一种复合材料包壳管晶粒定向生长控制方法、复合材料包壳管及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料包壳管晶粒定向生长控制方法、复合材料包壳管及制备方法，包壳管包括纤维、界面层与SiC基体，SiC基体采用化学气相渗透CVI工艺制备得到；在采用化学气相渗透CVI工艺制备SiC基体的过程中，控制靠近界面层的SiC基体内定向生长形成取向单一的柱状晶SiC晶粒；定向生长控制方法为：以三氯甲基硅烷为先驱气体，在带界面层的包壳管预制件中沉积SiC基体时沉积多个炉段，从第一个炉段至最后一个炉段按照次序依次提高每个炉段的沉积气氛中三氯甲基硅烷的含量。本发明专利技术实现了靠近界面处的SiC基体晶粒的定向生长，得到了具有单一取向的柱状晶SiC晶粒，提高了整个复合材料包壳的力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核用复合材料包壳管，具体涉及一种连续纤维增韧的复合材料包壳管晶粒定向生长控制方法、复合材料包壳管及制备方法。

技术介绍

1、核动力反应堆正朝着更高运行温度、更长服役寿命的方向发展，反应堆堆芯是核动力反应堆的核心部件。目前，在现行技术下多采用zr合金作为商用核电轻水堆燃料元件的包壳材料，而zr合金包壳在1000摄氏度以上环境下高温强度低，难以满足长时间运行服役的要求。

2、sic复合材料(以下统称sic复合材料)作为新兴的战略性结构陶瓷材料，以sic纤维为第二增强相，增强sic基体，具有高比强度，高比模量，耐高温，耐辐照，良好高温稳定性等特点，同时由于纤维的引入改善了材料的韧性不足，裂纹敏感性高等缺点。在高温环境下sic复合材料机械性能下降较小，同时热膨胀系数较小，在高温下不会发生严重的变形，是潜力巨大的新一代核反应堆包壳材料。

3、sic复合材料通常以sic纤维或c纤维为第二增强相，增强sic基体，通过纤维编织、界面层沉积、基体致密化等多道工序制备而成。其中界面层常选用热解碳(pyc)以起到协调纤维与sic基体之间力、本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种复合材料包壳管晶粒定向生长控制方法，其特征在于，所述包壳管包括纤维、界面层与SiC基体，所述SiC基体采用化学气相渗透CVI工艺制备得到；

2.根据权利要求1所述的一种复合材料包壳管晶粒定向生长控制方法，其特征在于，在SiC基体沉积过程中，控制载气H2与三氯甲基硅烷的摩尔比为5:1～20:1，沉积6～10个炉段，每个炉段沉积时间为50～150h。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料包壳管晶粒定向生长控制方法，其特征在于，在SiC基体沉积过程中，控制载气H2与三氯甲基硅烷的摩尔比为8:1～12:1，沉积7～8个炉段，每个炉段沉积时间为80～100h。...

【技术特征摘要】

1.一种复合材料包壳管晶粒定向生长控制方法，其特征在于，所述包壳管包括纤维、界面层与sic基体，所述sic基体采用化学气相渗透cvi工艺制备得到；

2.根据权利要求1所述的一种复合材料包壳管晶粒定向生长控制方法，其特征在于，在sic基体沉积过程中，控制载气h2与三氯甲基硅烷的摩尔比为5:1～20:1，沉积6～10个炉段，每个炉段沉积时间为50～150h。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料包壳管晶粒定向生长控制方法，其特征在于，在sic基体沉积过程中，控制载气h2与三氯甲基硅烷的摩尔比为8:1～12:1，沉积7～8个炉段，每个炉段沉积时间为80～100h。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种复合材料包壳管晶粒定向生长控制方法，其特征在于，在sic基体沉积过程中，沉积温度为950～1200℃，沉积压力为400±100pa，载气流速h2：150～500ml/min，稀释h2流速：300～600ml/min，稀释ar流速：300～600ml/min。

5.根据权利要求1～3任一项所述的一种复合材料包壳管晶粒定向生长控制方法，其特征在于，在sic基体沉积过程中，沉积温度为950～1050℃，沉积压力为400±50pa，载气流速h2：300～400ml/min，稀释h2流...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞谦，李鸣，李刚，石浩江，陈招科，陈勇，孙超，龙绍军，喻冲，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：