[发明专利]一种多层包壳管及其制备方法

权利要求书

1.一种多层包壳管，其特征在于：包括金属Mo内层、具有Mo梯度含量的中间层以及SiC_f/SiC复合材料外层；

所述具有Mo梯度含量的中间层包括至少两层Mo-Si中间层、或至少两层Mo-SiC中间层、或至少一层Mo-Si中间层和至少一层Mo-SiC中间层；各个中间层的Mo所占摩尔分数由内侧向外侧逐渐降低。

2.根据权利要求1所述多层包壳管，其特征在于：

所述SiC_f/SiC复合材料外层由环向编织预制体内层与正交编织预制体外层构成，其中环向编织预制体内层厚度为0.1-0.2mm，正交编织预制体外层厚度为0.5-1mm；且所述SiC_f/SiC复合材料外层的界面为热解炭PyC界面。

3.根据权利要求2所述多层包壳管，其特征在于：

所述具有Mo梯度含量的中间层厚度为100-200μm；

其中，靠近金属Mo内层一侧的中间层Mo所占摩尔分数为95％-75％；

靠近SiCf/SiC复合材料外层一侧的中间层Mo所占摩尔分数为25％-5％。

4.根据权利要求3所述多层包壳管，其特征在于：

所述金属Mo内层的厚度为0.3-0.5mm。

5.权利要求1-4任一所述多层包壳管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)以体积分数为40％-70％的去离子水、体积分数为1％-5％的分散剂、体积分数为30％-50％的混合粉料为原料依次配置Mo所占摩尔分数不同且呈梯度的混合浆料，混合后分别球磨至形成均匀分散的悬浮液；

所述混合粉料由Mo-Si或者Mo-SiC构成；

2)在洁净Mo管材表面按照Mo所占摩尔分数由高到低的顺序依次涂敷相应的悬浮液，且每涂完一层，冷冻干燥12-24h；

3)在步骤2)得到的管材表面进行激光熔覆；

4)在步骤3)得到的管材表面环向编织1-2层SiC预制体；

5)以二甲苯为溶剂，聚碳硅烷(PCS)为溶质，配制质量分数为50％-70％的聚碳硅烷溶液，溶液搅拌至均匀，并将步骤4)得到的管材竖直浸入聚碳硅烷溶液中，以5-10mm/s的速度向上提拉该管材；

6)在步骤5)得到的管材表面正交编织3-5层SiC预制体；

7)在步骤6)得到的管材上沉积热解碳界面；

8)将步骤7)得到的管材外层SiC纤维预制体制成SiC_f/SiC复合材料，得到核燃料多层包壳管。

6.根据权利要求5所述多层包壳管的制备方法，其特征在于：

步骤3)中，所述激光熔覆的参数为：功率75-200w，扫描速度15-50mm/s。

7.根据权利要求5或6所述多层包壳管的制备方法，其特征在于：

步骤4)中，所述环向编织的参数为：SiC纤维线密度为100-200Tex，编织角度为0°，编织厚度为0.1-0.2mm，纤维体积分数为20％-50％。

8.根据权利要求7所述多层包壳管的制备方法，其特征在于：

步骤6)中，所述正交编织参数为：SiC纤维线密度为100-200Tex，编织角度为0°/90°，编织厚度为0.5-1mm，纤维体积分数为20％-50％。