CN113382797A - 包含预反应过的无机颗粒的批料混合物及由其制造陶瓷体的方法 - Google Patents

Abstract

一种批料混合物，其包括：主要由钛酸铝和二钛酸镁组成的预反应过的假板钛矿颗粒，反应性氧化铝源，反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源。公开了其他批料混合物以及使用批料混合物制造蜂窝挤出物和多孔蜂窝体的方法。

Description

包含预反应过的无机颗粒的批料混合物及由其制造陶瓷体的 方法

本申请根据35U.S.C.§119，要求2018年11月30日提交的系列号为62/773,233的美国临时申请的优先权权益，其内容通过引用全文纳入本文。

技术领域

本公开涉及包含预反应过的无机颗粒的批料混合物以及由其制造陶瓷体的方法。

背景技术

多孔陶瓷蜂窝体包括多个相交的多孔壁，并且在催化转化器中可用作流通基材，以及经堵塞形成堵塞的蜂窝体而用于微粒过滤器，它们均可作为废气后处理***的部分来提供。

发明内容

在一个或多个实施方式中，本公开提供了含钛酸铝(AT)的蜂窝体，其由包含预反应过的假板钛矿颗粒的批料混合物形成。所述预反应过的假板钛矿颗粒主要由钛酸铝和二钛酸镁组成。

在另一个实施方式中，本公开提供了一种批料混合物，其包含：预反应过的假板钛矿颗粒；反应性氧化铝源；反应性二氧化钛源；以及反应性二氧化硅源。所述预反应过的假板钛矿颗粒主要由钛酸铝和二钛酸镁组成。

在另一个实施方式中，本公开提供了一种批料混合物，其包括：预反应过的假板钛矿颗粒；反应性氧化铝源；反应性二氧化钛源；反应性氧化镁源；以及反应性二氧化硅源。所述预反应过的假板钛矿颗粒主要由70重量％至99重量％的钛酸铝和1重量％至30重量％的二钛酸镁组成。

在另一个实施方式中，本公开提供了制造蜂窝体的方法，所述方法包括：提供预反应过的假板钛矿颗粒，其主要由钛酸铝和二钛酸镁组成；将预反应过的假板钛矿颗粒与反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源混合以形成批料混合物；以及通过挤出机挤出批料混合物以形成蜂窝挤出物。含AT和铝硅酸锶(SAS)的主体和含AT和堇青石的主体可由批料混合物生产。

本公开的其他特征将在下文的说明中阐述，且这些特征将根据说明而变得显而易见或者可以通过实践本公开而习得。应理解，前面的一般性描述和以下的具体实施方式提供了示例性实施方式，并且旨在对本公开提供进一步解释。

附图简要说明

包含的附图用于进一步理解本公开，附图纳入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图例示了本公开的示例性实施方式，并且与说明书一起用来解释本公开的原理。

图1根据本文公开的一个或多个实施方式，示意性例示了被构造用于由不同批料混合物挤出蜂窝体的挤出机设备的截面侧视图。

图2A根据本文公开的一个或多个实施方式，示意性例示了被构造用于挤出包含蜂窝结构的蜂窝体的挤出模头的正视平面图。

图2B根据本文公开的一个或多个实施方式，示意性例示了沿着图2A的截面线2B-2B截取的图2A的挤出模头的局部截面图。

图3根据本文公开的一个或多个实施方式，示意性例示了挤出机设备的前端的透视图，该挤出机设备显示正在以包含蜂窝结构的生坯蜂窝挤出物挤出批料混合物。

图4A根据本公开的一个或多个实施方式，示意性例示了一种蜂窝体的透视图，所述蜂窝体具体为待用于微粒过滤器的堵塞的蜂窝体。

图4B根据本公开的一个或多个实施方式，示意性例示了一种蜂窝体的透视图，所述蜂窝体具体为流通式蜂窝体。

图4C根据本公开的一个或多个实施方式，示意性例示了一种蜂窝体的正视平面图，所述蜂窝体具体为待用于微粒过滤器的堵塞的蜂窝体。

图4D根据本公开的一个或多个实施方式，示意性例示了一种蜂窝体的四个通道的构造的放大正视平面图。

图5根据本公开的一个或多个实施方式，例示了描述制造蜂窝挤出物的方法的流程图。

具体实施方式

下文将参考附图更详细地描述本公开的实施方式。但是，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应被解读成限制于本文提出的实施方式。更确切来说，提供这些公开的实施方式以使得本公开彻底且完整。附图中，尺寸和相对尺寸可以不按比例绘制。附图中的相同的附图标记在本公开全文中表示相同元件。

在过滤应用中使用一些蜂窝体，其中，蜂窝体中的一些通道被堵塞材料堵塞，这迫使气体穿过形成通道的多孔壁流动。因此，多孔壁可以过滤气流中夹带的微粒。为了获得通过蜂窝体的低背压，蜂窝结构的壁可包括多孔微结构，该多孔微结构包括相对较高的孔隙率和/或相对较高的中值孔直径。多孔蜂窝体也可适用于其他应用。例如，蜂窝体可用作催化转化器中的流通基材，其中在多孔壁上可设置催化剂材料，例如，含有壁中催化剂或壁上催化剂的底涂层。

由于这种高孔隙率壁的较低的热容，因此壁的相对较高的孔隙率和/或相对较高的中值孔直径可对蜂窝体造成热机械问题。例如，在一些情况中，高孔隙率可在蜂窝体以及蜂窝体中的蜂窝结构中造成相对较高的热膨胀系数(CTE)。由于高的CTE，当蜂窝体经受加热和冷却时，蜂窝体可经历高的膨胀和收缩，这可造成蜂窝体开裂。常规AT蜂窝体的一个问题是CTE目前处于常规批料混合物可支持的最小值。例如，由于由常规批料混合物形成的孔隙率较高的壁破坏较小的域，因此孔隙率较高的AT蜂窝体可得到相对较高的CTE。

本文公开的批料混合物包括独特的预反应过的PB内容物，其增加了由这些批料混合物形成的含AT的蜂窝体的热容。例如，在一些实施方式中，本文所述的预反应过的PB颗粒可用作批料混合物中存在的其他无机组分的种子组分。因此，小重量百分比的预反应过的PB颗粒可以得到具有极低CTE的含AT的多孔蜂窝体。在一些实施方式中，本公开的蜂窝体的轴向CTE相对于常规含AT的蜂窝体有所减小，这可增加切向CTE。当含AT的蜂窝体在使用中经受热循环时，这种轴向和切向CTE的组合可增加含AT的蜂窝体的耐久性。例如，所得到的蜂窝体的CTE可以小于或等于约8.2x10^-7/℃，这是在从25℃到800℃下测量。一些实施方式可包括小于或等于约5.0x10^-7/℃的CTE，小于或等于约3.0x10^-7/℃的CTE，或者甚至小于或等于约0.0x10^-7/℃的CTE(负CTE)，所有值均是在从25℃到800℃下测量。

除了前文所述，本公开的一个或多个实施方式提供了批料混合物，所述批料混合物可形成CTE较低的蜂窝体，当所述蜂窝体被堵塞时，其可展现出比由常规批料混合物形成的类似蜂窝体更低的背压。另外，在这些蜂窝体的烧制期间，处于最高均热的时间可以有利地比常规蜂窝体的少。

本公开的一个或多个实施方式包括批料混合物，其包括预反应过的PB颗粒(例如，通过烧制或煅烧来预反应)，所述预反应过的PB颗粒主要由AT和二钛酸镁(MT2)组成。用于形成本文所述的蜂窝体的批料混合物可以包括预反应过的PB颗粒，反应性无机材料，以及有机材料。在提供给批料混合物之前(所述提供即，作为批料混合物中的预反应过的颗粒来提供)，主要(或仅)由AT和MT2组成的预反应过的PB颗粒可包括期望的陶瓷结晶相组合物。

批料混合物中的预反应过的PB颗粒和其他反应性无机颗粒在本文中以重量％来表示，该重量％基于批料混合物中的所有无机材料的100％的重量计。如本文中所用的“重量％SAP”意为对批料混合物中包含的100％无机材料的额外添加。一些无机材料，特别是造孔剂，在批料混合物中作为SAP来添加。其他无机材料，特别是加工助剂，可以重量％SAT来添加。如本文中所用的“重量％SAT”意为对批料无机物加上所使用的任何造孔剂的总重量的额外添加。

本文中的预反应过的PB颗粒可以例如通过在高温下对包含形成PB的批料混合物的材料的丸粒、球体或颗粒进行烧制来制造，该高温足以形成主要由钛酸铝(AT)和二钛酸镁(MT2)组成，或者甚至仅由钛酸铝(AT)和二钛酸镁(MT2)组成的假板钛矿。形成预反应过的PB颗粒的一种方法包括：对氧化铝源、二氧化钛源和氧化镁源进行干混。可以向批料添加少量的二氧化硅(SiO₂)，以增加反应速率并缩短烧制时间或降低峰值烧制温度。氧化铝源可以是Al₂O₃，或者任选地，可以是AlOOH或Al(H₂O)₃。氧化镁源可以是MgO，或任选地，Mg(OH)₂。二氧化钛源可以是TiO₂。可以使用任何合适的二氧化硅源。氧化铝源、二氧化钛源、氧化镁源和二氧化硅源的中值颗粒直径例如可以是0.1μm至40μm。将氧化铝源、二氧化钛源和氧化镁源及任选的二氧化硅源干混在一起以形成干燥混合物。下表1示出了用于生产PB颗粒的每种批料组分的重量百分比范围。

表1——形成PB的批料的重量百分比

材料	实例(重量％)	高(重量％)	低(重量％)
				氧化铝	40.35％	55％	38％
TiO<sub>2</sub>	53.32％	55％	45％
				Mg(OH)<sub>2</sub>	7.33％	9％	0.6％
SiO<sub>2</sub>	0％	2％	0％

氧化铝源可在38重量％至55重量％的范围内，基于形成PB的批料混合物中的无机物的总重量计。二氧化钛源可在45重量％至55重量％的范围内，基于形成PB的批料混合物中的无机物的总重量计。氧化镁源可在0.6重量％至9重量％的范围内，基于形成PB的批料混合物中的无机物的总重量计。可向形成PB的批料添加高至约2重量％的二氧化硅源，基于形成PB的批料混合物中的无机物的总重量计。

材料可接着形成为颗粒结构、球体或丸粒结构，以制造易于处理的生坯材料。这可通过造粒(使用水)形成颗粒；通过通心粉模具挤出[约1％-3％重量％SAP的有机粘结剂(例如，含纤维素的粘结剂)和水]，随后削切形成丸粒；喷雾干燥；或者通过任何其他已知的形成方法来完成。在喷雾干燥过程中，通过喷雾干燥可以生产生坯球形颗粒，然后煅烧或烧制形成预反应过的PB颗粒。在喷雾干燥期间，预反应过的PB颗粒的中值颗粒直径可以通过改变固体负载和/或通过改变加工参数来调整，例如喷洒器喷嘴的喷干压力，喷嘴尺寸，温度设置，或喷雾干燥装置的雾化喷嘴的旋转速率，或者当生产生坯PB颗粒时，所添加的有机或聚合粘结剂的类型或量。

接着，可烧制形成PB的材料的颗粒、球体或经通心粉模具形成的丸粒(例如，在大于约1500℃的均热温度下，例如1500℃至1600℃)，随后进行合适的粉末化或粉碎化过程以形成预反应过的PB颗粒的期望的中值颗粒直径d₅₀和期望的粒度分布。可以使用诸如碰撞粉碎(ping and puck pulverizing)、球磨、粉末化和喷射研磨之类的过程。

在一些实施方式中，可以对预反应过的PB颗粒进行处理，以具有粒度分布，其中，可以1.0μm≤D₅₀≤40μm(包括1.0μm、5.0μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm和40μm以及之间的数值)，其中，D₅₀在本文中定义为粒度分布的中值颗粒直径。在另一些实施方式中，PB颗粒可具有粒度分布，其中，5μm≤D₅₀≤40μm，或者甚至其中15μm≤D₅₀≤30μm。在另一些实施方式中，PB颗粒可具有粒度分布，其中，D₅₀≤40μm，D₅₀≤20μm，或者D₅₀≤10μm，或者甚至D₅₀≤5μm。在一些实施方式中，可以使用包含D₅₀≤1μm的极小颗粒。15μm≤D₅₀≤30μm可以很好地适用于堵塞的蜂窝体，以有助于提供低背压和优异过滤效率的优异组合。

预反应过的PB颗粒可以包括一定的粒度分布，其包含的大部分的颗粒低于某粗直径，例如，D₉₀≤80μm。在一些实施方式中，D₉₀可以在4μm至100μm的范围内，或者在一些实施方式中，D₉₀可以在50μm至80μm的范围内。D90在本文中定义为粒度分布中的预反应过的PB颗粒的某粗颗粒直径，其中，所述分布中的90％的预反应过的PB颗粒的直径等于或小于该粗直径，即，剩余的颗粒(约9.9999％)具有更大的直径。

预反应过的PB颗粒可以包括一定的粒度分布，其包含大于某尺寸的细部分的颗粒，例如，在一些实施方式中，D₁₀在0.5μm至25μm的范围内，或者甚至在1.0μm至20μm的范围内。在一些较粗的实施方式中，D₁₀≥20μm。D₁₀在本文中定义为粒度分布中的颗粒的某直径，其中，所述粒度分布中的10％的预反应过的PB颗粒的颗粒直径等于或小于该细直径，即，剩余的颗粒(约89.9999％)具有更大的直径。

如上所述，在一些实施方式中，批料混合物中的预反应过的PB颗粒主要由钛酸铝(AT)和二钛酸镁(MT2)组成，或者甚至仅由钛酸铝(AT)和二钛酸镁(MT2)组成。在预反应过的PB颗粒中，可以小于或等于2.0重量％SAP的量存在少量的常见污染物，例如Fe和Ca的氧化物。

除了预反应过的PB颗粒，用于形成陶瓷蜂窝体的批料混合物可包括其他无机颗粒以及有机组分。在第一个实施方式中，除了预反应过的PB颗粒，在批料混合物中可包含反应性无机组分(颗粒)，并且该反应性无机组分(颗粒)可包含反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源。在第二个实施方式中，批料混合物中的反应性无机组分可包含反应性氧化铝源，反应性二氧化钛源，反应性氧化镁源和反应性二氧化硅源。如本文所用的反应性源意为当烧制形成结晶结构时，将会反应的无机原料源，这与反应过的PB颗粒不同，反应过的PB颗粒在被包含到批料中之前已经经历了用于形成PB结晶结构的反应。

下表2A提供了可以是批料混合物的第一个实施方式中的无机组分的示例性范围。下表2B提供了可以是批料混合物的第二个实施方式中的无机组分的示例性范围。

表2A——批料混合物的第一个实施方式中的无机组分的示例性范围。

表2B——批料混合物的第二个实施方式中的无机组分的示例性范围。

批料混合物的实施方式可包括与表2A和表2B中所述的那些不同的组分，或者除那些之外的组分。在一些实施方式中，反应性二氧化钛源可包括二氧化钛。反应性二氧化钛源可包括中值颗粒直径d₅₀在约0.10μm至0.5μm之间，并且在一些实施方式中为约0.3μm的粒度分布。反应性二氧化钛源可占10重量％至40重量％，或者甚至10重量％至35重量％，基于批料混合物中的无机物的总量计。在另一些实施方式中，反应性二氧化钛源可占批料混合物中的无机物总量的20重量％至34重量％，或者甚至例如15重量％至32重量％。

反应性氧化铝源可包含煅烧氧化铝，水合氧化铝和/或铝的氧化物。反应性氧化铝源可包含中值颗粒直径在1μm至40μm的范围内，或者在一些实施方式中在5μm至30μm范围内的颗粒。反应性氧化铝源可占20重量％至55重量％，基于批料混合物中的无机物的总量计。

在另一些实施方式中，反应性二氧化硅源可占5重量％至20重量％，或者甚至6重量％至15重量％，基于批料混合物中的无机物的总量计。反应性二氧化硅源可包含结晶二氧化硅和/或滑石。

除了前述组分，批料混合物还可包括烧结助剂。所述烧结助剂可包含例如锶的氧化物、钙的氧化物、和/或来自镧系元素(例如，镧和铈)的氧化物。本文中的表3-5示出了合适批料的实例。一些批料混合物可包括锶的氧化物、钙的氧化物、和镧的氧化物的组合，例如，SrCO₃、CaCO₃和La₂O₃。

进一步地，在批料混合物中可以提供有机材料，例如，造孔剂(例如，淀粉和/或石墨)，以及加工助剂，例如，有机粘结剂、润滑剂和/或表面活性剂。下文详细描述在批料混合物中包含不同组分的示例性实施方式。

下表3描述了具有极少量预反应过的颗粒[例如，小于0.5重量％(例如，0.1重量％和0.2重量％)]的批料混合物组分，以及由其形成的低孔隙率(例如，P％小于或等于50％)蜂窝体的参数。这么少的量可用作种子组分，并且可有效地降低CTE。

表4描述了具有1重量％、9重量％和33重量％的预反应过的PB颗粒的批料混合物的组分，以及由其形成的低孔隙率蜂窝体的参数。表3和4还描述了批料混合物的有机组分和无机组分的实例，生坯蜂窝体的烧制条件，所得到的结晶结构，以及所得到的蜂窝体的规格(CTE、％P、d₁₀、d₅₀、d₉₀)。例如，表3和4示出了所得到的蜂窝体从室温到800℃(RT-800℃)的CTE，以及从室温到1000℃(RT-1000℃)的CTE。

如表3和4所示，CTE极低，并且这甚至可通过低的烧制时间和低的烧制温度来实现。通过少量和大量如上所述的主要由AT和MT2组成(或者仅由AT和MT2组成)的预反应过的PB颗粒均可实现如此低的CTE。

表3——具有0.1％和0.2％预反应过的PB颗粒的批料混合物组分以及由其形成的低孔隙率蜂窝体的参数。

令人惊讶的是，相比于常规批料，批料混合物中的少量预反应过的PB颗粒，例如，小于或等于0.2％，用作种子，并且可实质降低CTE。

表4——具有1重量％、9重量％和33重量％的预反应过的PB颗粒的批料混合物组分以及由其形成的低孔隙率蜂窝体的参数。

如在表4中可见到的，超过10重量％的预反应过的PB颗粒的重量％可提供极低或者甚至负的CTE(25℃至800℃)10^-7/℃。

下表5描述了具有5重量％、9重量％和33重量％的预反应过的PB颗粒的不同批料混合物组分，以及由其形成的高孔隙率(例如，大于或等于50％的孔隙率)蜂窝结构的参数。表5包括上表3和4所述的许多参数。例如，表5示出了所得到的蜂窝体从室温到800℃(25℃至800℃)的CTE，以及从室温到1000℃(25℃-1000℃)的CTE。如表5所示，CTE极低，并且这在低的烧制时间和低的烧制(均热)温度的情况下也如此。通过批料混合物中的少量和大量的预反应过的PB颗粒，可实现如此低的CTE，其中，预反应过的PB颗粒主要由AT和MT2组成，或者甚至仅由AT和MT2组成，如上所述。

表5——具有5重量％、9重量％和33重量％的预反应过的PB颗粒的批料混合物组分以及由其形成的高孔隙率蜂窝结构的参数。

这些批料混合物所展现的低CTE值是令人惊奇的，因为它们不能通过使用回收的AT材料的等效批料混合物来实现，所述回收的AT材料即，从经研磨或研磨的烧制过的含AT蜂窝体中获得的颗粒，例如，如US 8,974,724所述。

在一些实施方式中，批料混合物包含一种或多种造孔剂。造孔剂是可包含在批料混合物中的微粒有机材料，其在烧制期间燃烧并且在经烧制的陶瓷制品中(例如，在多孔陶瓷蜂窝体中)产生开放互连的孔隙。具体地，造孔剂可包括一种造孔剂材料，或者造孔剂材料的组合。在批料混合物中可包含5重量％至50重量％SAT的造孔剂，基于批料混合物中的无机物的总量计。

在一些实施方式中，所述一种或多种造孔剂可包含淀粉、石墨或聚合物(例如，聚合物珠)。在一个实施方式中，所述一种或多种造孔剂包含淀粉，例如，豌豆淀粉。在仅包含淀粉作为有机造孔剂的实施方式中，可以5重量％SAP至30重量％SAP的量提供淀粉。可用作批料组合物中的造孔剂的其他合适的淀粉包括土豆淀粉、玉米淀粉、西米淀粉、大豆淀粉、米淀粉、小麦淀粉等。淀粉例如可以是标准淀粉，交联淀粉、或者高度交联淀粉。

在另一些实施方式中，淀粉组合物构成造孔剂的组合，例如，作为造孔剂的淀粉和石墨的组合。例如，在一些实施方式中，批料组合物包含5重量％SAP至40重量％SAP的量的作为造孔剂的淀粉(例如，豌豆淀粉)以及5重量％SAP至15重量％SAP的量的作为造孔剂的石墨的组合。取决于所用的淀粉类型以及是否使用石墨，造孔剂可以包含3μm至50μm的中值颗粒直径。作为造孔剂的豌豆淀粉可以是极高度交联(vhxl)的豌豆淀粉。例如，vhxl豌豆淀粉的中值颗粒直径d₅₀可在约24μm至28μm的范围内，或者d₅₀约为26μm。石墨可以是板状石墨，并且可包含中值颗粒直径为25μm至40μm的板，但是其可包含极宽的粒度分布。在另一些示例性实施方式中，所述批料混合物可包含球形聚合物造孔剂。例如，造孔剂可包含球形聚合物造孔剂，并且该球形聚合物造孔剂可包含15μm至35μm的中值颗粒直径d₅₀。取决于待实现的期望孔隙率，可使用其他类型和量的造孔剂。

所述批料混合物可包括加工助剂，例如有机粘结剂。有机粘结剂例如可以是含纤维素的粘结剂。在一些实施方式中，含纤维素的粘结剂可以是但不限于甲基纤维素、乙羟基乙基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丁基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠等，以及上述物质的组合。甲基纤维素和/或甲基纤维素衍生物尤其适合用作有机粘结剂用于使用甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素的批料混合物中。纤维素醚的来源为购自陶氏化学公司(

Chemical Co.)的METHOCEL^TM纤维素产品。

批料组合物的一些实施方式可包括甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素的组合。纤维素醚粘结剂的其他组合可以包括具有不同分子量的纤维素醚。替代性地，纤维素醚的组合可以包括具有不同疏水基团的纤维素醚、具有不同浓度的相同疏水基团的纤维素醚、或其他纤维素醚的组合。作为非限制性实例，不同的疏水基团可以是羟乙基或羟丙基。

在批料混合物中可提供3.0重量％SAT至8.0重量％SAT的量的有机粘结剂。在一些实施方式中，所述有机粘结剂包含甲基纤维素粘结剂和羟甲基纤维素粘结剂的组合，其中具有3.0重量％SAT至6.0重量％SAT的甲基纤维素粘结剂，以及1.5重量％SAT至3.0重量％SAT的羟甲基纤维素粘结剂。例如，一些实施方式仅包括羟甲基纤维素粘结剂作为有机粘结剂，其量为3.0重量％SAT至8.0重量％SAT。

所述批料混合物还可以包括加工助剂，包括润滑剂，例如，油型润滑剂。油型润滑剂的非限制性实例包括轻矿物油，玉米油，高分子量聚丁烯，多元醇酯，轻矿物油和蜡乳液的掺混物，石蜡在玉米油中的掺混物，这些物质的组合等。润滑剂的量可以在0.5重量％SAT至5重量％SAT的范围内。在一些实施方式中，油型润滑剂可以是妥尔油，其以约0.5重量％SAT至2.5重量％SAT存在于所述批料混合物中。

进一步地，批料混合物可以任选地包括加工助剂，所述加工助剂包括表面活性剂。可用于批料混合物的表面活性剂的非限制性实例是C₈至C₂₂脂肪酸和/或其衍生物。可与这些脂肪酸一起使用的额外的表面活性剂组分是C₈至C₂₂脂肪酸酯、C₈至C₂₂脂肪醇，以及它们的组合。表面活性剂的实例包括硬脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸、油酸、亚油酸、棕榈油酸、及它们的衍生物，硬脂酸组合月桂基硫酸铵，以及所有这些的组合。批料混合物中的表面活性剂的量可以在约0.25重量％SAT至约2重量％SAT的范围内。

在通过任何合适的成形方法(例如挤出)成形后，可对蜂窝挤出物进行干燥，并且根据已知的烧制技术进行烧制，以形成含AT的蜂窝体。例如，在切割到一定长度以形成生坯体后，可对蜂窝挤出物进行干燥，并且在表3-5中所列的烧制温度下烧制，并持续所列的烧制时间。将蜂窝挤出物有效转化成含AT的蜂窝体的烧制条件可包括：在炉中，在空气气氛中，以约120℃/hr的加热升温速率将干燥的蜂窝挤出物加热到最大均热温度。取决于批料混合物，最大均热温度例如可以在1000℃至1600℃的范围内。最大均热温度可以维持约3至30小时、或者甚至3小时至22小时的保持时间，该保持时间足以将蜂窝挤出物转化成含AT的蜂窝体。在一些实施方式中，蜂窝体可以包含AT主晶相，锶铝硅酸盐(SAS)次相，以及通常有另一个相，例如，刚玉及可能的金红石。在该含钛酸铝-SAS的蜂窝体中，AT相可以占含AT的蜂窝体的65重量％至84重量％，而锶铝硅酸盐(SAS)次相可以占含AT的蜂窝体的14重量％至25重量％。

在另一些实施方式中，蜂窝体可以包括：含钛酸铝-堇青石的蜂窝体，该蜂窝体包含AT主晶相，堇青石次相，以及少量的一个或多个其他相，例如，莫来石、刚玉及可能的金红石、方铈石和/或CeTi₂O₆。在该含钛酸铝-堇青石的蜂窝体中，AT相可以占含AT的蜂窝体的63重量％至76重量％，而堇青石次相可以占蜂窝体的17重量％至26重量％。莫来石可以占蜂窝体的约2重量％和5重量％。

在另一些实施方式中，烧制条件包括，在1300℃至1600℃的峰值烧制温度下持续至少3.5小时，或者在至少1,330℃下持续至少10小时。在另一些实施方式中，烧制条件可包括：在1,350℃至1,435℃的峰值烧制温度下持续至少3.5小时。在一些实施方式中，对于低孔隙率蜂窝体，峰值烧制温度可以在1405℃至1435℃的范围内，并且持续小于或等于8小时。如上表3-5所示，对于低孔隙率蜂窝体，烧制温度可以在1408℃至1429℃的范围内，并且持续4至8小时。

在一些实施方式中，烧制条件包括：在至少1,405℃的峰值烧制温度(均热温度)下持续小于或等于8小时，或者在一些实施方式中甚至小于或等于4小时。在一些实施方式中，烧制条件包括：在至少1,405℃且小于1435℃的峰值烧制温度(均热温度)下持续至少3.5小时且小于或等于8小时。

对于高孔隙率蜂窝体，烧制温度可以在1330℃至约1360℃的范围内，并且持续小于或等于25小时，例如，10小时至25小时。例如，在表3-5的一些实施方式中，对于高孔隙率蜂窝体，烧制温度在1340℃至约1355℃的范围内，并且持续约22小时。这些烧制时间和温度可以显著小于常规蜂窝体的烧制时间和温度。烧制之后可以以一定的速率进行冷却，所述速率足够地低(例如，约10℃/hr至160℃/小时的冷却速率)，使得蜂窝体不会发生热冲击和开裂。

现在参考图1，其示意性例示了挤出机设备100(例如，连续双螺杆挤出机)的一个实施方式的截面侧视图，该挤出机设备100可用于挤出上述批料混合物并将前体形成为蜂窝体。挤出机设备100可包括料桶102，其包括形成于其中并且彼此连通的第一室部104和第二室部106。第一室部104和第二室部106在上游侧108与下游侧110之间以纵向方向延伸通过料桶102。在料桶102的上游侧108处，可以提供材料供应端口114以用于向挤出机设备100供应批料混合物116，所述材料供应端口114可包括料斗或其他材料供应结构。批料混合物116可以是本文所述的包括PB颗粒并且PB颗粒主要由AT和MT2组成或者甚至仅由AT和MT2组成的批料混合物中的任何一种。批料混合物116可以作为预碾磨或塑化过的批料的泥料来提供，或者作为其他尺寸的小球来提供，可以连续或间歇地向材料供应端口114提供批料混合物116。

在料桶102的下游侧110的排放端口122处提供蜂窝挤出模头120，以用于将批料混合物116挤出成期望的形状，例如，包含蜂窝结构的挤出物。在蜂窝挤出模头120之前可以有其他结构，例如大体开放的腔体、筛网/均化器(未示出)等，以促进在批料混合物116到达蜂窝挤出模头120之前形成稳定的塞式流动前沿。

如图1所示，在料桶102中可以安装一对挤出螺杆。第一螺杆130可以可旋转地至少部分安装在第一室部104内，而第二螺杆132可以可旋转地至少部分安装在第二室部106内。如图所示，第一螺杆130和第二螺杆132可以彼此大致平行布置，但是它们也可以互相成各种角度来布置。第一螺杆130和第二螺杆132还可以连接到位于料桶102外侧的驱动机构以在相同或不同的方向上旋转。应理解，第一螺杆130和第二螺杆132均可以连接到单个驱动机构(未示出)，或者如图所示，连接到各自的驱动机构136。第一螺杆130和第二螺杆132使批料混合物116移动通过料桶102，并且在轴向方向140上实施泵送和混合动作。可以提供另外的支承结构(以点线示出)以沿着其长度支承第一螺杆130和第二螺杆132。这种支承结构在其中可以包括穿孔或孔，以允许批料混合物116流动通过支承结构。

图2A示意性例示了蜂窝挤出模头120的前视图，并且图2B例示了蜂窝挤出模头120的局部剖视截面图。蜂窝挤出模头120可以被构造用于制造蜂窝挤出物，蜂窝挤出物可以形成为蜂窝体。蜂窝体可以通过下述形成：通过挤出机设备100(图1)挤出批料混合物116，例如，这见述于US 3,885,977、US 5,332,703、US 6,391,813、US 7,017,278、US 8,974,724、WO2014/046912和WO2008/066765，以及通过蜂窝挤出模头120来生产生坯蜂窝挤出物104(图1和3)。然后可以切割和干燥生坯蜂窝挤出物104，例如，如在US 9,038,284、US 9,335,093、US 7,596,885和US 6,259,078中所述。可使用其他干燥过程。接着可以将生坯蜂窝挤出物104进一步切到期望的零件长度并烧制，例如，如表3-5中所述以及如US 9,452,578、US9,446,560、US 9,005,517、US 8,974,724、US 6,541,407或US 6,221,308中所述，以形成本文所述的蜂窝体或其他蜂窝结构。

蜂窝挤出模头120可包括模头主体264(例如金属盘)，被构造用于从挤出机设备100接收批料混合物116的模头进口面268，以及与模头进口面268相对的模头出口面270，该模头出口面207被构造用于以生坯蜂窝挤出物104的形式排出塑化的批料混合物116。蜂窝挤出模头120可以包括多个进料孔272(标记了一些)，其从模头进口面268延伸到模头主体264中。所述多个进料孔272与槽276(标记了一些)的阵列相交，所述槽276从模头出口面270延伸到模头主体264中。所述多个槽276可以包括横向穿过槽276测量的槽厚度。可以基于所用的批料混合物116(图1)的总收缩(例如，从挤出到烧制的收缩)来选择槽厚度，以使得经烧制的蜂窝体包括如本文所述的相交的多孔壁的横向壁厚度。例如，对于10％的标称挤出到烧制的收缩率，槽厚度可以选择为比相交的多孔壁的横向壁厚度大不超过10％。

所述多个进料孔272与槽276的阵列连接，并且可被构造用于向槽276的阵列进料批料混合物116。槽276的阵列互相且自身相交，如图2A所示。槽276的阵列形成模头销278(标记了一些)的阵列，模头销278的阵列在模头出口面270上以模头销结构布置。模头销278的密度可以与蜂窝挤出物104的通道的通道密度相同。例如，蜂窝挤出模头120可以包括250个模头销/平方英寸(dppsi)[39个模头销/平方厘米(dppscm)]至450dppsi(70dppscm)的模头销密度。这对应于具有250cpsi至450cpsi的蜂窝挤出物104，以及由于收缩所致的通道密度略微更高的蜂窝体404(图4)。

每个模头销278的横截面形状可以是正方形或矩形。模头销278可包括角镶，以在蜂窝体404中的通道的角落中形成倒圆。蜂窝挤出模头120可以包括表层形成部分220S，其包括表层形成罩280(例如，环形制品)，所述表层形成罩280与来自表层形成进料孔272S的批料混合物116以及模头出口面270外的凹陷的表层形成区域相接，以在挤出方法期间形成的生坯蜂窝挤出物上形成挤出的表层320。

图3示意性例示了挤出机设备100的前端部以及从中挤出的包括蜂窝结构306的生坯蜂窝挤出物104。挤出机筒308可位于挤出机设备100的前端附近。挤出机筒308可以包括挤出硬件，例如挤出模头120(图2A和2B)以及表层形成罩280。蜂窝挤出物104包括端面314，其包括截面形状，所述截面形状例如可以是圆形(如图所示)、椭圆形、跑道形、正方形、非正方形的矩形、三角形或三叶形、六边形、八边形、不对称的、对称的、或其他期望的多边形形状及它们的组合。

蜂窝挤出物104可包括形成多个通道318的相交的壁316的基体。壁316和通道318的组合可以至少部分构成蜂窝结构306。出于说明的目的，图3所示的壁316和通道318可以被大大地放大。壁316和通道318可以沿着蜂窝挤出物104的长度在轴向方向140上延伸，其中，轴向方向140垂直于蜂窝挤出物104的横截面。在一些实施方式中，蜂窝挤出物104包括外表层320，所述外表层320可以与蜂窝挤出物104一起挤出。

可以对蜂窝挤出物104进行切割或以其他方式形成生坯蜂窝体。如本文所用，生坯蜂窝体是指蜂窝挤出物104，或者在烧制前从蜂窝挤出物104切割下的蜂窝体。诸如上文所述的干燥和烧制之类的过程可以应用于湿的或生坯蜂窝体，以形成本文进一步所述的包含蜂窝结构的最终的蜂窝体404(图4A)。

图4A示意性例示了在切割、干燥和烧制以及可能的其他过程(例如，在一些实施方式中，可在挤出之后施加表层，该表层为后施加的表层)后，可以由蜂窝挤出物104形成的蜂窝体404的一个实例的等距视图。图4B和4C示意性例示了堵塞的蜂窝体404P以及该堵塞的蜂窝体404P的进口端414的等距视图。

蜂窝体404可被切割成长度L，该长度L在进口端414与出口端415之间延伸。图4D示意性例示出蜂窝体404中的蜂窝结构406的四个通道418。

蜂窝体404可包括蜂窝结构406，其包括多个壁416(例如，多孔壁)，所述多个壁416形成了以蜂窝体404的长度L延伸的通道418。在一些实施方式中，例如，蜂窝体404P(图4B)被应用于微粒过滤器的应用，通道418可以被堵塞。在进口端414附近堵塞的通道418被称为出口通道418o，并且在出口端415附近堵塞的通道418被称为进口通道418i。在图4A-4D所示的实施方式中，出口通道418o以阴影显示。

在烧制后，蜂窝体404、404P可以包括通道密度(CD)，其在约15.5个通道/cm²(cpscm)至约232.5cpscm的范围内(约100个孔道/平方英寸(cpsi)至约1,500cpsi)。在一些实施方式中，壁416具有横向厚度T，该横向厚度T为约0.038mm至约1.52mm(约0.0015英寸至0.060英寸)。例如，最终的蜂窝体404、400P的蜂窝结构几何可以是400cpsi并且壁厚度T为约0.008英寸(400/8构造)，或者任选地包括约0.006英寸的壁厚度T(400/6构造)。在另一些实施方式中，壁416可以具有小于或等于0.006英寸(0.152mm)的壁厚度T，或者在一些实施方式中，小于或等于0.004英寸(0.102mm)的壁厚度T。蜂窝体404、404P的蜂窝结构406的其他几何结构例如可包括：大于或等于约400个孔道/英寸²(约62个孔道/cm²)的CD，大于或等于约600个孔道/英寸²(约93个孔道/cm²)的CD，或者甚至大于或等于约900个孔道/英寸²(约139.5个孔道/cm²)的CD。

形成蜂窝结构406的壁416优选是多孔的，并且优选包括开放互连孔隙。形成蜂窝结构406的通道418的壁416可以涂覆有一种或多种不同材料，其中，在一些实施方式中，可以施涂所述材料以使所述材料主要位于壁416的孔内。例如，如果蜂窝体404(流通基材)用于催化转化器，则壁416中的至少一些孔可以包括设置在其中的催化剂。在另一些实施方式中，蜂窝体404P可以包括塞物，并且可以用于微粒过滤器，例如，其中，壁416使得废气穿过壁416的横向厚度。在这样的实施方式中，壁416可过滤出在物流(例如，废气流)中流动的颗粒。

在一些实施方式中，壁416的平均体积孔隙率(％P)可以在25％至70％的范围内，或者在一些实施方式中，在40％至70％的范围内。在另一些实施方式中，对于低孔隙率的壁416，平均体积孔隙率可以在大于或等于25％到50％的范围内，并且对于高孔隙率的壁416，平均体积孔隙率可以在大于50％到70％的范围内。在一些实施方式中，壁416中的孔的中值孔直径d₅₀可以在11.0μm至25.0μm的范围内。％P和d₅₀通过水银孔隙度计测量。

在另一方面，提供了制造蜂窝挤出物的方法。方法500形成挤出物(例如，蜂窝挤出物104)，如图5的流程图所列出的。方法500可以包括：在502中，提供预反应过的假板钛矿颗粒，其主要由钛酸铝和二钛酸镁组成。所述方法还包括：在504中，将预反应过的假板钛矿颗粒与反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源混合以形成批料混合物(例如，批料混合物116)。所述方法还包括：在506中，通过挤出机设备(例如，挤出机设备100)挤出批料混合物以形成蜂窝挤出物(例如，蜂窝挤出物104)。切割、干燥和烧制蜂窝挤出物104以形成蜂窝体404(图4A)。烧制周期可如本文所述。任选地，可堵塞一些或全部的通道418，以形成堵塞的蜂窝体404P。可以使用任何合适的堵塞方法。

由本文所述的包括预反应过的PB并且所述预反应过的PB主要由AT和MT2组成的批料混合物制造的多孔陶瓷体(例如，多孔陶瓷蜂窝体404、404P)在烧制后可展现出用于催化剂载体和/或微粒过滤器的合适的开放互连孔隙和微结构。例如，在一些实施方式中，可以提供相对较大的中值孔直径(MPD)、高孔隙率(％P)、优良的强度和低的热膨胀系数(CTE)，当作为微粒过滤器实施时，其能够同时提供低的压降和优良的抗热冲击性。另外，可以针对流通基材提供适当较低的孔隙率和中值孔直径。

在本文的一组实施方式中，公开了一种批料混合物，其包括：主要由钛酸铝和二钛酸镁组成的预反应过的假板钛矿颗粒；反应性氧化铝源；反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒占批料混合物中的无机物总量的33重量％或更少。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒占批料混合物中的无机物总量的0.01重量％至33重量％。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒占批料混合物中的无机物总量的0.01重量％至5.0重量％。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒占批料混合物中的无机物总量的0.1重量％至2.0重量％。在一些实施方式中，批料混合物中的预反应过的假板钛矿颗粒包括粒度分布，所述粒度分布展现出小于或等于20μm的中值颗粒直径。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒包括中值粒度小于或等于5μm的粒度分布。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒包括中值粒度小于或等于1μm的粒度分布。在一些实施方式中，反应性二氧化钛源包括二氧化钛。在一些实施方式中，反应性二氧化钛源占批料混合物中的无机物总量的10重量％至40重量％。在一些实施方式中，反应性二氧化钛源占批料混合物中的无机物总量的20重量％至34重量％。在一些实施方式中，反应性氧化铝源包括煅烧氧化铝。在一些实施方式中，反应性氧化铝源包括水合氧化铝。在一些实施方式中，基于批料混合物中的无机物的总量计，反应性氧化铝源占20重量％至55重量％。在一些实施方式中，基于批料混合物中的无机物的总量计，反应性二氧化硅源占6重量％至15重量％。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒主要由70重量％至99重量％的钛酸铝和1重量％至30重量％的二钛酸镁组成。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒主要由75重量％至82重量％的钛酸铝和18重量％至25重量％的二钛酸镁组成。在一些实施方式中，所述混合物还包括反应性氧化镁源；在一些实施方式中，所述反应性氧化镁源包括滑石；在一些实施方式中，基于批料混合物中的无机物的总量计，所述氧化镁源的范围为13重量％至20重量％。在一些实施方式中，批料混合物还包括造孔剂，其包含3μm至50μm的中值颗粒直径。

在另一组实施方式中，所述批料混合物包含：预反应过的假板钛矿颗粒，其主要由70重量％至99重量％的钛酸铝和1重量％至30重量％的二钛酸镁组成；反应性氧化铝源；反应性二氧化钛源；反应性氧化镁源；以及反应性二氧化硅源。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒包含18重量％至25重量％的二钛酸镁。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒占批料混合物中的所有无机物的1重量％至33重量％。在一些实施方式中，基于批料混合物中的反应性无机物的总量计，预反应过的假板钛矿颗粒占9重量％至33重量％。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒包含10μm至40μm的中值颗粒直径d₅₀。在一些实施方式中，反应性二氧化钛源包括二氧化钛。在一些实施方式中，基于批料混合物中的无机物的总量计，反应性二氧化钛源占10重量％至35重量％。在一些实施方式中，基于批料混合物中的无机物的总量计，反应性二氧化钛源占15重量％至32重量％。在一些实施方式中，反应性二氧化钛源包括中值颗粒直径在约0.10μm至0.5μm之间的粒度分布。在一些实施方式中，反应性氧化铝源包括煅烧氧化铝。在一些实施方式中，基于批料混合物中的无机物的总量计，反应性氧化铝源占15重量％至50重量％。在一些实施方式中，反应性氧化铝源包括中值颗粒直径在1μm至40μm范围内的粒度分布。在一些实施方式中，反应性氧化铝源包括展现出5μm至30μm的中值颗粒直径的粒度分布。在一些实施方式中，反应性二氧化硅源包括结晶二氧化硅。在一些实施方式中，反应性二氧化硅源包括滑石。在一些实施方式中，基于批料混合物中的无机物的总量计，反应性二氧化硅源占5重量％至20重量％。在一些实施方式中，批料混合物还包括造孔剂，相对于批料混合物中的无机物的总量，所述造孔剂在5重量％至50重量％SAT的范围内。在一些实施方式中，批料混合物还包括造孔剂，其中，所述造孔剂包括中值颗粒直径在3μm至50μm范围内的粒度分布。

在另一组实施方式中，本文公开了一种制造蜂窝体的方法，所述方法包括：提供预反应过的假板钛矿颗粒，其主要由钛酸铝和二钛酸镁组成；将预反应过的假板钛矿颗粒与反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源混合以形成批料混合物；以及通过挤出机设备挤出批料混合物以形成蜂窝挤出物。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒包含1重量％至30重量％的二钛酸镁。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒包含18重量％至25重量％的二钛酸镁。在一些实施方式中，所述方法还包括：在1,300℃至1,600℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续至少3.5小时。在一些实施方式中，所述方法包括：在至少1,330℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续至少10小时。在一些实施方式中，所述方法包括：在1,350℃至1,435℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续至少3.5小时。在一些实施方式中，所述方法包括：在大于或等于1,405℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续小于或等于8小时。在一些实施方式中，所述方法包括：在大于或等于1,405℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续小于或等于4小时。在一些实施方式中，所述方法包括：在至少1,405℃且小于1435℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续至少3.5小时且小于或等于8小时。在一些实施方式中，所述方法包括：在1330℃至1360℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续小于或等于25小时。在一些实施方式中，所述方法包括：干燥并烧制蜂窝挤出物以获得包含5.0x10^-7/℃(25℃至800℃)或更小的CTE的蜂窝体。在一些实施方式中，所述方法包括：干燥并烧制蜂窝挤出物以获得包含3.0x10^-7/℃(25℃至800℃)或更小的CTE的蜂窝体。在一些实施方式中，所述方法包括：干燥并烧制蜂窝挤出物以获得包含0.0x10^-7/℃(25℃至800℃)或更小的CTE的蜂窝体。

在另一组实施方式中，本文公开了一种制造陶瓷体的方法，所述方法包括：将批料混合物混合在一起，所述批料混合物包括无机颗粒总量，所述无机颗粒总量包括第一量的颗粒和第二量的颗粒，其中，第一量的颗粒包括能够在一个或多个反应性烧结温度下，通过反应性烧结来产生钛酸铝的成分，其中，第一量的颗粒包括反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源，并且其中，第二量的颗粒包括假板钛矿结晶颗粒，其主要由钛酸铝和二钛酸镁组成，其中，假板钛矿结晶颗粒在所述一个或多个反应性烧结温度下相对于第一量的颗粒是稳定的；以及将混合物成形成包含无机颗粒总量的生坯陶瓷体；以及在所述一种或多种反应性烧结温度下加热生坯陶瓷体并持续一个或多个时间，所述时间足以造成反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源反应性烧结并形成具有固态主相的陶瓷体，其中，固态主相主要由假板钛矿结晶钛酸铝组成。在一些实施方式中，陶瓷体还包括至少一个非假板钛矿结晶相。在一些实施方式中，陶瓷体还包括至少一个无定形相。在一些实施方式中，假板钛矿结晶钛酸铝通过对反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源进行反应性烧结来形成。在一些实施方式中，存在于生坯陶瓷体中的假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的33重量％或更小。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的0.01重量％至33重量％。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的0.01重量％至5.0重量％。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的0.1重量％至2.0重量％。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒的中值颗粒直径小于或等于20μm。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒的中值颗粒直径小于或等于5μm。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒的中值颗粒直径小于或等于1.0μm。在一些实施方式中，反应性二氧化钛源包括二氧化钛。在一些实施方式中，反应性二氧化钛源构成无机颗粒总量的10重量％至40重量％。在一些实施方式中，其中，反应性二氧化钛源构成无机颗粒总量的20重量％至34重量％。在一些实施方式中，反应性氧化铝源包括煅烧氧化铝、水合氧化铝、或者煅烧氧化铝和水合氧化铝二者。在一些实施方式中，反应性氧化铝源构成无机颗粒总量的20重量％至55重量％。在一些实施方式中，反应性氧化铝源构成无机颗粒总量的6重量％至15重量％。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒主要由70重量％至99重量％的钛酸铝和1重量％至30重量％的二钛酸镁组成。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒主要由75重量％至82重量％的钛酸铝和18重量％至25重量％的二钛酸镁组成。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒主要由75重量％至82重量％的钛酸铝和18重量％至25重量％的二钛酸镁组成。在一些实施方式中，第一量的颗粒还包括反应性氧化镁源。在一些实施方式中，反应性氧化镁源包括滑石。在一些实施方式中，反应性氧化镁源构成无机颗粒总量的13重量％至20重量％。在一些实施方式中，批料混合物还包括造孔剂，其具有3μm至50μm的中值颗粒直径。在一些实施方式中，批料混合物还包括造孔剂，相对于无机颗粒的总量，所述造孔剂的量在5重量％至50重量％SAT的范围内。在一些实施方式中，将生坯器皿加热到1,300℃至1,600℃的温度并持续至少3.5小时。在一些实施方式中，将生坯器皿加热到大于或等于1,330℃的温度并持续至少10小时。在一些实施方式中，将生坯器皿加热到1,350℃至1,435℃的温度并持续至少3.5小时。在一些实施方式中，将生坯器皿加热到大于或等于1,405℃的温度并持续小于或等于8小时。在一些实施方式中，将生坯器皿加热到大于或等于1,405℃的温度并持续小于或等于4小时。在一些实施方式中，将生坯器皿加热到1,405℃至1435℃的温度并持续3.5至8小时。在一些实施方式中，将生坯器皿加热到1330℃至1360℃的温度并持续小于或等于25小时。在一些实施方式中，陶瓷体展现出小于或等于5.0x10^-7/℃(25℃至800℃)的CTE。在一些实施方式中，陶瓷体展现出小于或等于3.0x10^-7/℃(25℃至800℃)的CTE。在一些实施方式中，陶瓷体展现出小于或等于0.0x10^-7/℃(25℃至800℃)的CTE。在一些实施方式中，成形包括：通过蜂窝挤出模头挤出混合物。

在另一组实施方式中，本文公开了一种批料混合物，其包含：无机颗粒总量，所述无机颗粒总量包括第一量的颗粒和第二量的颗粒，其中，第一量的颗粒包括能够在一个或多个反应性烧结温度下，通过反应性烧结来产生钛酸铝的成分，其中，第一量的颗粒包括反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源，其中，第二量的颗粒包括假板钛矿结晶颗粒，其主要由钛酸铝和二钛酸镁组成，其中，假板钛矿结晶颗粒在产生钛酸铝的一个或多个反应性烧结温度下相对于第一量的颗粒是稳定的。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的33重量％或更小。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的0.01重量％至33重量％。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的0.01重量％至5.0重量％。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的0.1重量％至2.0重量％。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒的中值颗粒直径小于或等于20μm。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒的中值颗粒直径小于或等于5μm。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒的中值颗粒直径小于或等于1.0μm。在一些实施方式中，反应性二氧化钛源包括二氧化钛。在一些实施方式中，反应性二氧化钛源构成无机颗粒总量的10重量％至40重量％。在一些实施方式中，反应性二氧化钛源构成无机颗粒总量的20重量％至34重量％。在一些实施方式中，反应性氧化铝源包括煅烧氧化铝、水合氧化铝、或者煅烧氧化铝和水合氧化铝二者。在一些实施方式中，反应性氧化铝源构成无机颗粒总量的20重量％至55重量％。在一些实施方式中，反应性氧化铝源构成无机颗粒总量的6重量％至15重量％。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒主要由70重量％至99重量％的钛酸铝和1重量％至30重量％的二钛酸镁组成。在一些实施方式中，假板钛矿结晶颗粒主要由75重量％至82重量％的钛酸铝和18重量％至25重量％的二钛酸镁组成。在一些实施方式中，预反应过的假板钛矿颗粒主要由75重量％至82重量％的钛酸铝和18重量％至25重量％的二钛酸镁组成。在一些实施方式中，第一量的颗粒还包括反应性氧化镁源。在一些实施方式中，反应性氧化镁源包括滑石。在一些实施方式中，反应性氧化镁源构成无机颗粒总量的13重量％至20重量％。在一些实施方式中，批料混合物还包括造孔剂，其具有3μm至50μm的中值颗粒直径。在一些实施方式中，批料混合物还包括造孔剂，相对于无机颗粒的总量，所述造孔剂的量在5重量％至50重量％SAT的范围内。

对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在本公开中进行各种修改和变动。因此，本公开意在涵盖该公开内容的修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求和其等同内容的范围之内。

Claims (110)

1.一种批料混合物，其包含：

预反应过的假板钛矿颗粒，其主要由钛酸铝和二钛酸镁组成；

反应性氧化铝源；

反应性二氧化钛源；和

反应性二氧化硅源。

2.如权利要求1所述的批料混合物，其中，预反应过的假板钛矿颗粒占批料混合物中的无机物总量的33重量％或更少。

3.如权利要求1所述的批料混合物，其中，预反应过的假板钛矿颗粒占批料混合物中的无机物总量的0.01重量％至33重量％。

4.如权利要求1所述的批料混合物，其中，预反应过的假板钛矿颗粒占批料混合物中的无机物总量的0.01重量％至5.0重量％。

5.如权利要求1所述的批料混合物，其中，预反应过的假板钛矿颗粒占批料混合物中的无机物总量的0.1重量％至2.0重量％。

6.如权利要求1所述的批料混合物，其中，批料混合物中的预反应过的假板钛矿颗粒包括粒度分布，所述粒度分布展现出小于或等于20μm的中值颗粒直径。

7.如权利要求1所述的批料混合物，其中，预反应过的假板钛矿颗粒包括粒度分布，所述粒度分布具有小于或等于5μm的中值粒度。

8.如权利要求1所述的批料混合物，其中，预反应过的假板钛矿颗粒包括粒度分布，所述粒度分布具有小于或等于1μm的中值粒度。

9.如权利要求1所述的批料混合物，其中，反应性二氧化钛源包括二氧化钛。

10.如权利要求1所述的批料混合物，其中，反应性二氧化钛源占批料混合物中的无机物总量的10重量％至40重量％。

11.如权利要求1所述的批料混合物，其中，反应性二氧化钛源占批料混合物中的无机物总量的20重量％至34重量％。

12.如权利要求1所述的批料混合物，其中，反应性氧化铝源包括煅烧氧化铝。

13.如权利要求1所述的批料混合物，其中，反应性氧化铝源包括水合氧化铝。

14.如权利要求1所述的批料混合物，其中，基于批料混合物中的无机物总量计，反应性氧化铝源占20重量％至55重量％。

15.如权利要求1所述的批料混合物，其中，基于批料混合物中的无机物总量计，反应性二氧化硅源占6重量％至15重量％。

16.如权利要求1所述的批料混合物，其中，预反应过的假板钛矿颗粒主要由70重量％至99重量％的钛酸铝和1重量％至30重量％的二钛酸镁组成。

17.如权利要求1所述的批料混合物，其中，预反应过的假板钛矿颗粒主要由75重量％至82重量％的钛酸铝和18重量％至25重量％的二钛酸镁组成。

18.如权利要求1所述的批料混合物，其还包括反应性氧化镁源。

19.如权利要求18所述的批料混合物，其中，反应性氧化镁源包括滑石。

20.如权利要求18所述的批料混合物，其中，基于批料混合物中的无机物总量计，氧化镁源在13重量％至20重量％的范围内。

21.如权利要求1所述的批料混合物，其还包括造孔剂，所述造孔剂包含3μm至50μm的中值颗粒直径。

22.一种批料混合物，其包含：

预反应过的假板钛矿颗粒，其主要由70重量％至99重量％的钛酸铝和1重量％至30重量％的二钛酸镁组成；

反应性氧化铝源；

反应性二氧化钛源；

反应性氧化镁源；和

反应性二氧化硅源。

23.如权利要求22所述的批料混合物，其中，预反应过的假板钛矿颗粒包含18重量％至25重量％的二钛酸镁。

24.如权利要求22所述的批料混合物，其中，预反应过的假板钛矿颗粒占批料混合物中的所有无机物的1重量％至33重量％。

25.如权利要求24所述的批料混合物，其中，基于批料混合物中的反应性无机物的总量计，预反应过的假板钛矿颗粒占9重量％至33重量％。

26.如权利要求22所述的批料混合物，其中，预反应过的假板钛矿颗粒包含10μm至40μm的中值颗粒直径d₅₀。

27.如权利要求22所述的批料混合物，其中，反应性二氧化钛源包括二氧化钛。

28.如权利要求22所述的批料混合物，其中，基于批料混合物中的无机物的总量计，反应性二氧化钛源占10重量％至35重量％。

29.如权利要求22所述的批料混合物，其中，基于批料混合物中的无机物的总量计，反应性二氧化钛源占15重量％至32重量％。

30.如权利要求22所述的批料混合物，其中，反应性二氧化钛源包括粒度分布，所述粒度分布具有约0.10μm至0.5μm的中值颗粒直径。

31.如权利要求22所述的批料混合物，其中，反应性氧化铝源包括煅烧氧化铝。

32.如权利要求22所述的批料混合物，其中，基于批料混合物中的无机物的总量计，反应性氧化铝源占15重量％至50重量％。

33.如权利要求22所述的批料混合物，其中，反应性氧化铝源包括粒度分布，所述粒度分布具有1μm至40μm的中值颗粒直径。

34.如权利要求22所述的批料混合物，其中，反应性氧化铝源包括粒度分布，所述粒度分布展现出5μm至30μm的中值颗粒直径。

35.如权利要求22所述的批料混合物，其中，反应性二氧化硅源包括结晶二氧化硅。

36.如权利要求22所述的批料混合物，其中，反应性二氧化硅源包括滑石。

37.如权利要求22所述的批料混合物，其中，基于批料混合物中的无机物总量计，反应性二氧化硅源占5重量％至20重量％。

38.如权利要求22所述的批料混合物，其还包括造孔剂，相对于批料混合物中的无机物总量，所述造孔剂在5重量％至50重量％SAT的范围内。

39.如权利要求22所述的批料混合物，其还包括造孔剂，其中，所述造孔剂包括粒度分布，所述粒度分布具有3μm至50μm的中值颗粒直径。

40.一种制造蜂窝体的方法，所述方法包括：

提供预反应过的假板钛矿颗粒，其主要由钛酸铝和二钛酸镁组成；

将预反应过的假板钛矿颗粒与反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源混合以形成批料混合物；以及

通过挤出机设备挤出批料混合物以形成蜂窝挤出物。

41.如权利要求40所述的方法，其中，预反应过的假板钛矿颗粒包含1重量％至30重量％的二钛酸镁。

42.如权利要求40所述的方法，其中，预反应过的假板钛矿颗粒包含18重量％至25重量％的二钛酸镁。

43.如权利要求40所述的方法，其还包括：在1,300℃至1,600℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续至少3.5小时。

44.如权利要求40所述的方法，其还包括：在至少1,330℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续至少10小时。

45.如权利要求40所述的方法，其还包括：在1,350℃至1,435℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续至少3.5小时。

46.如权利要求40所述的方法，其还包括：在大于或等于1,405℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续小于或等于8小时。

47.如权利要求40所述的方法，其还包括：在大于或等于1,405℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续小于或等于4小时。

48.如权利要求40所述的方法，其还包括：在至少1,405℃且小于1435℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续至少3.5小时且小于或等于8小时。

49.如权利要求40所述的方法，其还包括：在1330℃至1360℃的峰值烧制温度下烧制蜂窝挤出物并持续小于或等于25小时。

50.如权利要求40所述的方法，其还包括：干燥并烧制蜂窝挤出物以获得包含5.0x10^-7/℃(25℃至800℃)或更小的CTE的蜂窝体。

51.如权利要求40所述的方法，其还包括：干燥并烧制蜂窝挤出物以获得包含3.0x10^-7/℃(25℃至800℃)或更小的CTE的蜂窝体。

52.如权利要求40所述的方法，其还包括：干燥并烧制蜂窝挤出物以获得包含0.0x10^-7/℃(25℃至800℃)或更小的CTE的蜂窝体。

53.一种制造陶瓷体的方法，所述方法包括：

将批料混合物混合在一起，所述批料混合物包括无机颗粒总量，所述无机颗粒包括第一量的颗粒和第二量的颗粒，其中，第一量的颗粒包括能够在一个或多个反应性烧结温度下，通过反应性烧结来产生钛酸铝的成分，其中，第一量的颗粒包括反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源，并且其中，第二量的颗粒包括假板钛矿结晶颗粒，其主要由钛酸铝和二钛酸镁组成，其中，假板钛矿结晶颗粒在所述一个或多个反应性烧结温度下相对于第一量的颗粒是稳定的；

将混合物成形成包含无机颗粒总量的生坯陶瓷体；以及

在所述一个或多个反应性烧结温度下加热生坯陶瓷体并持续一个或多个时间，所述时间足以造成反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源反应性烧结并形成具有固态主相的陶瓷体，其中，固态主相主要由假板钛矿结晶钛酸铝组成。

54.如权利要求53所述的方法，其中，陶瓷体还包括至少一个非假板钛矿结晶相。

55.如权利要求53所述的方法，其中，陶瓷体还包括至少一个无定形相。

56.如权利要求53所述的方法，其中，假板钛矿结晶钛酸铝通过对反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源进行反应性烧结来形成。

57.如权利要求53所述的方法，其中，生坯陶瓷体中存在的假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的33重量％或更少。

58.如权利要求53所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的0.01重量％至33重量％。

59.如权利要求53所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的0.01重量％至5.0重量％。

60.如权利要求53所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的0.1重量％至2.0重量％。

61.如权利要求53所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒的中值颗粒直径小于或等于20μm。

62.如权利要求53所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒的中值颗粒直径小于或等于5μm。

63.如权利要求53所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒的中值颗粒直径小于或等于1.0μm。

64.如权利要求53所述的方法，其中，反应性二氧化钛源包括二氧化钛。

65.如权利要求53所述的方法，其中，反应性二氧化钛源构成无机颗粒总量的10重量％至40重量％。

66.如权利要求53所述的方法，其中，反应性二氧化钛源构成无机颗粒总量的20重量％至34重量％。

67.如权利要求53所述的方法，其中，反应性氧化铝源包括煅烧氧化铝、水合氧化铝、或者煅烧氧化铝和水合氧化铝二者。

68.如权利要求53所述的方法，其中，反应性氧化铝源构成无机颗粒总量的20重量％至55重量％。

69.如权利要求53所述的方法，其中，反应性氧化铝源构成无机颗粒总量的6重量％至15重量％。

70.如权利要求53所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒主要由70重量％至99重量％的钛酸铝和1重量％至30重量％的二钛酸镁组成。

71.如权利要求53所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒主要由75重量％至82重量％的钛酸铝和18重量％至25重量％的二钛酸镁组成。

72.如权利要求53所述的方法，其中，预反应过的假板钛矿颗粒主要由75重量％至82重量％的钛酸铝和18重量％至25重量％的二钛酸镁组成。

73.如权利要求53所述的方法，其中，第一量的颗粒还包括反应性氧化镁源。

74.如权利要求53所述的方法，其中，反应性氧化镁源包括滑石。

75.如权利要求53所述的方法，其中，反应性氧化镁源构成无机颗粒总量的13重量％至20重量％。

76.如权利要求53所述的方法，其中，批料混合物还包括造孔剂，其具有3μm至50μm的中值颗粒直径。

77.如权利要求53所述的方法，其中，批料混合物还包括造孔剂，相对于无机颗粒的总量，所述造孔剂的量在5重量％至50重量％SAT的范围内。

78.如权利要求53所述的方法，其中，将生坯器皿加热到1,300℃至1,600℃的温度并持续至少3.5小时。

79.如权利要求53所述的方法，其中，将生坯器皿加热到大于或等于1,330℃的温度并持续至少10小时。

80.如权利要求53所述的方法，其中，将生坯器皿加热到1,350℃至1,435℃的温度并持续至少3.5小时。

81.如权利要求53所述的方法，其中，将生坯器皿加热到大于或等于1,405℃的温度并持续小于或等于8小时。

82.如权利要求53所述的方法，其中，将生坯器皿加热到大于或等于1,405℃的温度并持续小于或等于4小时。

83.如权利要求53所述的方法，其中，将生坯器皿加热到1,405℃至1435℃的温度并持续3.5至8小时。

84.如权利要求53所述的方法，其中，将生坯器皿加热到1330℃至1360℃的温度并持续小于或等于25小时。

85.如权利要求53所述的方法，其中，陶瓷体展现出小于或等于5.0x10^-7/℃(25℃至800℃)的CTE。

86.如权利要求53所述的方法，其中，陶瓷体展现出小于或等于3.0x10^-7/℃(25℃至800℃)的CTE。

87.如权利要求53所述的方法，其中，陶瓷体展现出小于或等于0.0x10^-7/℃(25℃至800℃)的CTE。

88.如权利要求53所述的方法，其中，成形包括：通过蜂窝挤出模头挤出混合物。

89.一种批料混合物，其包含：

无机颗粒总量，所述无机颗粒总量包括第一量的颗粒和第二量的颗粒，

其中，第一量的颗粒包括能够在一个或多个反应性烧结温度下，通过反应性烧结来产生钛酸铝的成分，

其中，第一量的颗粒包括反应性氧化铝源、反应性二氧化钛源和反应性二氧化硅源，

其中，第二量的颗粒包括假板钛矿结晶颗粒，其主要由钛酸铝和二钛酸镁组成，其中，假板钛矿结晶颗粒在产生钛酸铝的一个或多个反应性烧结温度下相对于第一量的颗粒是稳定的。

90.如权利要求89所述的批料混合物，其中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的33重量％或更少。

91.如权利要求89所述的批料混合物，其中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的0.01重量％至33重量％。

92.如权利要求89所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的0.01重量％至5.0重量％。

93.如权利要求89所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒构成无机颗粒总量的0.1重量％至2.0重量％。

94.如权利要求89所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒的中值颗粒直径小于或等于20μm。

95.如权利要求89所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒的中值颗粒直径小于或等于5μm。

96.如权利要求89所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒的中值颗粒直径小于或等于1.0μm。

97.如权利要求89所述的方法，其中，反应性二氧化钛源包括二氧化钛。

98.如权利要求89所述的方法，其中，反应性二氧化钛源构成无机颗粒总量的10重量％至40重量％。

99.如权利要求89所述的方法，其中，反应性二氧化钛源构成无机颗粒总量的20重量％至34重量％。

100.如权利要求89所述的方法，其中，反应性氧化铝源包括煅烧氧化铝、水合氧化铝、或者煅烧氧化铝和水合氧化铝二者。

101.如权利要求89所述的方法，其中，反应性氧化铝源构成无机颗粒总量的20重量％至55重量％。

102.如权利要求89所述的方法，其中，反应性氧化铝源构成无机颗粒总量的6重量％至15重量％。

103.如权利要求89所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒主要由70重量％至99重量％的钛酸铝和1重量％至30重量％的二钛酸镁组成。

104.如权利要求89所述的方法，其中，假板钛矿结晶颗粒主要由75重量％至82重量％的钛酸铝和18重量％至25重量％的二钛酸镁组成。

105.如权利要求89所述的方法，其中，预反应过的假板钛矿颗粒主要由75重量％至82重量％的钛酸铝和18重量％至25重量％的二钛酸镁组成。

106.如权利要求89所述的方法，其中，第一量的颗粒还包括反应性氧化镁源。

107.如权利要求89所述的方法，其中，反应性氧化镁源包括滑石。

108.如权利要求89所述的方法，其中，反应性氧化镁源构成无机颗粒总量的13重量％至20重量％。

109.如权利要求89所述的方法，其中，批料混合物还包括造孔剂，其具有3μm至50μm的中值颗粒直径。

110.如权利要求89所述的方法，其中，批料混合物还包括造孔剂，相对于无机颗粒的总量，所述造孔剂的量在5重量％至50重量％SAT的范围内。

Images