摘要：碳化硅（SiC）复合包壳具有优异的高温性能、抗辐照性能和耐腐蚀性能，是核反应堆燃料包壳管的理想候选材料。然而，其性能高度依赖于预制体结构的优化设计，而不同预制体结构制备的包壳材料其微观组织与力学性能的关联规律缺乏系统研究；如何通过预制体结构设计来平衡材料的致密化效率与力学性能仍是一个技术难点。本研究通过对比三种预制体结构（±45°双层缠绕结构、45°双层编织结构、30°三层编织结构）SiCf/SiC复合包壳的制备过程与性能特征，研究预制体结构对材料性能的影响规律，为核用SiC复合包壳材料的结构设计与性能优化提供理论依据：在相同沉积时间内，编织角较小的碳化硅包壳增重最快，沉积速率最高；而缠绕结构的包壳因表层致密易封孔，增重和沉积速率均最慢。受CVI工艺影响，三种SiC复合包壳内部均存在大量孔隙，特别是编织结构样品中出现较长的层间裂纹或大孔隙，破坏了纤维与纤维、纤维与基体之间的连续性，导致拉伸强度和径向压溃强度低于缠绕结构；此外，本研究证实，编织角度的增加与周向纤维体积分数的提高、孔径尺寸的减小以及单位孔面积的减少有关，增加编织角度可有效改善SiC包壳环向强度。
文章目录
1 实验材料及方法
1.1 不同结构包壳管制备
1.2 结构表征及性能分析
2 结果与讨论
2.1 预制体结构对SiC复合包壳致密化过程的影响
2.2 不同预制体结构SiC复合包壳成分及微观结构研究
2.3 预制体结构对SiC复合包壳力学性能的影响
3 结 论
