[发明专利]核燃料包壳管及其制备方法

权利要求书

1.一种核燃料包壳管，其特征在于，所述核燃料包壳管的管壁由内到外依次为第一纤维增强陶瓷基复合材料层、第二纤维增强陶瓷基复合材料层和陶瓷层，所述第一纤维增强陶瓷基复合材料层由第一纤维预制体和填充于第一纤维预制体孔隙内的第一陶瓷基体组成；所述第二纤维增强陶瓷基复合材料层由第二纤维预制体和填充于第二纤维预制体孔隙内的第二陶瓷基体组成；所述第一纤维预制体由浸有树脂胶的纤维布卷绕成管后经固化-碳化而成，所述第二纤维预制体由浸有树脂胶的多束纤维束编织且缠绕于纤维布卷绕管的圆周上后经固化-碳化而成；所述纤维束的编织角为30°～60°。

2.根据权利要求1所述的核燃料包壳管，其特征在于，所述树脂胶包括环氧树脂胶或酚醛树脂胶。

3.根据权利要求1或2所述的核燃料包壳管，其特征在于，所述第一纤维增强陶瓷基复合材料层的厚度为300μm～800μm；所述第二纤维增强陶瓷基复合材料层的厚度为300μm～500μm，所述陶瓷层的厚度为100μm～300μm。

4.根据权利要求1或2所述 的核燃料包壳管，其特征在于，所述纤维布的纤维为碳纤维或碳化硅纤维；所述纤维束的纤维为碳纤维或碳化硅纤维；所述第一陶瓷基体为碳化硅陶瓷；所述第二陶瓷基体为碳化硅陶瓷。

5.根据权利要求1或2所述的核燃料包壳管，其特征在于，所述陶瓷层为碳化硅层。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的核燃料包壳管的制备方法，包括以下步骤：

（1）将浸有树脂胶的纤维布卷绕在圆柱芯模的外圆周上，形成第一纤维预制件中间体；将浸有树脂胶的纤维束编织且缠绕于第一纤维预制件中间体的外圆周上，形成第二纤维预制件中间体；固化后脱模，碳化，以形成第一纤维预制体和第二纤维预制体，得到核燃料包壳管坯；

（2）采用陶瓷先驱体浸渍裂解工艺，使步骤（1）所得的核燃料包壳管坯致密化，形成第一纤维增强陶瓷基复合材料层和第二纤维增强陶瓷基复合材料层，得到核燃料包壳中间管体；

（3）采用化学气相沉积工艺，在步骤（2）所得的核燃料包壳中间管体的外表面沉积陶瓷层，得到核燃料包壳管。

7.根据权利要求6所述的核燃料包壳管的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述碳化的温度为500℃～800℃，时间为0.5h～2h。

8.根据权利要求6所述的核燃料包壳管的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述陶瓷先驱体浸渍裂解重复次数为3～10次，陶瓷先驱体为低分子液态聚碳硅烷，裂解温度900℃～1200℃，保温时间为1h～3h。

9.根据权利要求6所述的核燃料包壳管的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积的气源为三氯甲基硅烷气，载气为氢气，稀释气体为氩气，温度为800℃～1200℃；时间为10h～40h，氢气体流量为100mL/min～250mL/min，氩气流量为100mL/min～300mL/min。