短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及ZrC陶瓷材料技术领域，具体涉及一种短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料及其制备方法。所述的短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料的制备方法，先以骨料、短切SiC纤维、炭黑、热固性酚醛树脂为原料，并加入分散剂，通过混炼、注塑成型、低温固化、高温素烧得到多孔含碳预制体；再以锆或锆硅合金为熔渗剂，对多孔含碳预制体进行高温熔渗烧结，得到纤维增韧超高温陶瓷管；最后在陶瓷前驱体的乙醇溶液中提拉镀膜，并高温陶瓷转化，得到短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料。本发明专利技术的短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料，具有多层结构、高强度、高韧性；本发明专利技术的制备方法实现了包壳材料的高效率、等成本制备。

【技术实现步骤摘要】
短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料及其制备方法
本专利技术涉及ZrC陶瓷材料
，具体涉及一种短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料及其制备方法。
技术介绍
随着核电技术的不断提高，压水堆核电站正朝着更高的安全性和更好的经济性的目标发展，作为反应堆最主要的部件之一，燃料组件的性能直接影响到反应堆的安全性和经济性。早期，包壳材料采用连续纤维陶瓷复合材料(CFCC)，由铝纤维和铝基体制成，然而其存在裂变气体能够穿过化合物、铝在辐照后强度大大降低的缺点，其在包壳材料领域的应用已不合时宜。通常的，压水堆燃料组件的包壳材料主要采用锆合金，但是，随着锆合金在对内辐照时间延长，其破损可能性增加，必须在燃料组件还有相当剩余反应性的情况下卸载，成本较高。目前，国外正在开展的碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiCf/SiC)作为包壳材料的研究，此种材料为多层结构，中间层为SiCf/SiC，管材内表面为致密SiC涂层，管外为致密SiC厚层，不仅保证了包壳材料的密封性，抗腐蚀性，同时具有较好的韧性和强度，是一种较为理想的的包壳材料。中国科学院宁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)以骨料、短切SiC纤维、炭黑、热固性酚醛树脂为原料，并加入分散剂，通过混炼、注塑成型、低温固化、高温素烧得到多孔含碳预制体；/n(2)以锆或锆硅合金为熔渗剂，对多孔含碳预制体进行高温熔渗烧结，得到纤维增韧超高温陶瓷管；/n(3)以陶瓷前驱体的乙醇溶液为溶胶，对纤维增韧超高温陶瓷管进行提拉镀膜、高温陶瓷转化，得到短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)以骨料、短切SiC纤维、炭黑、热固性酚醛树脂为原料，并加入分散剂，通过混炼、注塑成型、低温固化、高温素烧得到多孔含碳预制体；
(2)以锆或锆硅合金为熔渗剂，对多孔含碳预制体进行高温熔渗烧结，得到纤维增韧超高温陶瓷管；
(3)以陶瓷前驱体的乙醇溶液为溶胶，对纤维增韧超高温陶瓷管进行提拉镀膜、高温陶瓷转化，得到短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料。


2.根据权利要求1所述的短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，原料质量百分比为：



分散剂加入量为骨料、短切SiC纤维、炭黑总质量的2-5％。


3.根据权利要求1所述的短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，骨料为ZrC、SiC的一种或两种，粒径为D50＝0.5～5.0μm；
短切SiC纤维长度1-3mm；
热固性酚醛树脂为钡酚醛树脂、氨酚醛树脂、硼酚醛树脂的一种或多种；
分散剂为聚丙烯酸。


4.根据权利要求1所述的短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，混炼工艺为：开炼机采用加热带保温，混炼温度30-90℃，混炼时间6-12h；
注塑成型工艺为：注塑温度50-120℃，模具采用石墨材质，并置于真空装置中，真空度为0.1-1kPa。


5.根据权利要求1所述的短切碳化硅纤维增强ZrC多层包壳材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，低温固化工艺为：将注塑成型后的素坯与模具置于真空炉中，真空度为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：吴事江，林杨，李拯，杨焕顺，张合军，
申请(专利权)人：山东合创明业精细陶瓷有限公司，淄博星澳新材料研究院有限公司，山东亿莱盛新材料科技有限公司，淄博启明星新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37