一种适用于SiC复合材料的焊接钎料的制作方法

一种适用于sic复合材料的焊接钎料
技术领域
1.本发明属于新型核包壳材料制造技术领域，具体涉及一种适用于sic复合材料的焊接钎料。


背景技术：

2.sicf/sic复合材料具有诸多优点，如较小的中子吸收截面、良好的化学稳定性、可经受较高的燃料燃耗及高温、非持续的辐照生长以及低的诱导活化性和衰变热，且sic在核废物中可长期保持稳定，因而sicf/sic复合材料在严重事故(超出设计基准)下可提供优异的被动安全特性，成为极具潜力的第四代核反应堆包壳材料。在20世纪90年代，关于sic基复合材料应用于轻水堆燃料包壳和堆芯结构材料的构想就已提出。然而，直到近10年，针对sic基复合材料用作包壳材料的可行性才被重新提上议程并开展了大量研究工作。
3.目前，传统核电强国均在碳化硅包壳领域开展研发，在sicf/sic复合包壳管制备过程中，包壳管与端塞间连接是一项关键技术，现有连接技术包括金属焊接、扩散、玻璃陶瓷连接等几种方式。金属焊接是较为实用的连接方式，其中焊接钎料的选择至关重要，目前用于陶瓷连接的钎料种类较多，已报道的公开专利中，钎料包括金属钛、多元高熵合金、稀土共晶元素等，本发明采用的焊接钎料元素，考虑了抗辐照及规避原则，结合相图分析、热力学分析及润湿性分析，并通过界面物相分析，研发了一种适用于碳化硅复合包壳与端塞连接的钎料，采用该钎料连接后具有较高的高温强度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种适用于sic复合材料的焊接钎料，为sic复合材料包壳管与端塞的连接封装提供条件。
5.为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
6.一种适用于sic复合材料的焊接钎料，按照质量百分比由以下组分组成： ni50-70％、cr30-35％、hf5-15％。
7.1)按钎料配比对各组成元素称重，然后混合均匀；
8.2)将钎料均匀的涂于端塞与包壳之间；
9.3)将钎料加热，使所有元素熔化并实现合金化；
10.4)熔融的钎料使包壳和端塞充分润湿；
11.5)钎料凝固后，端塞与包壳实现连接。
12.ni50％、cr35％、hf15％。
13.ni60％、cr30％、hf10％。
14.ni65％、cr30％、hf5％。
15.3)将钎料加热至1480℃。
16.3)将钎料加热至1400℃。
17.3)将钎料加热至1350℃。
18.本发明所取得的有益效果为：
19.本发明研制了一种碳化硅包壳与碳化硅端塞连接的专用钎料，该钎料组成元素在抗辐照及规避原则的前提下，实现了碳化硅包壳与碳化硅端塞连接，连接强度大于120mpa，为新一代碳化硅包壳材料的研制和应用提供技术基础和保障。
具体实施方式
20.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
21.本发明涉及一种专用钎料，包括钎料的元素及比例，所述的主要成分按照质量百分比由以下组分组成：ni50-70％、cr30-35％、hf5-15％。采用ni-cr-hf 配制的活性钎料，可实现钎料在碳化硅表面的充分润湿及铺展，形成致密的界面反应层，在一定温度下实现碳化硅复合材料包壳与碳化硅端塞的致密连接，反应层物相为(sic/sic)/hfc+crsi2+crhfsi2+hf2ni3si4+(ni,cr)/sic，连接后在 600℃下轴向拉伸强度大于120mpa。
22.一种适用于sic复合材料的焊接钎料，其包括以下步骤：
23.1)按钎料配比对各组成元素称重，然后混合均匀。
24.2)将钎料均匀的涂于端塞与包壳之间。
25.3)将钎料加热至一定温度，使所有元素熔化并实现合金化。
26.4)熔融的钎料使包壳和端塞充分润湿。
27.5)钎料凝固后，端塞与包壳实现连接。
28.实施例1
29.本发明所述的一种适用于sic复合材料的焊接钎料，其包括如下步骤：
30.1)按钎料配比对各组成元素称重，重量百分比ni50％、cr35％、hf15％，然后混合均匀。
31.2)将钎料均匀的涂于端塞与包壳之间。
32.3)将钎料加热至1480℃，使所有元素熔化并实现合金化。
33.4)熔融的钎料使包壳和端塞充分润湿。
34.5)钎料凝固后，端塞与包壳实现连接。
35.实施例2
36.本发明所述的一种适用于sic复合材料的焊接钎料，其包括如下步骤：
37.1)按钎料配比对各组成元素称重，重量百分比ni60％、cr30％、hf10％，然后混合均匀。
38.2)将钎料均匀的涂于端塞与包壳之间。
39.3)将钎料加热至1400℃，使所有元素熔化并实现合金化。
40.4)熔融的钎料使包壳和端塞充分润湿。
41.5)钎料凝固后，端塞与包壳实现连接。
42.实施例3
43.本发明所述的一种适用于sic复合材料的焊接钎料，其包括如下步骤：
44.1)按钎料配比对各组成元素称重，重量百分比ni65％、cr30％、hf5％，然后混合均匀。
45.2)将钎料均匀的涂于端塞与包壳之间。
46.3)将钎料加热至1350℃，使所有元素熔化并实现合金化。
47.4)熔融的钎料使包壳和端塞充分润湿。
48.5)钎料凝固后，端塞与包壳实现连接。


技术特征：
1.一种适用于sic复合材料的焊接钎料，其特征在于：按照质量百分比由以下组分组成：ni50-70％、cr30-35％、hf5-15％。2.根据权利要求1所述的适用于sic复合材料的焊接钎料，其特征在于：1)按钎料配比对各组成元素称重，然后混合均匀；2)将钎料均匀的涂于端塞与包壳之间；3)将钎料加热，使所有元素熔化并实现合金化；4)熔融的钎料使包壳和端塞充分润湿；5)钎料凝固后，端塞与包壳实现连接。3.根据权利要求1所述的适用于sic复合材料的焊接钎料，其特征在于：ni50％、cr35％、hf15％。4.根据权利要求1所述的适用于sic复合材料的焊接钎料，其特征在于：ni60％、cr30％、hf10％。5.根据权利要求1所述的适用于sic复合材料的焊接钎料，其特征在于：ni65％、cr30％、hf5％。6.根据权利要求2所述的适用于sic复合材料的焊接钎料，其特征在于：3)将钎料加热至1480℃。7.根据权利要求2所述的适用于sic复合材料的焊接钎料，其特征在于：3)将钎料加热至1400℃。8.根据权利要求2所述的适用于sic复合材料的焊接钎料，其特征在于：3)将钎料加热至1350℃。

技术总结
本发明属于新型核包壳材料制造技术领域，具体涉及一种适用于SiC复合材料的焊接钎料。按照质量百分比由以下组分组成：Ni50-70％、Cr30-35％、Hf5-15％。1)按钎料配比对各组成元素称重，然后混合均匀；2)将钎料均匀的涂于端塞与包壳之间；3)将钎料加热，使所有元素熔化并实现合金化；4)熔融的钎料使包壳和端塞充分润湿；5)钎料凝固后，端塞与包壳实现连接。该钎料组成元素在抗辐照及规避原则的前提下，实现了碳化硅包壳与碳化硅端塞连接。了碳化硅包壳与碳化硅端塞连接。


技术研发人员：卢永恒 郭洪 贺进明 刘建成 单宏祎 冀嘉琦 李昱 杜艳华
受保护的技术使用者：中核北方核燃料元件有限公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2023/7/13