SiC制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
SiC复合包壳及其成型方法


[0001]本专利技术涉及核燃料
，尤其涉及一种
SiC
复合包壳及其成型方法
。

技术介绍

[0002]碳化硅
(SiC)
具有高熔点
、
耐腐蚀
、
抗中子辐照
、
低中子吸收截面以及高温下与水反应产氢率低等特点，因此，
SiC
f
/SiC
复合包壳作为有望取代现有
Zr
合金的新型包壳候选材料
。
为了解决
SiC
固有脆性，可通过
SiC
纤维增强型
SiC(SiC
f
/SiC)
复合材料提高其韧性
。
[0003]目前，针对
SiC
陶瓷的成型方式主要通过模压成型后，再进行高温致密化烧结
。
模压成型包括陶瓷粉末干压成型
、
陶瓷粉末冷等静压成型
、
陶瓷浆料剂出成型等
。
高温致密化烧结包括无压烧结
、
气压烧结
、
热压烧结等烧结方式
。
然而，以上的成型和烧结方式只适合制备质地均匀或者存在一定梯度的陶瓷基材料
。SiCf/SiC
复合材料需要将连续长
SiC
纤维以一定规律在
SiC
基体中分布，尤其是
SiC
包壳还具备薄壁
、
大长径比以及长尺寸
(
～
4m)
的特性，进一步加大了其制备难度
。
[0004]综上可知，现有的
SiC
陶瓷成型和烧结工艺无法满足具有中孔
、
大长径比
、
各向异性以及多层结构的
SiC
复合包壳管材的制备
。
因此，迫切需要开发一种满足
SiC
复合包壳的成型制备方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种能够满足
SiC
复合包壳长尺寸
、
大长径比要求的
SiC
复合包壳成型方法及制成的
SiC
复合包壳
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种
SiC
复合包壳成型方法，包括以下步骤：
[0007]S1、
提供金属芯模；
[0008]S2、
在所述金属芯模的表面制备
SiC
复合层；
[0009]所述
SiC
复合层包括经过增密的
SiC
纤维编织层
、
复合在所述
SiC
纤维编织层上的第一
SiC
层；
[0010]S3、
通过酸腐蚀处理将所述金属芯模去除，所述
SiC
复合层形成管状的
SiC
复合包壳
。
[0011]优选地，所述金属芯模的材料包括锆
、
铌
、
钼
、
钨
、
钽
、
铁铬铝
、
不锈钢中至少一种
。
[0012]优选地，所述金属芯模为管状结构，其壁厚为
0.1mm
～
2mm
，外径为
7.4mm
～
7.9mm。
[0013]优选地，步骤
S1
中，所述金属芯模通过卷管
、
钻孔
、
扩孔
、
轧制
、
拉拔中至少一种方式制成
。
[0014]优选地，所述金属芯模外表面的粗糙度为
0.03
μ
m
～
3.0
μ
m。
[0015]优选地，步骤
S2
中，所述
SiC
复合层的制备方式如下：
[0016]使用
SiC
纤维在所述金属芯模的表面上进行编织，形成
SiC
纤维编织层；对所述
SiC
纤维编织层进行增密处理，最后在增密后的所述
SiC
纤维编织层上制备第一
SiC
层
。
[0017]优选地，所述第一
SiC
层的制备方法包括化学气相沉积
、
高温烧结
、
物理气相传输中至少一种
。
[0018]优选地，步骤
S2
中，所述
SiC
复合层还包括第二
SiC
层，所述第二
SiC
层形成在所述金属芯模的表面上，所述
SiC
纤维编织层复合在所述第二
SiC
层上
。
[0019]优选地，步骤
S2
中，所述
SiC
复合层的制备方式如下：
[0020]先在所述金属芯模的表面上制备第二
SiC
层，使用
SiC
纤维在所述第二
SiC
层的表面上进行编织，形成
SiC
纤维编织层；对所述
SiC
纤维编织层进行增密处理，最后在增密后的所述
SiC
纤维编织层上制备第一
SiC
层
。
[0021]优选地，所述第一
SiC
层
、
第二
SiC
层的制备方法分别包括化学气相沉积
、
高温烧结
、
物理气相传输中至少一种
。
[0022]优选地，所述
SiC
纤维编织层的编织包括
2D
编织
、2.5D
编织
、3D
编织中至少一种
。
[0023]优选地，所述
SiC
纤维编织层中，
SiC
纤维束编织的交叉角度为
10
°
～
90
°
。
[0024]优选地，步骤
S2
中，所述
SiC
复合层的外径为
9.5mm
～
10.0mm
，长度为
1000mm
～
4000mm。
[0025]优选地，步骤
S3
中，所述酸腐蚀处理采用的酸洗液包括硝酸
、
盐酸
、
硫酸
、
氢氟酸中至少一种
。
[0026]本专利技术还提供一种
SiC
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
SiC
复合包壳成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
提供金属芯模；
S2、
在所述金属芯模的表面制备
SiC
复合层；所述
SiC
复合层包括经过增密的
SiC
纤维编织层
、
复合在所述
SiC
纤维编织层上的第一
SiC
层；
S3、
通过酸腐蚀处理将所述金属芯模去除，所述
SiC
复合层形成管状的
SiC
复合包壳
。2.
根据权利要求1所述的
SiC
复合包壳成型方法，其特征在于，所述金属芯模的材料包括锆
、
铌
、
钼
、
钨
、
钽
、
铁铬铝
、
不锈钢中至少一种
。3.
根据权利要求1所述的
SiC
复合包壳成型方法，其特征在于，所述金属芯模为管状结构，其壁厚为
0.1mm
～
2mm
，外径为
7.4mm
～
7.9mm。4.
根据权利要求3所述的
SiC
复合包壳成型方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述金属芯模通过卷管
、
钻孔
、
扩孔
、
轧制
、
拉拔中至少一种方式制成
。5.
根据权利要求1所述的
SiC
复合包壳成型方法，其特征在于，所述金属芯模外表面的粗糙度为
0.03
μ
m
～
3.0
μ
m。6.
根据权利要求1所述的
SiC
复合包壳成型方法，其特征在于，步骤
S2
中，所述
SiC
复合层的制备方式如下：使用
SiC
纤维在所述金属芯模的表面上进行编织，形成
SiC
纤维编织层；对所述
SiC
纤维编织层进行增密处理，最后在增密后的所述
SiC
纤维编织层上制备第一
SiC
层；所述第一
SiC
层的制备方法包括化学气相沉积
、
高温烧结
、
物理气相传输中至少一种
。7.
根据权利要求1所述的
SiC

【专利技术属性】
技术研发人员：薛佳祥，吴利翔，廖业宏，杨荣坤，卢志威，李云，
申请(专利权)人：岭东核电有限公司，
类型：发明
国别省市：