本文公开了一种陶瓷体，该陶瓷体包含至少一个含有铁板钛矿型结晶结构的相和至少一个含有钛酸锆锡的相。本文还公开了多孔陶瓷蜂窝结构，该结构包括一个包含至少一个含有铁板钛矿型结晶结构的相和至少一个含有钛酸锆锡的相的陶瓷体；以及包含至少一个含有铁板钛矿型结晶结构的相和至少一个含有钛酸锆锡的相的陶瓷体的制备方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请根据35U.S.C.§120，要求2013年6月18日提交的美国申请系列号第13/920,493号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。专利技术描述
本公开涉及一种陶瓷体，该陶瓷体包含至少一个含有铁板钛矿型结晶结构的相和至少一个含有钛酸锆锡的相。本文还公开了多孔陶瓷蜂窝结构，该结构包括一个包含至少一个含有铁板钛矿型结晶结构的相和至少一个含有钛酸锆锡的相的陶瓷体。本文进一步公开了陶瓷体的制备方法，该方法包括以下步骤：提供批料组合物，该组合物含有至少一种锆源、至少一种锡源、至少一种钛源、至少一种铝源、至少一种镁源；对所述批料组合物进行烧制，该烧制条件适于形成包含至少一个含有铁板钛矿型结晶结构的相和至少一个含有钛酸锆锡的相的陶瓷体。背景内燃机废气的后处理可能需要使用大表面积基材所承载的过滤器和催化剂。在柴油机和某些直喷式汽油机的情况下，可使用用于去除碳烟炱粒子的催化过滤器。这些应用中过滤器和催化剂载体应当耐火、耐热冲击、在一系列的pO2条件下稳定，与催化剂体系无反应性，并且应当对废气流具有最小的阻力。多孔陶瓷流通型蜂窝基材和壁流式蜂窝过滤器可用于诸如此类的应用中。专利技术概述本公开的一个示例性实施方式提供一种陶瓷体，该陶瓷体包含至少一个含有铁板钛矿型结晶结构的相和至少一个含有钛酸锆锡的相。本公开的一个示例性实施方式还提供一种多孔陶瓷蜂窝结构，该结构包括一个包含至少一个含有铁板钛矿型结晶结构的相和至少一个含有钛酸锆锡的相的陶瓷体。本公开的一个示例性实施方式进一步提供了一种陶瓷体的制备方法，所述方法包括以下步骤：提供批料组合物，该组合物含有至少一种锆源、至少一种锡源、至少一种钛源、至少一种铝源、和至少一种镁源；对所述批料组合物进行烧制，该烧制条件适于形成包含至少一个含有铁板钛矿型结晶结构的相和至少一个含有钛酸锆锡的相的陶瓷体。前面的总体概述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，不对本公开构成限制。除说明书所列之外，可提供其他特征和变化形式。例如，本公开描述了在详细描述部分所公开的特征的各种组合和亚组合。此外，应当指出，在公开了步骤的情况下，所述步骤不必按所述顺序执行，除非有明确说明。附图简要说明图1是ZrO2、SnO2和TiO2组分的以摩尔百分数计的三元组成图，其中区域A-B-C-D-E-F-A包含本文公开的陶瓷体的某些实施方式中与Al2TiO5基铁板钛矿相共存的钛酸锆锡相的组合物。图2是ZrO2、SnO2和TiO2组分的以摩尔百分数计的三元组成图，其表示了1500-1600℃范围内钛酸锆锡基相的固溶体(ss)-(Zr,Ti,Sn)2O4(ss)的大致范围。二氧化锆相-ZrO2(ss)、二氧化锡和二氧化钛(金红石)相-SnO2(ss)和(Sn,Ti)O2(ss)的固溶度范围仅是示意性的，并非测定的。还示出了表示单相钛酸锆锡化合物(实心圆)的具体组成以及主要产出具有最小量二氧化锆固溶体-ZrO2(ss)或二氧化锡固溶体-SnO2(ss)(实心方块)的单相钛酸锆锡化合物的组合物的标记。从室温至1000℃的各个钛酸锆锡化合物的平均线性晶格热膨胀系数(CTE)由高温X射线衍射测出，在组成标记旁示出。钛酸锆锡相区内的虚线表示数值由箭头标记的CTE恒定的组合物。图3是所测四点法断裂模量(MOR)与所计算的“S”参数之比的曲线图，其中区分为：铁板钛矿和钛酸锆锡陶瓷，金红石不高于2％，刚玉不高于15％(实心圆)；铁板钛矿和钛酸锆锡陶瓷，金红石高于2％(划有竖线的圆)；铁板钛矿和钛酸锆锡陶瓷，刚玉高于15％(划有横线的圆)；铁板钛矿和钛酸锆锡陶瓷，金红石高于2％，刚玉高于15％(划有斜线的圆)；铁板钛矿和不含锡的钛酸锆陶瓷(空心方块)；不含镁和钛酸锆相的Al2TiO5基陶瓷(划有横线的三角形)；以及包含93.4摩尔％Al2TiO5的和6.6摩尔％的MgTi2O5且不含钛酸锆相的铁板钛矿陶瓷(空心三角形)。线表示MOR/S＝0.85、1.00和1.15的值。图4是实施例16的抛光横截面的扫面电子显微照片，其显示了均匀分布的钛酸锆锡相(白)、含镁的Al2TiO5基铁板钛矿相(灰)和良好的互连孔隙(黑)。图5是ZrO2、SnO2和TiO2组分的以摩尔百分数计的三元组成图，其显示了1400℃(空心圆)和1500℃(实心圆)时的与Al2TiO5基铁板钛矿相和刚玉相共存的钛酸锆锡相的组成。线I-J、K-L和M-N分别表示在1400℃、1500℃和1600℃下能够与Al2TiO5基铁板钛矿相稳定平衡地共存的示例性钛酸锆锡相中钛的大致最低含量。图6是专利技术性实施例17中加热(圆)和冷却(方块)过程中相对于温度的杨氏弹性模量的曲线图，其显示了测得的加热前室温下的弹性模量(ERT)，测得的冷却过程中约1100℃时的弹性模量(Ec,1100)，以及在试样没有微裂的情况下估算的室温下的弹性模量值(三角形，E°RT)。图7是对比性实施例12中加热(圆)和冷却(方块)过程中相对于温度的杨氏弹性模量的曲线图，其显示了测得的加热前室温下的弹性模量(ERT)，测得的冷却过程中约1100℃时的弹性模量(Ec,1100)，以及在试样没有微裂的情况下估算的室温下的弹性模量值(三角形，E°RT)。图8是对比性实施例10中加热(圆)和冷却(方块)过程中相对于温度的杨氏弹性模量的曲线图，其显示了测得的加热前室温下的弹性模量(ERT)，测得的冷却过程中约1100℃时的弹性模量(Ec,1100)，以及在试样没有微裂的情况下估算的室温下的弹性模量值(三角形，E°RT)。对示例性实施方式的描述自1970年代引入基材和1980年代引入过滤器以来，一直在降低基材和过滤器的壁厚上存在持续增长的趋势，以减少压降。进一步，还存在对更高孔隙率基材的需求，以降低热质量，从而在引擎冷启动过程中促进催化剂的更早期活化；也要求过滤器具有更高的孔隙率，从而进一步减少压降并适应过滤器壁内更大量的催化剂。更薄壁和更高孔隙率均可降低蜂窝材料的结构强度；因此要求构成壁的骨架陶瓷材料的固有弯曲强度尽可能地高。另外，在柴油机微粒过滤器(dieselparticulatefilters,DPFs)的情况下，可能需要高体积热容，以便使积聚烟炱的周期性原位燃烧过程中-即已知为“再生”的过程中可达到的温度降至最低。因更高孔隙率和更薄壁降低DPF的质量，构成陶瓷的固体材料应当具有高单位体积热容。为满足这一需要，引入了钛酸铝基DPF。某些性能得到提高的可得的新型催化剂被发现会与既存的陶瓷过滤器和基材发生不必要的化学相互作用。例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种陶瓷体，其中包含至少一个含有铁板钛矿型结晶结构的相和至少一个含有钛酸锆锡的相。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.18 US 13/920,4931.一种陶瓷体，其中包含至少一个含有铁板钛矿型结晶结构的相和至少一个含有钛酸
锆锡的相。
2.如权利要求1所述的陶瓷体，其特征在于，所述至少一个铁板钛矿型结晶结构包括含
有镁的Al2TiO5。
3.如权利要求1或2所述的陶瓷体，其特征在于，所述至少一个含有钛酸锆锡的相由通
式(Al)p1(Zr)q1(Ti)q2(Sn)q3O4-0.5(p1)表示，其中
p1+q1+q2+q3＝2；
p1的范围为约0-约0.08；
q1/(q1+q2+q3)的值的范围为约0.36-约0.60；
q2/(q1+q2+q3)的值的范围为约0.23-约0.50；以及
q3/(q1+q2+q3)的值的范围为约0.05-约0.33。
4.如权利要求1-3中任一项所述的陶瓷体，其特征在于，所述陶瓷体含有少于约15％的
刚玉相。
5.如权利要求1-4中任一项所述的陶瓷体，其特征在于，MOR/S之比大于约1.0，其中MOR
由四点法测得，单位为磅/平方英寸；S＝2140-18.1(％孔隙率)-57.2(d50)+6.1
(CTERT-1000℃)，其中d50的单位为微米，CTE的单位为10-7℃-1。
6.如权利要求1-5中任一项所述的陶瓷体，其特征在于，孔隙率至少约为45％。
7.如权利要求1-6中任一项所述的陶瓷体，其特征在于，孔隙率至少约为50％。
8.如权利要求1-7中任一项所述的陶瓷体，其特征在于，CTERT-1000℃低于约30x10-7℃-1。
9.如权利要求1-8中任一项所述的陶瓷体，其特征在于，CTERT-1000℃低于约20x10-7℃-1。
10.一种多孔陶瓷蜂窝结构，其特征在于，该结构包括一个包含至少一个含有铁板钛矿
型结晶结构的相和至少一个含有钛酸锆锡的相的陶瓷体。
11.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·A·默克尔，B·R·惠顿，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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