本发明专利技术提供一种纤维陶瓷材料，其包含多个具有ＲｘＭｇ２Ａｌ４＋ｘＳｉ５－ｘＯ１８或ＲｘＭｇ２－ｘＡｌ４Ｓｉ５Ｏ１８组成结构的纤维。所述纤维陶瓷材料是通过组合两种或两种以上ＲｘＭｇ２Ａｌ４＋ｘＳｉ５－ｘＯ１８或ＲｘＭｇ２－ｘＡｌ４Ｓｉ５Ｏ１８前驱体而形成，其中所述两种或两种以上ＲｘＭｇ２Ａｌ４＋ｘＳｉ５－ｘＯ１８或ＲｘＭｇ２－ｘＡｌ４Ｓｉ５Ｏ１８前驱体中的至少一者是呈纤维的形式。所述纤维陶瓷材料经成形而形成纤维体，在所述纤维体中，所有纤维的至少约２０％排列于实质上共同的方向上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体来说涉及纤维陶瓷材料，且更具体来说，涉及包括多个非化学计量的 堇青石纤维的低热膨胀系数纤维材料和制造所述纤维材料的方法。
技术介绍
先进陶瓷材料通常用于位于恶劣环境中的系统中，诸如汽车引擎(例如催化转化 器)、航空航天应用(例如航天飞机的贴砖)、耐火操作(例如耐火砖)和电子设备(例如 电容器、绝缘体)中。多孔陶瓷体具有在这些环境中作为过滤器的特殊用途。举例来说，当 今汽车工业使用陶瓷蜂巢状基材(即，多孔陶瓷体)来支持废气的催化氧化及还原和过滤 颗粒排放物。陶瓷蜂巢状基材提供高的过滤比表面积并为催化反应提供支持，同时，陶瓷蜂 巢状基材在与汽车引擎环境有关的高工作温度下是稳定且实质上结构可靠的。一般来说，例如堇青石等陶瓷材料是在高温环境下性能优良的惰性物质。然而，陶 瓷材料并非不受热应力(诸如周围温度与高温应用之间的循环变化所产生的应力)影响。 因此，已知陶瓷过滤器会劣化，从而使其效率低下且无法有效地用于当今的应用。
技术实现思路
一般来说，本文所述的实施例涉及一种可用于各种应用的纤维陶瓷材料，包括作 为汽车引擎环境中的过滤器。所述纤维陶瓷材料包括多个非化学计量的堇青石纤维(即， 具有RxMg2Al4+2xSi5_x018或RxM&_xAl4Si5018组成结构的纤维，其中χ大于0且R为除Mg、Al、 Si或0以外的元素)。本文所述的实施例还涉及制造所述纤维陶瓷材料的方法。具体来 说，在一个实施例中，经由两种或两种以上前驱体材料之间的反应形成1 !^&414+2#15_!￡018或 RxMg2_xAl4Si5018纤维来制备纤维陶瓷材料，其中所述两种或两种以上前驱体材料中至少一 者是呈纤维的形式。挤压由反应制备的多个RxMg2Al4+2xSi5_x018或RxM&_xAl4Si5018纤维，或以 其他方式将其成形为纤维体。挤压或成形期间，据信发生纤维排列，从而使得纤维体至少一 个方向上的热膨胀系数(CTE)减小。由于CTE减小，可形成在高温下破裂最小且膨胀最小 的多孔纤维陶瓷体。另外，在某些实施例中，可进一步通过改变纤维的组成结构来降低CTE。 举例来说，通过自化学计量形式改变堇青石的组成结构，可操纵纤维材料的晶格，从而根据 CTE的值产生方向变化。在一个方面，本专利技术所述的实施例是针对一种制造纤维材料的方法，其中纤维材 料中所有纤维的至少约5%具有RxMg2Al4+2xSi5_x018或RxM&_xAl4Si5018组成结构。所述方法 包括混合至少两种RxMg2Al4+2xSi5_x018或RxM&_xAl4Si5018前驱体材料以形成混合物(所述至 少两种RxMg2Al4+2xSi5_x018或RxM&_xAl4Si5018前驱体材料的一者或多者是呈纤维的形式)；挤 压所述混合物以形成纤维体；以及热处理所述纤维体以形成纤维材料。本专利技术这一方面的实施例可包括以下特征中的一或多者。在一些实施例中，在热 处理所述纤维体后，其中所有纤维的至少约25%具有!^-‘^^(^或！^^^典⑷^且成结构中的一者。也就是说，约25% (例如30%、35%、45%、55%、65%或65%以上)的前 驱体纤维反应形成RxMg2Al4+2xSi5_x018或1^&_/1典5018纤维。在某些实施例中，所述前驱体 材料中的一或多者可选自由以下组成的群组硅酸镁纤维、铝酸镁纤维和硅酸铝纤维。在一 些实施例中，混合物可进一步包括一或多种选自由以下组成的群组的添加剂流体、粘合剂 和孔生成剂。所述一或多种添加剂可实质上通过加热纤维体而移除。在另一方面，本文所述的实施例是针对一种制造包括RxMg2Al4+2xSi5_x018或 RxMg2^xAl4Si5O18纤维的纤维体的方法。所述方法包括混合至少两种RxMg2Al4+2xSi5_x018 或RxMg2_xAl4Si5018前驱体材料以形成混合物，其中所述至少两种RxMg2Al4+2xSi5_x018或 RxMg2^xAl4Si5O18前驱体材料的一或多者是呈纤维的形式；使所述至少两种RxMg2Al4+2xSi5_x018 或RxMg2_xAl4Si5018前驱体材料发生反应以在混合物中形成多个具有RxMg2Al4+2xSi5_x018或 RxMg2_xAl4Si5018组成结构的纤维；以及使所述混合物成形为纤维体，其中纤维体中所有纤维 的至少约5%具有RxM&Al4+2xSi5_x018组成结构或RxM&_xAl4Si5018组成结构。本专利技术这一方面的实施例可包括以下特征中的一或多者。在一些实施例中，在使 所述至少两种RxMg2Al4+2xSi5_x018或RxMg2_xAl4Si5018前驱体材料发生反应后，纤维体中所有纤 维的至少约25%具有RxM&Al4+2xSi5_x018或RxM&_xAl4Si5018组成结构。也就是说，纤维体中 所有纤维的至少25% (例如35%、45%、55%、65%、75%、85%、95% )在前驱体反应后具 有RxMg2Al4+2xSi5_x018组成结构或RxM&_xAl4Si5018组成结构。纤维可经排列以使纤维体中所 有纤维的至少约20%是以共同的方向排列。在某些实施例中，所述前驱体材料中的一或多 者可选自由以下组成的群组硅酸镁纤维、铝酸镁纤维和硅酸铝纤维。在一些实施例中，混 合物可进一步包括一或多种选自由以下组成的群组的添加剂流体、粘合剂和孔生成剂。所 述一或多种添加剂可实质上通过加热纤维体而移除。在又一方面，本专利技术实施例针对一种形成多孔蜂巢状基材的方法。所述方法包括 混合至少两种RxMg2Al4+2xSi5_x018或RxM&_xAl4Si5018前驱体材料以形成混合物，其中所述至少 两种RxMg2Al4+2xSi5_x018或RxM&_xAl4Si5018前驱体材料中的一或多者是呈纤维的形式；挤压所 述混合物以形成具有至少约20%的多孔性的蜂巢状基材；以及热处理所述蜂巢状基材，以 使所述至少两种RxMg2Al4+2xSi5_x018或RxM&_xAl4Si5018前驱体材料发生反应，以形成多个具有 RxMg2Al4+2xSi5_x018或RxMg2_xAl4Si5018组成结构的纤维，从而使所述蜂巢状基材中所有纤维的 至少约5%具有所述RxM&Al4+2xSi5_x018或RxM&_xAl4Si5018组成结构。本专利技术这一方面的实施例可包括以下特征中的一或多者。在一些实施例中， 在热处理所述蜂巢状基材后，其中所有纤维的至少约25 %具有RxMg2Al4+2xSi5_x018或 RxMg2_xAl4Si5018组成结构中的一者。纤维可经排列以使纤维体中所有纤维的至少约20%是 以共同的方向排列。在某些实施例中，所述前驱体材料中的一或多者可选自由以下组成的 群组硅酸镁纤维、铝酸镁纤维和硅酸铝纤维。在一些实施例中，混合物可进一步包括一或 多种选自由以下组成的群组的添加剂流体、粘合剂和孔生成剂。所述一或多种添加剂可实 质上通过加热纤维体而移除。 在另一方面，实施例是针对RxM&Al4+2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造纤维材料的方法，其特征在于，在所述纤维材料中所有纤维的至少约５％具有Ｒ↓［ｘ］Ｍｇ↓［２］Ａｌ↓［４＋ｘ］Ｓｉ↓［５－ｘ］Ｏ↓［１８］组成结构或Ｒ↓［ｘ］Ｍｇ↓［２－ｘ］Ａｌ↓［４］Ｓｉ↓［５］Ｏ↓［１８］组成结构，所述方法包括：混合至少两种Ｒ↓［ｘ］Ｍｇ↓［２］Ａｌ↓［４＋ｘ］Ｓｉ↓［５－ｘ］Ｏ↓［１８］前驱体材料或Ｒ↓［ｘ］Ｍｇ↓［２－ｘ］Ａｌ↓［４］Ｓｉ↓［５］Ｏ↓［１８］前驱体材料以形成混合物，其中，所述至少两种Ｒ↓［ｘ］Ｍｇ↓［２］Ａｌ↓［４＋ｘ］Ｓｉ↓［５－ｘ］Ｏ↓［１８］或Ｒ↓［ｘ］Ｍｇ↓［２－ｘ］Ａｌ↓［４］Ｓｉ↓［５］Ｏ↓［１８］前驱体材料的一或多者是呈纤维的形式； 挤压所述混合物以产生纤维体；以及 热处理所述纤维体以形成所述纤维材料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：JJ刘，WM卡蒂，B祖贝里，SC皮莱，
申请(专利权)人：美商绩优图科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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