结构，并 且有许多从进口端延伸至出口端的小室，所述小室具有多孔的壁。蜂窝体结构的小室密度 可以进一步为70个小室/英寸 2 (10. 9个小室/厘米2)至400个小室/英寸2 (62个小室/ 厘米2)。在一个实施方式中，一部分小室在进口端或面端用和蜂窝体结构相同或类似组成 的糊料堵塞，如在美国专利第4, 329, 162号中所述（通过引用纳入本文）。只在小室的端部 进行堵塞，堵塞深度通常约为5-20毫米，虽然也可以改变该堵塞深度。一部分的小室在出 口端堵塞，但这些小室不对应于在进口端堵塞的那些孔。因此，每个小室仅在一端堵塞。优 选的排列方式是在指定表面以棋盘模式每隔一个小室进行堵塞。
[0049] 这种堵塞构形使废气流与基材的多孔壁有更密切的接触。废气流通过在进口端的 开口小室流入基材，然后通过多孔的小室壁，再通过出口端的开口小室从该结构排出。在此 描述类型的过滤器称作"壁流"过滤器，因为交替堵塞通道产生的流动路径要求被处理的废 气从多孔陶瓷的小室壁通过，然后从过滤器排出。
[0050] 本发明的示例性实施方式也提供了一种从包含特定无机粉末化原料的陶瓷形成 前体批料组合物制造复合堇青石铝镁酞酸盐陶瓷制品的方法。通常，该方法首先包括提供 包含氧化镁源、二氧化硅源、氧化铝源和二氧化钛源的无机批料组合物。然后将该无机批料 组合物与一种或多种加工助剂混合到一起以形成增塑的陶瓷前体批料组合物，该加工助剂 选自下组：增塑剂、润滑剂、粘合剂、成孔剂和溶剂。增塑的陶瓷前体批料组合物可以是成形 的或者另外形成生坯体，可选进行干燥，并且随后在足以将生坯体有效转化成陶瓷制品的 条件下烧制。
[0051] 氧化镁源例如但不限于可以选自以下材料中的一种或多种：MgO、Mg(0H)2、MgC03、 MgAl204、Mg2Si04、MgSi03、MgTi03、Mg2Ti04、MgTi205、滑石和煅烧滑石。或者，氧化镁源可选自 以下的一种或多种：镁橄榄石、橄榄石、绿泥石或蛇纹石。优选地，氧化镁源的中值粒径不超 过35μπι，并且优选不超过30μπι。为此，如本文所述，通过激光衍射技术，如通过Microtrac 粒度分析仪，测量全部粒径。
[0052] 氧化铝源例如但不限于可以选自形成氧化铝的来源，诸如刚玉、A1(0H)3、勃姆石、 水铝石、过渡氧化铝，诸如γ-氧化铝或p-氧化铝。或者，氧化铝源可以是氧化铝和另一 种金属氧化物如MgAl204、Al2Ti05、多铝红柱石、高岭土、煅烧高岭土、叶腊石、蓝晶石等的化 合物。在一个实施方式中，氧化铝源的加权平均中值粒度优选范围是10μπι至60μL?，并且 更优选范围是15μπι至30μπι。在另一个实施方式中，氧化铝源可以是一种或多种氧化铝形 成源与一种或多种氧化铝和另一种金属氧化物的化合物的组合。
[0053] 除了上述的含氧化镁或氧化铝的化合物以外，二氧化钛源可以是Ti02粉末。
[0054] 提供的二氧化硅源可以是Si02粉末，诸如石英、隐晶石英、熔凝硅石、硅藻土、低碱 沸石或胶态二氧化硅。另外，二氧化硅源也可以含氧化镁和/或氧化铝的化合物提供，包 括，例如堇青石、绿泥石等。在另一个实施方式中，二氧化硅源的中值粒径优选为至少5μm， 更优选至少10μm，并且更优选至少20μm。
[0055] 如上所述，在前体批料组合物中可任选加入一种或多种烧结助剂或添加剂，以降 低烧制温度和扩大形成陶瓷组合物所需的烧制窗。烧结助剂可以，例如，以总组合物的〇. 15 至5重量％的量存在，并且可包含，例如，一种或多种金属氧化物，如CaO和SrO中的至少一 种，或CaO和SrO中的至少一种与Ce02、Y203和La203中的一种或多种的组合。可向前体批 料组合物中加入烧结助剂，其可为例如碳酸盐、硅酸盐、铝酸盐、水合物等形式。在一个示例 性实施方式中，已经发现当以约〇. 15至1. 0重量％，并且更优选以约0. 25至0. 75重量％ 的量加入氧化钙（CaO)时，其是特别良好的烧结添加剂。在一个示例性实施方式中，已经发 现当以约0. 1至2. 0重量％，并且更优选以约0. 5至1. 5重量％的量加入氧化锶（SrO)时， 其是特别良好的烧结添加剂。相似地，当以0至3重量％的量加入FeJiOJt，其可用于减 缓氧化性大气中的分解。
[0056] 此外，陶瓷前体批料组合物可包含其他添加剂，例如表面活性剂、润滑油和成孔材 料。可用作成形助剂的表面活性剂的非限制性示例是(；-(： 22脂肪酸和/或它们的衍生物。 可与这些脂肪酸一起使用的其他表面活性剂组分是(；至C22脂肪酯、C8至C22脂肪醇及其组 合。示例性的表面活性剂是硬脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸、油酸、亚油酸、棕榈酸及其衍生物、妥 尔油、硬脂酸与月桂基硫酸铵的组合、以及所有这些的组合。在一个示例性实施方式中，表 面活性剂是月桂酸、硬脂酸、油酸、妥尔油及其组合。在一些实施方式中，表面活性剂的量是 约0. 25重量％至约2重量％。
[0057] 可用作成形助剂的润滑油的非限制性例子可以是，轻质矿物油、玉米油、高分子量 聚丁烯、多元醇酯、轻质矿物油和蜡乳液的掺混物、石蜡在玉米油中的掺混物、以及这些的 组合。在一些实施方式中，润滑油的量是约1重量％至约10重量％。在一个示例性实施方 式中，润滑油以约3重量％至约6重量％的量存在。
[0058] 如果需要，所述前体组合物可以含有成孔剂以便调节用于特定应用的烧制体的孔 隙率和孔径分布。成孔剂是易挥发材料，在对生坯体进行干燥或加热期间通过燃烧能使成 孔剂蒸发或发生汽化以获得所需的通常较高的孔隙率和/或较大的中值孔径。合适的成孔 剂可包括，但不限于，碳；石墨；淀粉；木材，壳或坚果粉；聚合物如聚乙烯珠粒；蜡等。当使 用时，颗粒成孔剂可具有10ym至70μL?，并且更优选15μηι至50μηι范围的中值粒径。
[0059] 形成陶瓷的无机批料组分与任选的任意烧结助剂和/或成孔剂可以与液态赋形 剂和成形助剂充分混合，这些成形助剂在原料成形为生坯体时赋予原料以塑性成形性和生 坯强度。通过挤出进行成形时，最常使用纤维素醚粘结剂，如甲基纤维素、羟丙基甲基纤维 素、甲基纤维素衍生物和/或它们的任意组合，作为临时性有机粘结剂，并且硬脂酸钠可作 为润滑剂。成形助剂的相对量可以根据如所用原料的特性和量等的因素而变化。例如，成 形助剂的常规用量约为：约2至约10重量％，优选约3至约6重量％的甲基纤维素，以及约 0. 5至约1重量％，优选约0. 6重量％的硬脂酸钠、硬脂酸、油酸或妥尔油。原料和成形助剂 通常以干的形式混合在一起，然后与作为载剂的水混合。水的用量可随批料而变化，因此可 以通过预先测试具体批料的可挤出性来确定。
[0060] 液体载剂组分可依据使用的材料的类型变化，以对加工性以及与陶瓷批料混合物 中的其他组分的相容性进行优化。通常，液体载剂含量一般为增塑的组合物的15重量％至 50重量％。在一个实施方式中，液体载剂组分可包含水。在另一个实施方式中，应理解，根 据陶瓷批料组合物的组分部分，可以使用有机溶剂例如甲醇、乙醇或它们的混合物作为液 体载剂。
[0061] 可以通过比如典型陶瓷制造技术，诸如单轴向压制或等静压压制、挤出、流铸和注 塑，从增塑的前体组合物形成或成形生坯体。当陶瓷制品是蜂窝体几何形状时，优选挤出， 如对于催化转化器流通基材或柴油机颗粒壁流过滤器。所得的生坯体可任选地经干燥，然 后在有效将生坯体转化成陶瓷制品的条件下在气加热窑或电加热窑中或通过微波加热进 行烧制。例如，将生坯体有效地转化成陶瓷制品的烧制条件可包括在1250°C至1450°C，例 如1300°C至1350°C，或1330°C至1380°C范围的最高均热温度下加热生坯体，并且维持该最 高均热温度充足的时间以将生坯体转化成陶瓷制品，之后以足以不对烧结制品造成热冲击 的速度冷却。
[0062] 另外，有效烧制条件可包括在1240至1350°C(优选1270至1330°C)范围的第一 均热温度下加热生坯体，保持第一均热温度2至10小时（优选4至8小时），然后在1270 至1450°C(优选1300-1350°C)范围的第二均热温度下加热生胚体，并保持第二均热温度 2至10小时（优选4至8小时），同样之后以足以不对烧结制品造成热冲击的速度冷却。
[0063] 为了获得壁流过滤器，如本领域已知的，对蜂窝体结构的一部分小室在进口端或 面进行堵塞。只在小室的端部进行堵塞，堵塞深度通常约为1-20毫米，但是可以改变堵塞 深度。一部分的小室在出口端堵塞，但这些小室不对应于在进口端堵塞的那些小室。因此， 每个小室仅在一端堵塞。优选的排列方式是在指定表面以棋盘模式每隔一个小室进行堵 塞。
[0064] 可参考由本发明人中的至少一位制备并在前述美国专利申请12/305, 767中所示 的Mg0-Al203_Ti02-Si02系统的相平衡图得到对本发明根本发现的更深入理解。当然会认 为在这种图中包含的相区（phasefield)之间的许多边界代表平衡计算和外推的结果而不 是实际相分析的结果。虽然已经由实验确认相区本身，代表相区之间边界的精确温度和组 成是近似的。在任何情况中，图1的相图显示稳定的相组合沿钛酸铝（Al2Ti05)和堇青石 (Mg2Al4Si50ls)之间的伪二元接合点随温度和组成的变化。基本上，该图表示高温下堇青石 和AT的混合物会倾向于形成其他相，包括多铝红柱石、二氧化钛、液体、和具有铁板钛矿晶 体结构的固溶体相。
[0065] 可由对该图的研究衍生出两个显著的特征。首先，为了铁板钛矿相与堇青石处于 平衡状态，对固溶体的组成有一般的限制，具体地，纯AT会倾向于不与堇青石处于平衡状 态。使用Factsage?(由Thermfact和GTT-Technologies公司供应）计算的图2A和2B描 述了 1325°C下四元Mg0-Al203_Ti02-Si02系统内具有二钛酸镁、钛酸铝和堇青石的端点的三 元剖面中的相关系，显示在该温度下与堇青石C处于平衡中的铁板钛矿相PB含至少约25 重量％的二钛酸镁。图2A显示了表示1325°C下的铁板钛矿PB、堇青石C、多铝红柱石M、假 蓝宝石Sap、二氧化钛T和液相关系的堇青石-铁板钛矿相图。图2B显示了表示1325°C下 的铁板钛矿PB、堇青石C、多铝红柱石M、假蓝宝石Sap、二氧化钛T和液相关系的具有10