SiC陶瓷層；
[0063]3)采用CVD工藝在外表面致密的SiC陶瓷層，厚度控制在100?200 μ m ;
[0064]3.次外層的制備:
[0065]1)采用編織工藝，在次內(nèi)層外編織一層SiC纖維預(yù)制體；
[0066]2)然后在SiC纖維上沉積一層熱解碳作為復(fù)合材料界面層；
[0067]3)采用PIP、CV1、RMI或其它致密化工藝，將SiC纖維預(yù)制體制成SiCf/SiC復(fù)合材料，厚度控制在100?400 μ m ;
[0068]4.外層的制備:采用CVD工藝在內(nèi)層表面沉積一層厚度為100?300 μπι的致密SiC陶瓷層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具備抗裂紋擴(kuò)展能力的核燃料包殼管的結(jié)構(gòu)，包括二層或三層的Sic基核燃料包殼管，其特征在于:將Sic基核燃料包殼管的內(nèi)層作為次內(nèi)層結(jié)構(gòu)，在次內(nèi)層的內(nèi)部引入一層抗裂紋擴(kuò)展層作為內(nèi)層結(jié)構(gòu)，形成三層或四層的SiC基核燃料包殼管；所述引入的內(nèi)層結(jié)構(gòu)材料模量要低于次內(nèi)層SiC材料的模量的低模量的抗輻照材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具備抗裂紋擴(kuò)展能力的核燃料包殼管的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述引入一層抗裂紋擴(kuò)展層作為內(nèi)層結(jié)構(gòu)的厚度為50?200 μπι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述具備抗裂紋擴(kuò)展能力的核燃料包殼管的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述低模量的抗輻照材料為耐高溫的纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料、金屬或無(wú)機(jī)非金屬材料。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述具備抗裂紋擴(kuò)展能力的核燃料包殼管的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料中的纖維選擇碳纖維或碳化硅纖維。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述具備抗裂紋擴(kuò)展能力的核燃料包殼管的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料中的陶瓷基體選擇碳、碳化硅、碳化鋯或MAX相基體。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述具備抗裂紋擴(kuò)展能力的核燃料包殼管的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬材料包括鋯、ODS鋼、鉭、鉬、鈮或FeCrAl。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述具備抗裂紋擴(kuò)展能力的核燃料包殼管的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述無(wú)機(jī)非金屬材料包括MAX相陶瓷或ZrC陶瓷。8.一種制備權(quán)利要求1?6所述任一項(xiàng)具備抗裂紋擴(kuò)展能力的核燃料包殼管的結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于步驟如下: 步驟1:選擇低于次內(nèi)層SiC材料的模量的低模量的抗輻照材料作為內(nèi)層管體，內(nèi)層管體的厚度為50?200 μπι; 步驟2:采用CVD工藝在內(nèi)層管體表面沉積一層致密SiC陶瓷層； 步驟3:在致密SiC陶瓷層外編織一層SiC纖維預(yù)制體，在SiC纖維預(yù)制體上沉積一層熱解碳作為復(fù)合材料界面層，采用PIP、CV1、RMI或其它致密化工藝，將SiC纖維預(yù)制體制成SiCf/SiC復(fù)合材料； 當(dāng)核燃料包殼管為四層結(jié)構(gòu)時(shí)，采用CVD工藝在次外層表面沉積一層致密SiC陶瓷層。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具備抗裂紋擴(kuò)展能力的核燃料包殼管的結(jié)構(gòu)及制備方法，包括二層或三層的SiC基核燃料包殼管，其特征在于：將SiC基核燃料包殼管的內(nèi)層作為次內(nèi)層結(jié)構(gòu)，在次內(nèi)層的內(nèi)部引入一層抗裂紋擴(kuò)展層作為內(nèi)層結(jié)構(gòu)，形成三層或四層的SiC基核燃料包殼管；所述引入的內(nèi)層結(jié)構(gòu)材料模量要低于次內(nèi)層SiC材料的模量的低模量的抗輻照材料。本發(fā)明的三層或四層的SiC基核燃料包殼管，可以達(dá)到防止核燃料包殼管內(nèi)壁的SiC陶瓷層中出現(xiàn)裂紋的效果。
【IPC分類】G21C3/07, G21C21/02
【公開號(hào)】CN105405474
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510732116
【發(fā)明人】王一光, 周浩, 成來(lái)飛, 張立同, 李曉強(qiáng)
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年11月2日