CN104994995B - 颗粒材料及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有本体的颗粒材料,所述本体包括第一相和第二相,所述第一相具有以第一相的总重量计至少约70wt%的氧化铝,所述第二相包含磷,其中所述本体包含以本体的总重量计至少约0.1wt%的第二相,且其中所述第二相具有不大于约1微米的平均晶粒尺寸。

Description

颗粒材料及其形成方法

技术领域

[0001]如下涉及颗粒材料,如包括第一相和第二相的颗粒材料,以及涉及形成颗粒材料 的方法。 '

背景技术

[0002]磨粒和由磨粒制得的研磨制品可用于各种材料去除操作,包括碾磨、精整和抛光。 取决于研磨材料的类型,这种磨粒可用于在物品制造中成形或碾磨多种材料和表面。迄^ 为止已配制具有特定几何形状的某些类型的磨粒(如三角形磨粒)以及掺入这种物体的^ 磨制品。参见例如美国专利吣.5,201,916、恥.5,366,523和吣.5,984,988。

[0003]已用于制备具有指定形状的磨粒的二种基本技术为(1)溶化、(2)烧结和(3)化学 陶瓷。在熔化过程中,磨粒可由其面可为经雕刻的或未经雕刻的冷却辊、将熔融材料倒入其 中的模具或浸入氧化铝熔体中的散热材料成形。参见例如美国专利如_3,377,660,其公^ 了包括如下步骤的过程:使恪融研磨材料由炉中流动至冷的旋转饶铸滚筒上、快速固化所 述材料以形成薄的半固体弯曲片材、使用压力辊使所述半固体材料致密化,然后通过使用 快速驱动的经冷却的传送带将半固体材料的条带拉引离开滚筒而反转所述条带的曲率,从 而使所述条带部分破裂。

[0004]在烧结过程中,磨粒可由粒度为至多10微米直径的耐火粉末形成。粘结剂连同润 滑剂和合适的溶剂(例如水)可添加至粉末中。所得混合物、混合物或浆料可成形为具有各 种长度和直径的薄片或棒。参见例如美国专利No. 3,079,242,其公开了一种由煅烧铝土矿 材料制备磨粒的方法,所述方法包括如下步骤(1)将材料减小至细粉,(2)在正压下压实,并 将所述粉末的细粒成型为晶粒尺寸的附聚物,和(3)在铝土矿的熔化温度以下的温度下烧 结粒子的附聚物,以引起粒子的限制重结晶,由此直接产生目标尺寸的研磨晶粒。

[000S]化学陶瓷技术涉及将任选地在与其他金属氧化物前体的溶液的混合物中的胶体 分散体或水溶胶(有时称为溶胶)转化为凝胶或抑制组分的流动性的其他物理状态,干燥, 并烧制而获得陶瓷材料。参见例如美国专利No. 4,744,802和No. 4,848,041。

[0006]行业中仍然需要磨粒的改进性能、寿命和效率,以及使用磨粒的研磨制品。

发明内容

[0007]根据一个方面,一种制备颗粒材料的方法包括提供原料粉末,将添加剂包括于原 料粉末中,以及形成具有本体的颗粒材料,所述本体包括包含氧化物的第一相和包含添加 剂的元素(包括磷)和稀土元素的第二相,其中所述第二相基本上均匀地分布遍及本体中。 [0008]根据另一方面,一种颗粒材料包括本体,所述本体包括第一相和第二相,所述第一 相具有以第一相的总重量计至少约70wt%的氧化铝,所述第二相包含磷,其中所述本体包 含以本体的总重量计至少约〇.1;^%的第二相,且其中所述第二相具有不大于约1微米的平 均晶粒尺寸。

[0009]在另一方面,一种颗粒材料具有本体,所述本体包括包含氧化铝的第一相和包含 磷和稀土元素的第二相,其中所述第二相不均匀地分散遍及所述本体,且其中所述第一相 具有不大于约10微米的平均晶粒尺寸。

[0010]对于另一方面,一种材料包括本体,所述本体包括包含氧化铝的第一相和包含磷 和稀土元素的第二相,其中所述第二相基本上均匀地分散遍及所述本体。

[0011]根据又一方面,一种研磨颗粒材料具有本体,所述本体包括包含a氧化铝的第一相 和包含独居石(LaP04)的第二相,其中所述独居石设置于氧化铝的晶粒之间,且其中所述第 二相基本上均匀地分散遍及所述本体。

[0012]对于又一方面,颗粒材料的批料具有至少一个预定分类特性,其中所述批料的颗 粒材料中的每一个具有本体,所述本体包括包含a氧化铝的第一相和包含磷的第二相。

[0013]在一个方面,一种成形磨粒具有包括第一相和第二相的本体,所述第二相包含独 居石(LaP〇4)。

[00M]在一个特定方面,一种研磨制品包括粘合材料和研磨颗粒材料,所述研磨颗粒材 料具有本体,所述本体包括包含氧化铝的第一相和包含磷的第二相,其中所述第二相基本 上均匀地分散遍及所述本体。

[0015]而且,在又一方面,一种颗粒材料具有本体,所述本体包括第一相和包含独居石 (LaP04)的第二相,其中所述第二相设置于所述第一相的晶粒之间。

[0016]对于另一方面,一种颗粒材料具有本体,所述本体包括包含氧化铝的第一相和包 含磷的第二相,其中所述第二相设置于所述第一相的域之间。

附图说明

[0017]通过参照附图,本公开可更好地得以理解,且本公开的许多特征和优点对于本领 域技术人员而言是显而易见的。

[0018] 图1包括示出了根据一个实施例的形成颗粒材料的方法的流程图。

[0019] 图2A包括根据一个实施例的颗粒材料的本体的图示,所述颗粒材料具有基本上均 匀地分散于本体内的第二相。

[0020]图2B包括根据一个实施例的颗粒材料的图示,所述颗粒材料具有不均匀分散于本 体内的第二相。

[0021]图2C包括根据一个实施例的颗粒材料的图示,所述颗粒材料包括不均匀分散于本 体内的第二相。

[0022]图3A包括根据一个实施例的磨粒的透视图图示。

[0023]图3B包括图3A的磨粒的横截面图示。

[0024]图4包括根据一个实施例的成形磨粒的侧视图。

[0025]图5包括根据一个实施例的包括颗粒材料的研磨制品。

[0026]图6-11包括根据一个实施例的限定成形磨粒的示例性颗粒材料。

[0027]图12A-12B包括根据一个实施例的颗粒材料的SEM图片。

[0028]图1袍括对于常规粒子和代表一个实施例的颗粒材料之间的对比研磨测试,比磨 削能相对于去除的累积材料的图。

[0029]图14包括根据一个实施例的颗粒材料的SEM图片。

[0030]图15包括根据一个实施例的颗粒材料的SEM图片。 」图16包括根据一个实施例的颗粒材料的SEM图片。 料傭对于在代表本文的实施例的样品上的研磨测试,比磨削能相对于去除的

具体实施方式 =3二]如’郷成財某些组細願材料(傭 SSSS用于各种制品中纖如研磨制品,包括例如 ^化物、氮化物、硼化物、碳氧化物、氮氧化物、硼氧化物和它们的组合的材料。在某 、 末〗化物。此外,原料粉末可包括氧化10,并可基本上由氧化雜且‘在^ I头施例中,原料柢末可包括水合氧化铝。在另一实施例中,原料粉末可包括a氧化铝。 jO〇3^] 本文腿,原繼末可條接种浦,姻雌种加工鮑加工的材料。即,例 如,原料可包括晶种材料,臟晶种材料可为构造为控制原料粉末内特定结晶相的生长的 化合物、络合物転素。擀巾腿粉末可谢砂_晶种材料,所述晶觀料可在原料粉末 的进一步加工过程中促进特定结晶相的形成。本文描述一个非限制性的接种加工途 其他情况中,原料粉末可包括未接种材料,并可基本上不含晶种材料。

[0036/]提供原料粉末可包括通过获得铝土原料而合成颗粒材料。尽管某些铝土原料可商 业购侍,但在其他情况中,可制得招土原料。根据一个实施例,形成过程可包括诸如如下的 过程:分散、混合、胶凝、接种、煅烧、成形、印刷、模制、挤出、压制、干燥、粉碎、筛分分类 它们的组合。

[0037]如本文所述,可通过制造粉末,包括例如根据接种途径制造铝土原料而获得原料 粉末。在一个实例中,铝土原料可在悬浮体(或者溶胶或浆料)中包含勃姆石前体和勃姆 石晶种斤述悬浮体(或者溶胶或浆料)可被热处理(或者通过水热处理)以将勃姆石前体转 化为由粒子或微晶形成的勃姆石颗粒材料。术语“勃姆石,,通常在本文用于表示氧化铝水合 物二包括矿物勃姆石(通常为Al2〇3 • H20,并具有大约15%的水含量),以及拟薄水铝石 有高于15%的水含量,如20_38重量%)。应注意,勃姆石(包括拟薄水铝石)具有特定且可辨 认的晶体结构,并因此具有独特的X射线衍射图案,且同样区别于其他铝土材料,所述其他 铝土材料包括其他水合氧化铝,如ATH (氢氧化招)(用于制造勃姆石颗粒材料的本文所^的 常见前体材料)。

[0038]在形成合适的勃姆石颗粒材料之后,可进行热处理过程以完成多晶转变,所述多 晶转变去除水,并形成氧化铝材料。根据一方面,勃姆石颗粒材料可具有相对细长的形态, 所述相对细长的形态在本文通常以第一(和第二和第三)纵横比描述,并在以下更详细地描 述,且勃姆石的形态在原料颗粒材料中极大保持。

[0039]第一纵横比定义为最长尺寸与垂直于最长尺寸的下一最长尺寸的比例,并通常不 小于2:1,优选不小于3:1、4:1或6:1。特别参照针状粒子,粒子还可特征在于第二纵横比,所 述第二纵横比定义为第二最长尺寸与第三最长尺寸的比例。第二纵横比通常不大于3:丨,通 常不大于2:1,或甚至1_5:1,时常约1:1。第二纵横比通常描述在垂直于最长尺寸的平面中 的粒子的横截面几何形状。应注意,由于术语纵横比在本文用于表示最长尺寸与下一最长 尺寸的比例,其可称为第一纵横比。

[0040]或者,勃姆石颗粒材料可具有板状或薄片状轮廓,通常具有细长结构,所述细长结 构具有与针状粒子相关的上述第一纵横比。然而,薄片状粒子通常具有相对的主表面,所述 相对的主表面通常为平面的,并通常彼此平行。另外,薄片状粒子可特征在于具有比针状粒 子的第一纵横比更大的第二纵横比,其通常不小于约3:1,如不小于约6: i,或甚至不小于1〇 :1。 / .,一'

[0 041 ]通过引晶过程而形成的勃姆石颗粒材料的形态可具有相对较细的粒子或微晶尺 寸。通常,平均勃姆石材料粒度不大于约1000纳米,并落入约1〇〇至1〇〇〇纳米的范围内。其他 实施例具有甚至更细的平均粒度(如不大于约800纳米,750纳米,600纳米,500纳米,400纳 米),和甚至平均粒度小于3〇0纳米的粒子(表示细颗粒材料)。如本文所用,与高纵横比勃姆 石颗粒材料相关的“平均粒度”用于表示粒子的平均最长或长度尺寸。

[0042]除了勃姆石颗粒材料的纵横比和平均粒度之外,勃姆石颗粒材料的形态还可以比 表面积表征。这里,可使用通常可得的BET技术来测量勃姆石颗粒材料的比表面积。根据本 文的实施例,勃姆石颗粒材料可具有通常不小于约l〇m2/g,如不小于约5〇m2/g、70m2/g、或不 小于约90m2/g的相对较高的比表面积。由于比表面积随粒子形态以及粒度而变化,通常实 施例的比表面积小于约400m2/g,如小于约350或300m2/g。表面积的具体范围为约75m2/g至 200m2/g〇

[0043]转向可制备引晶的勃姆石颗粒材料的过程的细节,通常椭圆形、针状或薄片状勃 姆石通过如上述共同所有的专利即美国专利4,797,139中通常描述的水热处理由勃姆石前 体(通常为铝土材料,包括铁铝氧石矿物)形成。更具体地,勃姆石颗粒材料可通过如下方式 形成:在悬浮体中组合勃姆石前体和勃姆石晶种,使所述悬浮体(或者溶胶或浆料)暴露于 热处理以引起原料向勃姆石颗粒材料的转化,所述转化还受到悬浮体中提供的勃姆石晶种 的影响。加热通常在自生环境中(即在高压釜中)进行,使得在加工过程中产生高压。悬浮体 的pH通常选择为小于7或大于S的值,且勃姆石晶种材料可具有比约〇.5微米更细的粒度。通 常,晶种粒子以大于勃姆石前体(计算为Al2〇3)的约1重量%的量存在,且加热在大于约120 °C (如大于约125°C,或甚至大于约130°C)的温度下和自体产生的压力(通常大约30psi)下 进行。

[0044] 在热处理(如通过水热处理)和勃姆石转化之后,通常例如通过超滤过程或通过用 以蒸发剩余液体的热处理而去除液体含量。之后,通常将所得块体压碎至例如100目。应注 意,本文描述的粒度通常描述通过加工而形成的单独的粒子,而不是可在某些实施例中保 留的聚集体(例如对于需要聚集的材料的那些产品)。

[0045]在勃姆石颗粒材料的形成过程中,可改变某些加工变量以获得所需的形态。这些 变量包括重量比(即勃姆石前体与勃姆石晶种的比例)、在加工过程中所用的酸或碱的特定 类型或物种(以及相对pH水平)、和体系的温度(其直接与自生水热环境中的压力成比例)。 [0046] 合适的酸和碱包括无机酸(如硝酸)、有机酸(如甲酸)、氢卤酸(如盐酸)和酸式盐 (如硝酸铝和硫酸镁)。有效的碱包括,例如,胺(包括氨)、碱金属氢氧化物(如氢氧化钾)、碱 土金属氢氧化物(如氢氧化钙)、和碱式盐。

[0047]在形成可作为用于根据本文的实施例的之后的过程中的原料粉末的勃姆石颗粒 材料之后,方法还可包括热处理所述勃姆石颗粒材料以形成铝土材料。根据一个特定实施 例,热处理可包括在一定温度下煅烧勃姆石颗粒材料,所述温度足以引起向氧化铝的特定 相(例如y、5、e、a)或氧化铝的相的组合的转化,从而提供合适的铝土材料。为了阐明的目 的,铝土材料为包含大多数含量(wt%)的氧化铝(A1203),优选包含至少约8〇Wt%,至少 9〇wt %,至少95wt %的氧化铝,或甚至基本上由氧化铝组成的材料。而且,勃姆石颗粒材料 可在热处理之前用于其他过程,包括例如提供添加剂,这在本文更详细地描述。

[0048]再次参照图1,在步骤101并提供原料之后,方法可通过将添加剂包括于原料粉末 中而在步骤103处继续。根据一个实施例,包括添加剂的过程可包括沉浸过程,所述沉浸过 程可包括将添加剂提供至原料粉末的孔隙中。原料粉末的孔隙率可通过自然或人工过程获 得。例如,原料粉末可首先通过其他技术(如煅烧)处理以促进多孔原料粉末的形成,之后, 可将添加剂添加至原料粉末中以促进沉浸。而且,如本文将描述,在煅烧之前或之后可使用 一种或多种过程来促进添加剂的包括。

[0049]在某些情况中,沉浸的过程可包括使用添加剂使原料粉末的孔隙饱和。饱和可包 括用添加剂填充原料粉末的孔隙体积的至少一部分。而且,饱和过程可包括用添加剂填充 孔隙的大部分,更特别地可包括用添加剂填充原料粉末的基本上全部的总孔隙体积。所述 饱和过程(其还可包括过饱和过程)可使用包括但不限于如下的过程:浸泡、混合、搅拌、将 压力增加至大气条件以上、将压力降低至大气条件以下、特定的大气条件(例如惰性气氛、 还原气氛、氧化气氛)、加热、冷却以及它们的组合。在至少一个特定实施例中,包括的过程 可包括在含有添加剂的溶液中浸泡原料粉末。

[0050]在某些情况中,添加剂可包含超过一种组分。例如,添加剂可包含第一组分和不同 于所述第一组分的第二组分。根据一个实施例,第一组分可包含稀土元素,更特别地包含含 有至少一种稀土元素的化合物。根据某些实施例,第一组分可包含盐,并可作为包含稀土元 素的溶液存在。例如,第一组分可包含硝酸盐溶液。在一个特定实施例中,稀土元素可包括 镧(La),更特别地可包括硝酸镧。

[0051]如上所述,添加剂可包含不同于第一组分的第二组分。例如,第二组分可包含诸如 磷的元素。另外,第二组分可作为包含磷的化合物存在。对于某些实施例,第二组分可包含 含有磷的溶液。一些合适的溶液可包括pH可小于约7的酸、pH可大于约7的碱、或者中性溶 液。在一个特定情况中,第二组分可包含氢,更特别地可作为磷酸(H3P〇4)存在。

[0052]包括添加剂的过程可将第一组分和第二组分的特定组合包括于原料粉末中。例 如1?一个实施例中,包括添加剂的过程可包括在第一时间提供第一组分和在第二时间提 供第二组分。第一时间和第二时间可彼此相同,使得第一组分和第二组分可同时添加至原 料粉末中。而且,在另一实施例中,第一组分和第二组分可在不同的时间添加至原料粉末 中。例如,第一组分可在第二组分之前添加。或者,第一组分可在第二组分之后添加。

[0053]包括添加剂的过程可包括在将第一组分添加至原料粉末中与将第二组分添加至 ^料粉末中之间进行至少一个过程。例如,可在添加第一组分与第二组分之间进行的一些 示例性过程可包括混合、干燥、加热、锻烧和它们的组合。在一个特定实施例中,包括添加剂 的过程可包括将第一组分提供至原料粉末中、在将第一组分添加至原料粉末中之后加热原 料粉末、以及在加热原料和第一组分之后将第二组分提供至原料粉末和第一组分中。应了 解这种加热过程可包括煅烧过程。 LOOM」烧过fe可包括将原料粉末加热至适于去除特定挥发性组分,并促进多孔原料的 形成的温度。在一个特定情况中,锻烧过程可在至少约300〇C的温度下进行。在其他情况中, 煅烧温度可更大,如至少约6〇(TC,至少约70(TC,或甚至至少约75(TC。而且,煅烧过程可在 不大于约1200°C,如不大于约i〇〇(TC,或甚至不大于约9〇(TC的温度下进行。应了解,锻烧过 程可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的温度下进行。

[0055] 根据可选择的实施例,包括添加剂的过程可包括掺杂过程。掺杂可包括其中在进 行某些过程(特别是原料粉末的煅烧)之前添加剂与原料粉末组合的过程。根据本文的实施 例,掺杂过程也可使用包含第一组分和第二组分的添加剂。特别地,第一组分和第二组分均 可在煅烧过程之前添加至原料粉末中。

[0056] 再次参照图丨,在完成步骤1〇3处的将添加剂包括于原料粉末中的过程之后,方法 可通过形成颗粒材料而在步骤1〇5处继续。颗粒材料可包括本体,所述本体具有包含氧化物 的第一相和包含添加剂的至少一种元素(包括例如磷、稀土元素和它们的组合)的第二相。

[0057] 形成过程可包括组合添加剂的第一组分和第二组分,以形成存在于颗粒材料内的 第二相的前体。在至少一个实施例中,形成过程可包括添加剂的反应,更特别地可包括添加 剂的第一部分的至少一种元素与添加剂的第二部分的至少一种元素之间的化学反应,以形 成第二相的前体的形式的化学产物。例如,在一个情况中,第二相的前体可包括水合化合 物,更特别地包括包含磷和稀土元素的化合物,甚至更特别地,第二相的前体可包括磷稀土 矿(La) P(k • 〇fe0),所述磷稀土矿(La) P04 • (H20)可包括包含至少一种稀土元素和磷酸盐 的化合物的水合形式。

[0058]根据一个实施例,形成过程还可包括将第二相的前体转化为第二相。在一个实施 例中,将第二相的前体转化为第二相的过程可包括应用或改变温度、压力、大气和它们的组 合中的至少一者。将第二相的前体转化为第二相可包括某些物种(包括例如水)的挥发。此 夕卜,转化过程可包括结晶或第二相的前体的结晶结构的改变。在另一实施例中,转化过程可 包括致密化。

[0059]根据一个特定实施例,将第二相的前体转化为第二相的过程可包括烧制原料和第 二相的前体。烧制过程可包括烧结过程,包括材料的致密化和第一相的高温相(包括例如a 氧化铝)的形成。烧制可在至少约500°C,如至少约700°C或甚至至少约80(TC的温度下进行。 而且,烧制可在不大于约1200°C,如不大于1100°C或甚至不大于约l〇〇(TC的温度下进行。应 了解,烧制可在如上最小温度和最大温度中的任意者之间的范围内的温度下进行。

[0060]此外,应了解烧结可在特定气氛下进行特定时间。例如,烧结可在环境条件下进行 至少约1分钟,或甚至至少约4分钟,至少约1小时,如至少约2小时,或甚至至少约3小时。此 夕卜,在烧结过程中所用的气氛可包括氧化气氛、还原气氛或惰性气氛。

[0061]根据一个实施例,在进行形成过程之后,颗粒材料可具有至少约95%理论密度的 密度。在其他情况中,颗粒材料可具有更大的密度,如至少约96 %或甚至至少约97 %理论密 度。

[0062]在进行形成过程之后,颗粒材料可具有不大于约l〇〇m2/g的比表面积。在其他实施 例中,颗粒材料的比表面积可不大于约9〇m2/g,如不大于8〇m2/g,或甚至不大于约l〇m2/g,或 甚至不大于约lm2/g。而且,颗粒材料的比表面积可为至少约〇.〇lm2/g,或甚至至少约 0 • 〇5m2/g。应了解,颗粒材料的比表面积可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围 内。

[0063]在另一实施例中,颗粒材料可具有本体,所述本体具有可选自预定筛尺寸的组的 平均粒度。例如,本体可具有不大于约5mm,如不大于约3mm,不大于约2mm,不大于约1mm,或 甚至不大于约0.8mm的平均粒度。而且,在另一实施例中,本体可具有至少约〇. inm的平均粒 度。应了解,本体可具有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的平均粒度。

[0064]用于磨料行业中的粒子通常在使用之前分级成给定粒度分布。这种分布通常具有 从粗粒至细粒的粒度范围。在磨料领域中,该范围有时称为“粗”、“对照(control) ”和“细” 部分。根据磨料行业接收的分级标准而分级的磨粒对于在数值限值内的每个标称级别指定 粒度分布。这些行业接受的分级标准(即磨料行业指定的标称级别)包括已知为美国国家标 准协会(ANSI)标准、欧洲联盟磨料产品制造者(FEPA)标准和日本工业标准(JIS)标准的那 此 —-• 〇

[0065] ANSI级别命名(即指定标称级别)包括:ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 40、ANSI 50、ANSI 60、ANSI 80、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400和ANSI 600〇FEPA级别 命名包括 P8、P12、P16、P24、P36、P40、P50、P60、P80、P100、P120、P150、P180、P220、P320、 ?400、?500、?600、?800、?1000和卩1200。了13级别命名包括了158、了1512、了13 16、』1824、 JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS 100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、 JIS320、JIS360、JIS400、JIS600、JIS800、JIS 1000、JIS 1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、 JIS8000和JIS 10,000。或者,成形磨粒20可使用符合ASTM E-ll“用于测试目的的丝布和筛 的标准规范(Standard Specification for Wire Cloth and Sieves for Testing Purposes)”的美国标准测试筛分级成标称筛分级别。ASTM E-ll规定了根据指定粒度使用 用于材料分类的安装于框架中的织造丝布的介质来设计和构建测试筛的要求。典型命名可 表示为-18+20,意指粒子通过满足18号筛的ASTM E-11规定的测试筛,并保留在满足20号筛 的ASTM E-11规定的测试筛上。在各个实施例中,颗粒材料可具有包括如下的标称筛分级 别:-18+20、-20/+25、-25+30、-30+35、-35+40、-40+45、-45+50、-50+60、-60+70、-70/+80、_ 80+100、-100+120、-120+140、-140+170、-170+200、-200+230、-230+270、-270+325、-325+ 400、-400+450,-450+500或-500+635。或者,可使用定制筛孔尺寸,如-90+100。颗粒材料的 本体可为成形磨粒的形式,如本文更详细地描述。

[0066] 根据一个实施例,第一相可包含氧化铝,如a氧化铝,更特别地,可基本上由a氧化 铝组成。在某些情况中,本体可形成为使得其不大于低温氧化铝相的约lwt%。如本文所用, 低温氧化铝相可包括过渡相氧化铝、铝土矿或水合氧化铝(包括例如三水铝石、勃姆石、水 铝石),和含有这种化合物和矿物质的混合物。某些低温氧化铝材料也可包含一定含量的氧 化铁。此外,低温氧化错相可包含其他矿物质,如针铁矿、赤铁矿、高岭石和anastase。在特 定情况中,颗粒材料可基本上由作为第一相的a氧化铝组成,并可基本上不含低温氧化铝 相。

[0067] 此外,颗粒材料可形成为使得本体包含不大于约lwt%的杂质元素。一些示例性的 杂质元素可包括过渡金属元素、碱土金属元素、碱金属元素和它们的组合。在一个特定情况 中,本体可包含有限量的水,如以本体总重量计在本体内不大于约lwt%的水含量。此外,本 体可基本上不含水。

[0068] 在一个方面,颗粒材料可具有包含第一相的本体,所述第一相具有以第一相的总 重量计至少约70wt%的氧化铝。对于其他实施例,本体可包含以第一相的总重量计至少约 71wt%的氧化铝,如至少约75wt%,至少约77wt%,至少约80wt%,至少约83wt%,至少约 85wt%,至少约88wt%,至少约90wt%,至少约93wt%,至少约95wt%,或甚至基本上由氧化 铝组成。

[0069]此外,颗粒材料可具有包含以本体的总重量计至少约70wt %的第一相的本体。在 其他情况中,第一相的总含量可更大,如以本体的总重量计至少约75wt%,至少约77wt%, 至少约80wt%,至少约83wt%,至少约85wt%,至少约88wt%,至少约90wt%,至少约 93wt%,或甚至至少约95wt%。而且,本体可包含以本体的总重量计不大于约99.5wt%,不 大于约99wt%,或甚至不大于约98wt%的第一相。应了解,本体内的第一相的总含量可在上 述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。

[0070] 在另一实施例中,颗粒材料可包含第一相,所述第一相具有限定平均晶粒尺寸不 大于约500WI1的微晶的晶粒。而且,在其他情况中,第一相的平均晶粒尺寸可不大于约250ii m,如不大于约lOOwn,不大于约50ym,或甚至不大于约lwn。而且,在至少一个实施例中,第一 相可具有至少约lnm的平均晶粒尺寸。应了解,第一相的平均晶粒尺寸可在上述最小值和最 大值中的任意者之间的范围内。

[0071] 如本文所述,本体还可包含第二相。对于根据本文的实施例的某些颗粒材料,本体 可基本上由第一相和第二相组成。在一种情况中,本体可包含以本体的总重量计至少 0 • lwt %的第二相。对于其他实施例,本体内第二相的含量可跟大,如至少约〇. 2wt %,至少 约0.3wt%,至少约0.5wt%,至少约0.6wt%,至少约0.7wt%,至少约〇.9wt%,至少约 1 .Owt%,或甚至至少约l.lwt %。而且,本体内第二相的含量可受限,使得其可不大于约 30wt%,如不大于约20wt%,不大于约15wt%,不大于约13wt%,不大于约12wt%,不大于约 10wt%,不大于约9wt%,不大于约8wt%,不大于约7wt%,不大于约6wt%,不大于约5wt%, 不大于约4wt%,不大于约:3wt%,或甚至不大于约2被%。应了解,本体内第二相的含量可在 上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。

[0072] 第二相可与第一相在平均晶粒尺寸、组成、含量、晶体结构和它们的组合中的至少 一者上不同。在某些情况中,第二相可包含稀土兀素,更特别地包含镧系元素。稀土元素的 一些合适的例子可包括诸如1^工6、?^則、?111、3111和它们的组合的材料。对于某些实施例,稀 土元素可包括镧,更特别地可基本上由镧组成。第二相可基本上由单个稀土元素组成。第二 相可基本上不含某些元素,如Ce、Nd、Sm和它们的组合。

[0073]根据一个实施例,第二相可包含氧化物。此外,第二相可包含磷酸盐。在特定情况 中,第二相可包含主要含量的磷酸盐和至少一种稀土元素。例如,第二相可基本上由磷酸盐 和至少一种稀土元素组成,更特别地可基本上由独居石(LaP04)组成。此外,第二相可基本 上由结晶材料组成。此外,第二相可包含具有单斜结晶结构的结晶材料。例如,第二相可基 本上由结晶相组成,进一步地可基本上由单斜结晶结构组成。

[0074]根据一个实施例,本体可包括比例(W1/W2),其中W1表示本体的第一相的重量百分 比,W2表示本体内的第二相的重量百分比。在至少一个方面,比例(W1/W2)可为至少约1,如 至少约1 • 1,至少约1 • 5,至少约2,至少约3,至少约5,至少约8,至少约1〇,至少约15,至少约 20,至少约5〇,或甚至至少约70。而且,在另一实施例中,比例(W1/W2)可不大于约1〇〇,或甚 至不大于约95。应了解,本体可具有在如上提供的最小值和最大值中的任意者之间的范围 内的比例(W1/W2)。

[0075]颗粒材料可具有本体,所述本体包括第一相和第二相的晶粒的尺寸的特定比例。 例如,本体可包括具有第一平均晶粒尺寸的第一相和具有第二平均晶粒尺寸的第二相。在 某些情况中,第二相的第二平均晶粒尺寸可小于第一相的晶粒的第一平均晶粒尺寸。此外, 在至少一个方面,本体可具有比例(G1/G2),其中G1表示第一相的平均晶粒尺寸,G2表示第 二相的平均晶粒尺寸。根据一个特定实施例,比例(G1/G2)可为至少约1.1,如至少约1 • 5,至 少约2,至少约3,至少约5,至少约8,至少约10,至少约15,至少约20,或甚至至少约50。而且, 在至少一个实施例中,比例(G1/G2)可不大于约500,如不大于约200,或甚至不大于约100。 应了解,本体可包括在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内的比例(G1/G2)。

[0076]在一个实施例中,本体可包含平均晶粒尺寸不大于500M1的第二相。在其他情况 中,第二相的平均晶粒尺寸可更小,如不大于约250um,不大于约100um,不大于约50um,不大 于约lwn,不大于约0.8um,不大于约〇.5wn,或甚至不大于约0.2wn。而且,第二相的平均晶粒 尺寸可为至少约lnm,如至少约O.Olwn,或甚至至少约O.lum。应了解,第二相可具有在上述 最小值和最大值中的任意者之间的范围内的平均晶粒尺寸。

[G077]第二相可设置于本体内存在的其他相中的任意者的域内或域之间。域可包括单个 晶体或一组晶体,当在二维中观察时,所述一组晶体具有相同或基本上相同的排列。在一个 实施例中,第二相可设置于其他相中的任意者的晶界处,更特别地,第二相的大部分可作为 本文实施例中描述的相中的任意者之间的颗粒间相(即在晶界处晶粒之间)设置。例如,第 二相的总含量的至少60%可设置于第一相的晶界处。在其他实施例中,设置于晶界处的第 二相的量可更大,如第二相的至少约70%,第二相的至少约80%,第二相的至少约90%,或 甚至在一些情况中基本上全部的第二相可设置于第一相的晶界处。

[0078]在又一实施例中,第二相可设置于本体内存在的其他相中的任意者的晶粒内,更 特别地,第二相的大部分可作为本文实施例中描述的相中的任意者的晶粒中的任意者内的 颗粒内相(即在晶粒内)设置。例如,第二相的大部分可设置于第一相的晶粒或域内。

[0079]在又一实施例中,第二相可具有特定形态。例如,在某些情况中,当在二维中观察 时(例如使用SEM),第二相可具有某个形状,包括例如但不限于等轴状、细长、椭圆形、针状、 不规则等。在一个特定实施例中,第二相可具有细长形态,包括至少约1.5:1的长度:宽度的 纵横比,其中长度为当在二维中观察时第二相的最长尺寸,宽度为垂直于所述长度延伸并 限定比长度更短的尺寸的尺寸。对于其他实施例,第二相的长度:宽度的纵横比可为至少约 1.8:1,至少约2:1,至少约2.5:1,至少约3:1,或甚至至少约5:1。应了解,这种形态可适用于 本文实施例中的颗粒材料的本体内存在的相中的任意者。

[0080]根据一个实施例,本体可形成为在本体的体积内具有第二相的特定分布。例如,第 二相可为本体内的完整相。此外,第二相可基本上均匀地分散于本体的整个体积中。图2A包 括颗粒材料的图示,所述颗粒材料包括基本上均匀地分散于本体内的第二相。如所示,颗粒 材料2〇0包括具有本体201的粒子,所述本体201可由第一相202和第二相203形成。本体201 可主要由第一相202制得,相比于第一相202,第二相203可以以较小含量存在。如进一步所 示,第二相203可基本上均匀地分散遍及本体2〇1的体积,从而如果获得本体201的不同部分 的统计相关和随机取样,则不同取样中的每一个之间的第二相203的含量将基本上相同。在 某些实施例中,第二相的变化(其可基于标准偏差)可不大于本体的第二相的平均值的约 20%,如通过等式(AVG/STDEV) xlOO%所计算,其中AVG表示不同部分中的每一个的第二相 的平均含量,STDEV表示取样的第二相的含量的标准偏差。

[0081] 或者,第二相可不均匀分散于本体内。例如,在一个实施例中,相比于在本体的中 心区域处的第二相含量,本体可在本体的周边区域处具有不同的第二相含量。在某些情况 中,相比于在中心区域处的第二相含量,本体可在本体的周边区域处具有更大的第二相含 量。在另一实施例中,相比于本体的中心区域,本体可在外表面处具有更大的第二相含量。 而且,在一个可选择的实施例中,相比于在周边区域处的第二相含量,第二相含量可在中心 区域处更大。

[0082] 图2B包括颗粒材料的图示,所述颗粒材料包括不均匀分散于本体内的第二相。如 所示,颗粒材料210可包括具有本体211的粒子,所述本体211可由第一相202和第二相203形 成。第二相20 3可不均匀地分散遍及本体211的体积。特别地,相比于中心区域215内的第二 相203的含量,本体211可在周边区域213内包含更大的第二相203含量。在这种情况中,第二 相213显得在本体211中产生“晕轮”。本体211的周边区域213可从外表面212延伸至本体211 的体积内达涵盖第二相203的至少大部分的距离。在特定情况中,周边区域213可由涵盖外 表面212与边界214之间的第二相的至少约90%的区域限定,所述边界214在本体的外表面 212与体积中点216之间。例如,周边区域213可包括本体的总体积的至少约5 %,如至少约 10%,至少约20%,或甚至至少约25%。本体211的中心区域215可为围绕本体的体积中点 216并在三维延伸至边界214的区域。中心区域可为本体的总体积的至少约5 %,如至少约 10%,至少约20%,或甚至至少约25%。如上说明是非限制性的,应了解各种粒子可制备为 形成具有不同尺寸和形状的周边区域和中心区域。

[0083] 此外,应了解第二相可以以其他不均匀的方式分布遍及颗粒材料的本体的体积。 例如,图2C包括根据一个实施例的颗粒材料的图示,所述颗粒材料包括不均匀分散于本体 内的第二相。如所示,颗粒材料22〇包括具有本体221的粒子,所述本体211可由第一相202和 第二相2〇3形成。第二相2〇3可不均匀地分散遍及本体221,特别地,第二相的含量可在本体 221内在外表面2M处为最大,第二相的含量可随着从外表面222朝向本体221内的体积中点 2%的距离增加而减小。此外,在某些情况中,颗粒材料的本体221可具有薄区域225,其中本 体221的体积与厚区域227相比更小。根据一个实施例,在第二相203的不均匀分布的条件 下,相比于厚区域227内的第二相2〇3的浓度,薄区域225可具有第二相203的更大的浓度(gp 每单位体积的第二相的量)。

[0084]应了解,描述在本体内第二相的某些分布的前述实施例对于颗粒材料的其他相可 相同。例如,如本文更详细地描述,颗粒材料可包括与第一相和第二相不同的另外的相(例 如第三相,第四相,第五相等),这些相可基本上均匀地分散于本体的体积中,或者可以以不 均匀的方式分布。例如,在一个实施例中,颗粒材料可包括本体,所述本体具有第二相和第 三相在本体体积内的不均匀分布。更特别地,相比于中心区域,本体可在周边区域处具有更 大的第二相含量,且相比于周边区域,本体也可在中心区域处具有更大的第三相含量。而 且,在其他情况中,本体可包括具有不同分布特性的多个相。例如,第二相可基本上均匀地 分布遍及本体的体积,第三相可不均匀地分布遍及本体。

[0085]在某些实施例中,本体还可包括第三相,所述第三相可与第一相和第二相在平均 晶粒尺寸、组成、含量、晶体结构和它们的组合中的至少一者上不同。例如,第三相可包含单 个稀土元素。第三相的稀土元素可与第二相的稀土元素相同。而且,在一个可选择的实施例 中,第二相的稀土兀素可与第二相的稀土元素不同。根据本文的至少一个实施例,颗粒材料 可包括基本上由第一相、第二相和第三相组成的本体。根据本文的实施例的其他可选择的 颗粒材料可包括基本上由第一相、第二相、第三相和第四相组成的本体。在其他情况中,本 体可基本上由第一相、第二相、第三相和第五相组成。

[0086]第三相可为本体内的完整相。此外,第三相可基本上均匀地分散于本体的整个体 积中。或者,第三相可不均勾地分散于本体内,包括例如但不限于以本文实施例中所述的 “晕轮”的方式设置。另外,第三相可设置于本体内存在的其他相中的任意者的域内或域之 间。在另一实施例中,第三相可设置于其他相中的任意者的晶界处,更特别地,第三相的大 部分可作为本文实施例中描述的相中的任意者之间的颗粒间相(即在晶界处的晶粒之间) 设置。或者,第三相可设置于本体内存在的其他相中的任意者的晶粒内,更特别地,第三相 的大部分可作为本文实施例中描述的相中的任意者的晶粒中的任意者内的颗粒内相(即在 晶粒内)设置。

[0087]第三相可包含氧化物,如氧化铝,更特别地包含氧化铝和稀土元素的组合。在一个 特定情况中,第三相可包含铝酸镧(LaAluOis)或铝酸镧化合物(例如MgLaAliiOi9)。而且,第 三相可基本上由铝酸镧或铝酸镧化合物组成。

[0088]在某些情况中,颗粒材料包括具有特定比例(W1/W3)的本体,其中W1表示本体的第 一相的重量百分比,W3表示本体内的第三相的重量百分比。在至少一个方面,比例(Wi/W3) 可为至少约1,如至少约1 • 1,至少约1 • 5,至少约2,至少约3,至少约5,至少约8,至少约10,至 少约15,至少约20,至少约50,或甚至至少约70。而且,在另一实施例中,比例(W1/W3)可不大 于约100,或甚至不大于约%。应了解,本体可具有在如上提供的最小值和最大值中的任意 者之间的范围内的比例(W1/W3)。

[0089]此外,在另一方面,颗粒材料可包括具有比例(W3/W2)的本体,其中W2表示本体内 的第二相的重量百分比,W3表示本体内的第三相的重量百分比。在特定情况中,比例(W3/ W2)可为至少约0 • 1,如至少约0 • 3,至少约0 • 5,至少约0 • 7,至少约0 • 9,至少约1,至少约1.1, 至少约1 • 5,至少约2,至少约4,至少约6,或甚至至少约1〇。而且,在另一实施例中,本体可具 有不大于约10,例如不大于约7,不大于约5,不大于约3,不大于约2.5,不大于约2.2,不大于 约2,不大于约I.5,不大于约1,不大于约〇_9,或甚至不大于约0.7的比例(W3/W2)。应了解, 比例(W3/W2)可在如上最小值或最大值中的任意者之间的范围内。

[0090]本体可形成为具有以本体的总重量计特定的第三相含量。例如,本体可包括以本 体的总重量计至少约0. lwt%的第三相。在其他情况中,本体可包括以本体的总重量计更大 的第三相含量,如至少约0_2wt%,至少约0.3wt%,至少约(K5wt%,至少约0.6wt%,至少约 0.7wt%,至少约0.8wt%,至少约0.9wt%,至少约lwt%,或甚至至少约l.lwt%。而且,在另 一实施例中,颗粒材料可形成为使得本体包括以本体的总重量计不大于约3〇wt %的第三 相。在其他情况中,本体内的第三相的含量可更小,如不大于约2〇wt%,不大于约15wt%,不 大于约13wt%,不大于约12wt%,不大于约10wt%,不大于约9wt%,不大于约8wt%,不大于 约7wt%,不大于约6wt%,不大于约4wt%,不大于约3wt%,或甚至不大于约2.5wt%。应了 解,本体可包括在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内的第三相含量。 LUUV,J巧据男一万面,颗粒材料可形成为使得第三相的平均晶粒尺寸与第一相和第二相 f平均晶f尺寸具有特定关系。例如,颗粒材料可包括本体,所述本体具有包括第一平均晶 粒尺第一相和具有第三平均晶粒尺寸的第三相。在某些情况中,第一相可具有与第三 相的第三,均晶粒尺寸不同的第一平均晶粒尺寸。更特别地,本体可包括比例(G1/G3),其 中G1表示第一相的平均晶粒尺寸,G3表示第三相的平均晶粒尺寸。在至少一种情况中,比例 (G1/G3)可不大于约5,如不大于约2,不大于约丨,不大于约〇.8,不大于约〇 5,或甚至不大于 约0 • 2。而且,在另一实施例中,比例(G1/G3)可为至少约〇. 2,如至少约〇. 5,至少约〇 • 8,至少 约1,至少约1 • 1,至少约i . 5,至少约2,或甚至至少约3。应了解,比例(G1/G3)可具有在上述 最小值或最大值中的任意者之间的范围内的值。

[0092]对于某些实施例,第二相可具有与第三相的第三平均晶粒尺寸不同的第二平均晶 粒尺寸,更特别地可具有可小于第三相的第三平均晶粒尺寸的第二平均晶粒尺寸。在至少 一种情况中,本体可具有比例(G2/G3),其中G2表示第二相的第二平均晶粒尺寸,G3表示第 三相的第三平均晶粒尺寸。比例(G2/G3)可为至少约0• 2,如至少约0• 5,至少约0.8,至少约 1,至少约1 • 1,至少约1 • 5,至少约2,或甚至至少约3。而且,根据另一实施例,比例(G2/G3)可 不大于约3,如不大于约2,不大于约1,不大于约〇. 8,不大于约〇. 5,或甚至不大于约〇. 2。应 了解,比例(G2/G3)可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。

[0093]本体可包含平均晶粒尺寸不大于500WI1的第三相。在其他情况中,第三相的平均晶 粒尺寸可更小,如不大于约250_,不大于约lOOym,不大于约50WI1,不大于约1_,不大于约 0 • 8_,不大于约0 • 5um,或甚至不大于约0.2mi。而且,第三相的平均晶粒尺寸可为至少约 0.1_,至少约lMi,至少约3M1,至少约5mi,或甚至至少约lOum。应了解,第三相可具有在上 述最小值和最大值中的范围内的平均晶粒尺寸。

[0094]根据又一实施例,颗粒尺寸可形成为使得本体包含第四相。第四相可不同于第一 相、第二相和/或第三相。第四相可与第一相、第二相和第三相在平均晶粒尺寸、组成、含量、 晶体结构和它们的组合中的至少一者上不同。第四相可为本体内的完整相。此外,第四相可 基本上均匀地分散于本体的整个体积中。或者,第四相可不均匀地分散于本体内,包括例如 但不限于以本文实施例中所述的“晕轮”的方式设置。另外,第四相可设置于本体内存在的 其他相中的任意者的域内或域之间。第四相可设置于其他相中的任意者的晶界处,更特别 地,第四相的大部分可作为本文实施例中描述的相中的任意者之间的颗粒间相(即在晶界 处的晶粒之间)设置。或者,第四相可设置于本体内存在的其他相中的任意者的晶粒内,更 特别地,第四相的大部分可作为本文实施例中描述的相中的任意者的晶粒中的任意者内的 颗粒内相(即在晶粒内)设置。

[0095] 本文的某些实施例可包括具有本体的颗粒材料,所述本体基本上由第一相、第二 相和第四相组成。根据本文的实施例的其他可选择的颗粒材料可包括基本上由第一相、第 二相、第三相和第四相组成的本体。在其他情况中,本体可基本上由第一相、第二相、第四相 和第五相组成。

[0096] 根据一个实施例,第四相可包含无机材料,如氧化物,更特别地金属氧化物化合 物。第三相可包含过渡金属元素,更特别地可包含铬。根据一个特定实施例,第四相可包含 氧化铬,并可基本上由氧化铬组成。

[0097] 本体可包含特定的第四相含量。例如,在至少一个实施例中,本体可包括以本体的 总重重计至少0 • 2wt %的第四相。在其他情况中,本体内的第四相含量可更大,如至少约 0.3wt%,至少约〇.5wt%,至少约0.7wt%,至少约0_8wt%,至少约〇.9wt%,至少约 1 .Owt%,或甚至至少约1. lwt%。而且,本体内的第四相含量可不大于约2〇wt%,如不大于 约15wt%,不大于约l〇wt%,不大于约8wt%,不大于约5wt%,不大于约4wt%,不大于约 3*$,不大于约2.5¥1:%,或甚至不大于约2*1%。应了解,本体内的第四相的总含量可在上 述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。

[0098]根据一个实施例,相对于第一相含量,本体可含有第四相的特定量。例如,本体可 包括比例(W1/W4),其中W1表示本体内第一相的重量百分比,W4表示本体内第四相的重量百 分比。根据一个实施例,比例(W1/W4)可为至少约1,如至少约1 • 1,至少约1 • 5,至少约2,至少 约3,至少约5,至少约8,至少约10,至少约15,至少约20,至少约50,或甚至至少约70。而且, 比例(W1/W4)可不大于约1〇〇,或甚至不大于约95。应了解,比例(W1/W4)可具有在如上最小 值和最大值中的任意者之间的范围内的值。

[00"]根据一个实施例,颗粒材料可形成为使得本体包含相对于第二相含量的第四相的 特定含量。例如,本体可具有比例(W4/W2),其中W2表示本体内第二相的重量百分比,W4表示 本体内第四相的重量百分比。根据一个实施例,比例(W4/W2)可为约0.1,如至少约〇. 3,至少 约0• 5,至少约0 • 7,至少约0 • 9,至少约1,或甚至至少约丨•丨。在另一实施例中,比例(W4/W2) 可不大于约10,如不大于约7,不大于约5,不大于约3,不大于约2,不大于约1,或甚至不大于 约0.8。应了解,比例(W4/W2)可在如上最小值或最大值中的任意者之间的范围内。

[0100]此外,本体可^有第三相含量相对于第四相含量的特定比例。例如,本体可包括比 例(W3/W4),其中W3表示本体内第三相的重量百分比,W4表示本体内第四相的重量百分比。 根据一个实施例,比例(W3/W4)可为至少约1,如至少约1.1,至少约1.5,至少约2,至少约3, 至少约5,至少约8,至少约10,至少约15,至少约20,至少约50,或甚至至少约70。而且,比例 (W3/W4)可不大于约100,或甚至不大于约95,不大于约80,不大于约5〇,不大于约30,不大于 约10,不大于约5,不大于约3,不大于约2,不大于约丨,或甚至不大于约0.8。应了解,比例 (W3/W4)可具有在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内的值。

[0101]根据另一方面,颗粒材料可形成为使得第四相的平均晶粒尺寸与第一相、第二相 和/或第三相的平均晶粒尺寸具有特定关系。例如,颗粒材料可包括本体,所述本体具有包 括第一平均晶粒尺寸的第一相和具有第四平均晶粒尺寸的第四相。在特定情况中,第一相 可具有与第四相的第^平均晶粒尺寸不同的第一平均晶粒尺寸。更特别地,本体可包括比 例(G1/G4),其中G1表示第一相的平均晶粒尺寸,G4表示第四相的平均晶粒尺寸。在至少一 种情况中,比例(G1/G4)可不大于约5,如不大于约2,不大于约丨,不大于约〇 . 8,不大于约 0 • 5,或甚至不大于约0 • 2。而且,在另一实施例中,比例(G1/G4)可为至少约〇. 2,如至少约 0 • 5,至少约0 • 8,至少约1,至少约1 •丨,至少约丨• 5,至少约2,或甚至至少约3。应了解,比例 (G1/G4)可具有在上述最小值或最大值中的任意者之间的范围内的值。

[01 02]第二相可具有与第四相的第四平均晶粒尺寸不同的第二平均晶粒尺寸,更特别地 可具有可小于或大于第四相的第四平均晶粒尺寸的第二平均晶粒尺寸。在至少一种情况 中,本体可具有比例(G2/G4),其中G2表示第二相的第二平均晶粒尺寸,G4表示第四相的第 四平均晶粒尺寸。比例(G2/G4)可为至少约〇.2,如至少约〇.5,至少约0.8,至少约1,至少约 1 • 1,至少约1 • 5,至少约2,或甚至至少约3。而且,根据另一实施例,比例(G2/G4)可不大于 约,如不大于约2,不大于约1,不大于约0.8,不大于约0.5,或甚至不大于约0.2。应了解,比 例(G2/G4)可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。

[0103]第三相可具有与第四相的第四平均晶粒尺寸不同的第三平均晶粒尺寸,更特别地 可具有可大于或小于第四相的第四平均晶粒尺寸的第三平均晶粒尺寸。在至少一种情况 中,本体可具有比例(G3/G4),其中G3表示第三相的第三平均晶粒尺寸,G4表示第四相的第 四平均晶粒尺寸。比例(G3/G4)可为至少约0.2,如至少约0.5,至少约0.8,至少约1,至少约 1 • 1,至少约1.5,至少约2,或甚至至少约3。而且,根据另一实施例,比例(G3/G4)可不大于 约,如不大于约2,不大于约1,不大于约0.8,不大于约0.5,或甚至不大于约0.2。应了解,比 例(G3/G4)可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。

[0104]对于具有包括第四相的本体的颗粒材料,本体可具有第四相的特定平均晶粒尺 寸。例如,第四相的平均晶粒尺寸可不大于500mi。在其他情况中,第四相的平均晶粒尺寸可 更小,如不大于约250wn,不大于约100um,不大于约5〇wn,不大于约lwn,不大于约0.8wn,不 大于约0.5wn,或甚至不大于约0.2um。而且,第四相的平均晶粒尺寸可为至少约lnm,如至少 约0.0 lum,至少约0 • lwn,至少约lum,至少约3wn,至少约5um,或甚至至少约1 Own。应了解,第 四相可具有在上述最小值和最大值中的范围内的平均晶粒尺寸。

[Q1Q5]根据一个实施例,颗粒尺寸可包括具有第五相的本体。第五相可与第一相、第二 相、第三相和第四相在平均晶粒尺寸、含量、组成、晶体结构和它们的组合中的至少一者上 不同。第五相可为本体内的完整相。此外,第五相可基本上均匀地分散于本体的整个体积 中。或者,第五相可不均匀地分散于本体内,包括例如但不限于以本文实施例中所述的“晕 轮”的方式设置。另外,第五相可设置于本体内存在的其他相中的任意者的域内或域之间。 在另一实施例中,第五相可设置于其他相中的任意者的晶界处,更特别地,第五相的大部分 可作为本文实施例中描述的相中的任意者之间的颗粒间相(即在晶界处的晶粒之间)设置。 或者,第五相可作为本文实施例中描述的相中的任意者的晶粒中的任意者内的晶粒内相 (即在晶粒内)设置,更特别地,第五相的大部分可作为晶粒内相存在。

[0106]此外,应了解对任意实施例中的相中的任意者的指代不要求所有相均存在。例如, 第五相可在不存在第三相和/或第四相的情况下存在于本体内。本文的某些实施例可包括 具有本体的颗粒材料,所述本体基本上由第一相、第二相和第五相组成。根据本文的实施例 的其他颗粒材料可包括基本上由第一相、第二相、第三相和第五相组成的本体。在其他情况 中,本体可基本上由第一相、第二相、第四相和第五相组成。

[0107]本体可包括第五相,所述第五相可包含磷,更特别地包含磷酸根(P〇4)的化合物。 在至少一个实施例中,第五相可包含含有磷的化合物以及氧化铝、铬和它们的任意组合的 组中的至少一种元素。在另一实施例中,第五相可包含游离的磷酸根。此外,第五相可由基 本上不含稀土元素的化合物形成。

[0108] 本体可包含特定的第五相含量。例如,在至少一个实施例中,本体可包括以本体的 总重量计至少0.2wt%的第五相。在其他情况中,本体内的第五相含量可更大,如至少约 0.3wt%,至少约0.5wt%,至少约〇.7wt%,至少约0.8wt%,至少约0.9wt%,至少约 1 • Owt%,或甚至至少约1 • lwt %。而且,本体内的第五相含量可不大于约20wt %,如不大于 约15wt%,不大于约10wt%,不大于约,不大于约5wt%,不大于约4wt%,不大于约 3wt%,不大于约2_5社%,或甚至不大于约2wt%。应了解,本体内的第五相的总含量可在上 述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。

[0109]本体可包含相对于其他相的第五相的特定含量。例如,相比于第五相,本体可包含 更大的第一相含量。另外地或可选择地,相比于第五相,本体可包含更大的第二相含量。此 夕卜,相比于第五相,本体可包含更大的第三相和或第四相含量。

[0110]根据一个实施例,相对于第一相含量,本体可含有第五相的特定量。例如,本体可 包括比例(W1/W5),其中W1表示本体内第一相的重量百分比,W5表示本体内第五相的重量百 分比。根据一个实施例,比例(W1/W5)可为至少约1,如至少约1. ;1,至少约丨.5,至少约2,至少 约3,至少约5,至少约8,至少约10,至少约15,至少约20,至少约50,或甚至至少约70。而且, 比例(W1/W5)可不大于约1〇〇,或甚至不大于约95。应了解,比例(W1/W5)可具有在如上最小 值和最大值中的任意者之间的范围内的值。

[0111]颗粒材料可形成为使得本体包含相对于第二相含量的第五相的特定含量。例如, 本体可具有比例(W5/W2),其中W2表示本体内第二相的重量百分比,W5表示本体内第五相的 重量百分比。根据一个实施例,比例(W5/W2)可不大于约10,如不大于约7,不大于约3,不大 于约1,不大于约0 • 8,不大于约0 •5,不大于约〇 • 3,或甚至不大于约〇.丨。而且,在至少一个实 施例中,比例(W5/W2)可为至少约0• 1,如至少约〇 • 3,至少约〇. 5,至少约〇 • 7,至少约0.9,至 少约1,至少约1 • 1,至少约1.5,至少约2,至少约3,或甚至至少约5。应了解,比例(W5/W2)可 在如上最小值或最大值中的任意者之间的范围内。

[0112]此外,根据本文的一个实施例的某种颗粒材料可包括本体,所述本体具有第三相 含量相对于第五相含量的特定比例。例如,本体可包括比例(W3/W5),其中W3表示本体内第 二相的重量百分比,V?5表不本体内第五相的重量百分比。根据一个实施例,比例(W3/W5)可 为至少约1,如至少约1 • 1,至少约1 • 5,至少约2,至少约3,至少约5,至少约8,至少约10,至少 约15,至少约20,至少约50,或甚至至少约70。而且,比例(W3/W5)可不大于约100,或甚至不 大于约95,不大于约80,不大于约50,不大于约30,不大于约1〇,不大于约5,不大于约3,不大 于约2,不大于约1,或甚至不大于约〇.8。应了解,比例(W3/W5)可具有在如上最小值和最大 值中的任意者之间的范围内的值。

[0113]在一方面,根据本文的一个实施例的颗粒材料可包括本体,所述本体具有第四相 含量相对于第五相含量的特定比例《3例如,本体可包括比例(W4/W5),其中W4表示本体内第 四相的重量百分比,W5表示本体内第五相的重量百分比。根据一个实施例,比例(W4/W5)可 为至少约1,如至少约1.1,至少约1_ 5,至少约2,至少约3,至少约5,至少约8,至少约10,至少 约15,至少约2〇,至少约50,或甚至至少约7〇。而且,比例(W4/W5)可不大于约1〇〇,或甚至不 大于约95,不大于约80,不大于约50,不大于约3〇,不大于约1〇,不大于约5,不大于约3,不大 于约2,不大于约1,或甚至不大于约〇.8。应了解,比例(W4/W5)可具有在如上最小值和最大 值中的任意者之间的范围内的值。

[0114]一根据另一方面,颗粒材料可形成为使得第五相的平均晶粒尺寸可与第一相、第二 相、第三相和丄或第四相的平均晶粒尺寸具補定关系。例如,臓材料可包括本体,臟本 体具有包括第-平均晶粒尺寸的第-相和具有第五平均晶粒尺寸的第五相。在特定情况 中,第一相可具有与第五相的第五平均晶粒尺寸不同的第一平均晶粒尺寸。更特别地,本体 可包括比例(G1/G5),其中G1表示第-麵平均晶粒尺寸,G5表示第五相的平均晶粒尺寸。 在至少一种情况中,比例(G1/G5)可不大于约5,如不大于约2,不大于约1,不大于约〇 8,不 大于约0.5,或甚至不大于约0.2。而且,在另一实施例中,比例(G1/G5)可为至少约0.2,如至 少约0 • 5,至少约0 • 8,至少约1,至少约1.1,至少约〖.5,至少约2,或甚至至少约3。应了解,比 例(G1/G5)可具有在上述最小值或最大值中的任意者之间的范围内的值。

[0115]对于某些实施例,第二相可具有与第五相的第五平均晶粒尺寸不同的第二平均晶 粒尺寸,更特别地可具有可大于或小于第五相的第五平均晶粒尺寸的第二平均晶粒尺寸。 在至少一种情况中,本体可具有比例(G2/G5),其中G2表示第二相的第二平均晶粒尺寸,G5 表示第五相的第五平均晶粒尺寸。比例(G2/G5)可为至少约0.2,如至少约0.5,至少约0.8, 至少约1,至少约1.1,至少约1.5,至少约2,或甚至至少约3。而且,根据另一实施例,比例 (G2/G5)可不大于约,如不大于约2,不大于约1,不大于约〇.8,不大于约0.5,或甚至不大于 约0• 2。应了解,比例(G2/G5)可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。

[0116]第三相可具有与第五相的第五平均晶粒尺寸不同的第三平均晶粒尺寸,更特别地 可具有可大于或小于第五相的第五平均晶粒尺寸的第三平均晶粒尺寸。在至少一种情况 中,本体可具有比例(G3/G5),其中G3表示第三相的第三平均晶粒尺寸,G5表示第五相的第 五平均晶粒尺寸。比例(G3/G5)可为至少约0.2,如至少约0.5,至少约0.8,至少约1,至少约 1.1,至少约1.5,至少约2,或甚至至少约3。而且,根据另一实施例,比例(G3/G5)可不大于 约,如不大于约2,不大于约1,不大于约〇 • 8,不大于约0.5,或甚至不大于约0.2。应了解,比 例(G3/G5)可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。

[0117]对于某些实施例,第四相可具有与第五相的第五平均晶粒尺寸不同的第四平均晶 粒尺寸,更特别地可具有可大于或小于第五相的第五平均晶粒尺寸的第四平均晶粒尺寸。 在至少一种情况中,本体可具有比例(G4/G5),其中G4表示第四相的第四平均晶粒尺寸,G5 表示第五相的第五平均晶粒尺寸。比例(G4/G5)可为至少约0.2,如至少约0.5,至少约0.8, 至少约1,至少约1_1,至少约1.5,至少约2,或甚至至少约3。而且,根据另一实施例,比例 (G4/G5)可不大于约,如不大于约2,不大于约1,不大于约〇.8,不大于约0.5,或甚至不大于 约0.2。应了解,比例(G4/G5)可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。

[0118]对于具有包括第五相的本体的颗粒材料,本体可具有第五相的特定平均晶粒尺 寸。例如,第五相的平均晶粒尺寸可不大于500mi。在其他情况中,第五相的平均晶粒尺寸可 更小,如不大于约250i4m,不大于约l〇〇ym,不大于约50_,不大于约1_,不大于约0.8_,不 大于约0 • 5wn,或甚至不大于约〇. 2wii。而且,第五相的平均晶粒尺寸可为至少约lnm,如至少 约O.Olym,至少约〇• 1_,至少约ljim,至少约3ym,至少约5um,或甚至至少约lOym。应了解,第 五相可具有在上述最小值和最大值中的范围内的平均晶粒尺寸。

[0119]在另一实施例中,本体可为成形磨粒的形式。成形磨粒可具有构造为具有预定形 状的本体。成形磨粒可不同于通常具有不规则形状的常规粉碎晶粒。当作为批料考虑时,成 形磨粒可特征在于一个或多个特征,所述一个或多个特征可以但不必须与成型的一个或多 个条件关联,使得一个或多个特征可在粒子之间基本上重复。此外,一个或多个特征可在批 料中的粒子的至少大部分内是明显的。常规粉碎晶粒通常具有无规形状。成形磨粒可通过 各种加工方法获得,包括但不限于印刷、模制、压制、压印、浇铸、挤出、切削、破裂、加热、7令 却、结晶、轧制、压花、沉积、蚀刻、刻痕和它们的组合。

[012°]形成成形磨粒的一个非限制性的过程可通过形成包含陶瓷材料和液体的混合物 而开始。特别地,混合物可为由陶瓷粉末材料和液体形成的凝胶,其中所述凝胶可特征在于 为即使在未处理(即未烧制)状态下也具有基本上保持给定形状的能力的形状稳定材料。根 据一个实施例,凝胶可由陶瓷粉末材料形成,作为分立粒子的整体网络。混合物可含有一定 含量的固体材料、液体材料和添加剂,使得其具有合适的流变学特性。即,在某些情况中,混 合物可具有一定粘度,更特别地,可具有合适的流变学特性,所述流变学特性形成可通过本 文所述的方法形成的材料的尺寸稳定相。材料的尺寸稳定相为如下材料,所述材料可形成 为具有特定形状,并基本上保持所述形状,使得所述形状基本上存在于最终形成的物体中。 [0121 ]陶瓷粉末材料可包括氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、碳氧化物、氮氧化物以及它 们的组合。在特定情况中,陶瓷材料可包括氧化铝。更具体地,陶瓷材料可包括勃姆石材料, 所述勃姆石材料可为a氧化铝的前体。混合物可形成为具有固体材料(如陶瓷粉末材料)的 特定含量。例如,在一个实施例中,混合物可具有以混合物的总重量计至少约25wt %且不大 于约75wt%的固体含量。此外,混合物101可形成为具有液体材料的特定含量,包括例如以 混合物101的总重量计至少约25wt %且不大于约75wt %的液体含量。

[0122]此外,为了有利于加工和形成根据本文的实施例的成形磨粒,混合物可具有特定 的储存模量,如至少约lxl04Pa,至少约4xl04Pa,或甚至至少约5xl04Pa。然而,在至少一个非 限制性的实施例中,混合物可具有不大于约lxl07Pa,如不大于约2xl06Pa的储存模量。应了 解,混合物101的储存模量可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。可使用具有 Pel t i er板温度控制系统的ARES或AR-G2旋转流变仪,经由平行板系统测量储存模量。对于 测试,混合物101可在两个板之间的间隙内挤出,所述两个板设定为彼此分离大约8mm。在将 凝胶挤出至间隙中之后,将限定间隙的两个板之间的距离降低至2mm,直至混合物1〇丨完全 填充板之间的间隙。在擦去过量的混合物之后,间隙减小〇 • 1mm,开始测试。测试为使用25-mm平行板且每十进位记录10个点,在6 • 28rad/s (1Hz)下使用0.1 %至1〇〇%之间的应变范围 的仪器设置进行的振动应变扫描测试。在测试完成之后1小时内,再次减小间隙〇. lmm并重 复测试。测试可重复至少6次。第一测试可不同于第二测试和第三测试。仅应该记录每个试 样的来自第二测试和第三测试的结果。

[0123]此外,为了有利于加工和形成根据本文的实施例的成形磨粒,混合物可具有特定 的粘度。例如,混合物可具有至少约4xl03Pa s,至少约5xl03Pa s,至少约6xl03Pa s,至少约 8xl03Pa s,至少约 10xl03Pa s,至少约2〇xl03Pas,至少约30xl03Pa s,至少约40xl03Pa s,至 少约50xl03Pa s,至少约60xl03Pa s,至少约65xl03Pa s的粘度在至少一个非限制性的实 施例中,混合物可具有不大于约100xl03Pa s,不大于约95xl03Pa s,不大于约90xl03Pa s, 或甚至不大于约85xl03Pa s的粘度。应了解,混合物的粘度可在上述最小值和最大值中的 任意者之间的范围内。粘度可以以与如上所述的储存模量相同的方式进行测量。

[0124]此外,混合物可形成为具有有机材料的特定含量,以有利于加工和形成根据本文 的实施例的成形磨粒,所述有机材料包括例如可不同于液体的有机添加剂。一些合适的有 机添加剂可包括稳定剂、粘结剂,如果糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖、UV可固化树脂等。

[0125]特别地,形成成形磨粒的过程可使用可不同于在常规成型操作中所用的浆料的混 合物。例如,相比于混合物内的其他组分,混合物内的有机材料的含量,特别是上述有机添 加剂中的任意者的含量可为较小量。在至少一个实施例中,混合物可形成为具有以混合物 的总重量计不大于约30wt %的有机材料。此外,混合物可形成为具有不同于液体的酸或碱 的特定含量,以有利于加工和形成根据本文的实施例的成形磨粒。一些合适的酸或碱可包 括硝酸、硫酸、柠檬酸、氯酸、酒石酸、磷酸、硝酸铵、柠檬酸铵。

[0126] 可使用多种系统来成形混合物,并形成前体成形磨粒。而且,在包括丝网印刷操作 的一个特定实施例中,混合物可构造为挤出通过模具开口,并且在施用区内的挤出过程中, 具有多个开口的丝网可在模具开口下方行进。根据一个实施例,当在由丝网的长度⑴和宽 度(w)限定的平面中观察时,开口可具有二维形状,所述二维形状包括多种形状,例如多边 形、椭圆形、数字、希腊字母字符、拉丁字母字符、俄语字母字符、包括多边形形状的组合的 复杂形状以及它们的组合。在特定情况中,开口可具有二维多边形形状,如三角形、矩形、四 边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形和它们的组合。开口的形状可有利于 成形磨粒的一个或多个特征的实质形成。

[0127] 在迫使混合物通过模具开口并进入丝网中的开口中之后,前体成形磨粒可被印刷 至丝网下方设置的带上。在将混合物挤出至丝网的开口中的过程中,带可与丝网接触。或 者,带可与丝网间隔开。特别地,可以以快速方式迫使混合物通过丝网,使得混合物在开口 内的平均停留时间可小于约2分钟,小于约1分钟,小于约40秒,或甚至小于约20秒。在特定 的非限制性实施例中,混合物可在行进通过丝网开口时的印刷过程中基本上不改变,因此 不经历组分的量从初始混合物的改变,并可不经历丝网的开口中的显著干燥。

[0128] 前体成形磨粒可平移通过其中可进行多种处理过程的一系列区。一些合适的示例 性的处理过程可包括干燥、加热、固化、反应、辐射、混合、搅拌、搅动、平整、煅烧、烧结、粉 碎、筛分、掺杂以及它们的组合。根据一个实施例,前体成形磨粒可平移通过任选的成形区, 其中可如本文实施例中所述成形粒子的至少一个外表面。此外,前体成形磨粒可平移通过 施用区,其中可将一种或多种添加剂施用至前体成形磨粒,这可为如本文实施例中所述将 添加剂提供至原料粉末中的相同过程。在施用区内,可使用多种方法施用添加剂材料,包括 例如喷雾、浸渍、沉积、沉浸、传递、冲压、切削、压制和它们的任意组合。此外,前体成形磨粒 可在带上平移通过后成型区,其中可对前体成形磨粒进行多种过程,包括例如干燥、烧制、 烧结,以形成成形磨粒。

[0129]根据另一方面,本文的实施例的颗粒材料可为批料的部分。颗粒材料的批料可具 1至少一种预定分类特性,包括但不限于平均粒度、粒子形状、密度、比表面积、硬度、脆性、 粒子颜色、硬度、脆性、韧性、密度、比表面积和它们的组合。

[0130] ^据个特走实施例,颗粒材料的批料可包括包含第一多个颗粒材料的第一部分 材勸第二部分。棚地,基于—个或多个预定分类雜或其他粒子 第多I颗粒材料可不同于第二部分。例如,第一部分与第二部分之间的差异可基于 于^吓因素:平均粒度、组成、尺寸、形状、硬度、脆性、軔性、密度、比表面积和 日部分可包括具有包含含憐材料的第二相的第一含量的颗 旦所:术笛松材料的第二部分可具有包含含磷材料的材料的第二相的第二含 第二45_3-自部分的第二相材湖第—含量。而且,在其他实施例中, ,郃分和^一3为内的苐二相材料的含量可基本上相同。 营粒部分可包括在颗粒材料的每个本体内具有第二相的第一分 有括颗粒材料,其中每个颗粒材料具有本体,所述本体具 材料r其巾第质不肖_二涵分布。例如,第—部分可包括颗粒 ’、 R峨每1爾谢獅本体具有可基本上购地分散顧本体体积的第 二相。相比之下,批料也可包括第二部分,其中第二部分的颗粒材料的每个本体具有不均匀 分散的第二相,包括例如本体内第二相的“晕轮”设置。

[0132]在其他实施例中,批料可包括多个颗粒材料,更特别地,第二相的粒子间变化不大 于约50 %。本文指代粒子间变化包括批料的颗粒材料内的第二相的标准偏差,其可获自批 料的颗粒材料的统计相关和随机取样。因此,第二相的粒子间变化可为来自批料内的粒子 间的第二相含量的变化的量度。在其他实施例中,第二相的粒子间变化可更小,如不大于约 40%,不大于约30%,不大于约2〇%,不大于约I5%,不大于约10%,或甚至不大于约5%。 [0133]成形磨粒的本体可具有特定的二维形状。例如,当在由长度和宽度限定的平面中 观察时,本体可具有二维形状,具有:多边形形状、椭圆形形状、数字、希腊字母字符、拉丁字 母字符、俄语字母字符、使用多边形形状的组合的复杂形状以及它们的组合。特定的多边形 形状包括三角形、矩形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形、它们的任 意组合。也可使用其他不规则多边形形状,包括例如星形粒子、十字形粒子、截角三角形粒 子等。

[0134] 图3A包括根据一个实施例的磨粒的透视图图示。另外,图3B包括图3A的磨粒的横 截面图示。本体301包括上表面303、与上表面303相对的底部主表面304。上表面303和底表 面304可由侧表面305、306和307彼此分隔。如所示,当在上表面303的平面中观察时,成形磨 粒300的本体301可具有总体三角形形状。特别地,本体301可具有如图3B所示的长度 (Lmiddle),所述长度(Lmiddle)可在本体301的底表面304处测量,并从拐角313延伸通过本 体301的中点381至本体的相对边缘314处的中点。或者,本体可由第二长度或轮廓长度(Lp) 限定,所述第二长度或轮廓长度(Lp)为本体从第一拐角313至相邻拐角312的来自上表面 303处的侧视图的尺寸的量度。特别地,Lmiddle的尺寸可为限定拐角处的高度(he)与相对 于拐角的中点边缘处的高度(hm)之间的距离的长度。尺寸Lp可为限定hi与h2之间的距离的 沿着粒子的边的轮廓长度。本文对长度的指代可指代Lmiddle或Lp。

[0135] 本体301还可包括宽度(w),所述宽度(w)为本体的最长尺寸,并沿着侧面延伸。成 形磨粒还可包括高度⑹,所述高度⑹可为在由本体301的侧表面限定的方向上在垂直于 长度和宽度的方向上延伸的成形磨粒的尺寸。特别地,如在本文更详细地描述,取决于本体 上的位置,本体301可由各种高度限定。在具体情况中,宽度可大于或等于长度,长度可大于 或等于高度,且宽度可大于或等于高度。

[0136] 此外,本文对任何尺寸特性(例如“、^^、^^^、^^(^^、[^等彡的指代可为对批料 的单个粒子的尺寸、源自来自批料的粒子的合适取样的分析的中值或平均值的指代。除非 明确指出,否则本文对尺寸特性的指代可被认为是对中值的指代,所述中值基于源自粒子 批料的合适数量的粒子的样品量(sample size)的统计显著值。特别地,对于本文的某些实 施例,样品量可包括来自粒子批料的至少40个无规选择的粒子。粒子批料可为从单个工艺 过程中收集的一组粒子,更特别地,可包括适用于形成商品级研磨产品的一定量的成形磨 粒,如至少约201bs •的粒子。

[0137] 根据一个实施例,成形磨粒的本体3〇1可在由拐角313限定的本体的第一区域处具 有第一拐角高度(he)。特别地,拐角313可表示本体301上的最大高度的点,然而,在拐角313 处的高度不必表示本体301上的最大高度的点。拐角313可限定为通过上表面3〇3和两个侧 表面305和307的接合而限定的本体3〇1上的点或区域。本体301还可包括彼此间隔开的其他 拐角,包括例如拐角311和拐角312。如进一步所示,本体301可包括边缘314、315和316,所述 边缘314、315和316可通过拐角311、312和313而彼此分隔。边缘314可由上表面303与侧表面 306的相交而限定。边缘315可由在拐角311和313之间的上表面303和侧表面305的相交而限 定。边缘316可由在拐角312和313之间的上表面303和侧表面307的相交而限定。

[0138]如进一步所示,本体301可在本体的第二端部处包括第二中点高度(hm),所述本体 的第二端部可由边缘314的中点处的区域限定,所述区域可与由拐角313限定的第一端部相 对。轴线35〇可在本体301的两个端部之间延伸《5图33为沿着轴线350的本体301的横截面图 示,所述轴线350可沿着拐角313与边缘314的中点之间的长度(Lmiddle)的维度延伸通过本 体的中点381。

[0139] 根据一个实施例,本文的实施例的成形磨粒(包括例如图3A和3B的粒子)可具有平 均高度差,所述平均高度差为he与hra之间的差异的量度。对于本文的惯例,平均高度差通常 限定为hc-hm,然而,其限定差异的绝对值,并且应了解,当边缘314的中点处的本体301的高 度大于拐角幻3处的高度时,平均高度差可计算为hm-hc。更特别地,平均高度差可基于来自 合适样品量(如来自如本文限定的批料的至少40个粒子)的多个成形磨粒计算。粒子的高度 he和hm可使用STIL (Sciences et Techniques Industrielles de la Lumiere-法国) Micro Measure 3D表面轮廓仪(白光(LED)色差技术)测量,且平均高度差可基于来自样品 的he和hm的平均值而计算得到。

[0140] 如图3B所示,在一个特定实施例中,成形磨粒的本体301可在本体的不同位置处具 有平均高度差。本体可具有至少约2〇微米的平均高度差,所述平均高度差可为第一拐角高 度(he)与第二中点高度(hm)之间的[hc-hm]的绝对值。应了解,当在边缘中点处的本体301 的高度大于在相对拐角处的高度时,平均高度差可计算为hm-hc。在其他情况中,平均高度 差[hc-hm]可为至少约25微米,至少约30微米,至少约36微米,至少约40微米,至少约60微 米,如至少约65微米,至少约70微米,至少约75微米,至少约80微米,至少约90微米,或甚至 至少约100微米。在一个非限制性的实施例中,平均高度差可不大于约300微米,如不大于约 250微米,不大于约220微米,或甚至不大于约180微米。应了解,平均高度差可在上述最小值 和最大值中的任意者之间的范围内。此外,应了解平均高度差可基于he的平均值。例如,拐 角处的本体的平均高度(Ahc)可通过测量在所有拐角处的本体高度,并将值平均而计算得 到,并且可不同于在一个拐角处的高度的单个值(he)。因此,平均高度差可通过等式[Ahc-hi]的绝对值而给出。此外,应了解,可使用由成形磨粒的批料的合适的样品量而计算得到 的中值内部高度(Mhi)以及在样品量中的所有粒子的拐角处的平均高度来计算平均高度 差。因此,平均高度差可通过等式[Ahc-Mhi]的绝对值而给出。

[0141] 在特定情况中,本体301可形成为具有值为至少1:1的第一纵横比,所述第一纵横 比为表示为宽度:长度的比例。在其他情况中,本体可形成为使得第一纵横比(w:l)为至少 约1 • 5:1,如至少约2:1,至少约4:1,或甚至至少约5:1。而且,在其他情况中,磨粒可形成为 使得本体具有不大于约10:1,如不大于9:1,不大于约8:1,或甚至不大于约5:1的第一纵横 比。应了解,本体301可具有在上述比例中的任意者之间的范围内的第一纵横比。此外,应了 解本文对高度的指代为磨粒的可测量的最大高度。在之后描述磨粒可在磨粒100的本体101 内的不同位置处具有不同高度。

[0142]除了第一纵横比之外,磨粒可形成为使得本体301包括可定义为长度:高度的比例 的第二纵横比,其中高度为内部中值高度(Mhi)。在某些情况中,第二纵横比可在约5:1至约 1:3之间,如约4:1至约1:2之间或甚至约3:1至约1:2之间的范围内。

[0143]根据另一实施例,磨粒可形成为使得本体3〇1包括通过比例宽度:高度定义的第三 纵横比,其中高度为内部中值高度(Mhi)。本体101的第三纵横比可在约10:1至约1.5:1之 间,如8:1至约1.5:1之间,如约6:1至约1.5:1之间,或甚至约4:1至约1.5:1之间的范围内。 [0144]根据一个实施例,成形磨粒的本体3〇1可具有可有利于改进的性能的特定尺寸。例 如,在一个情况中,本体可具有内部高度(hi),所述内部高度(hi)可为如沿着任意拐角与本 体上的相对中点边缘之间的维度所测得的本体高度的最小尺寸。在其中本体为总体三角形 二维形状的特定情况中,内部高度(hi)可为在三个拐角中的每一个与相对中点边缘之间进 行的三次测量的本体高度(即底表面3〇4与上表面3〇5之间的量度)的最小尺寸。成形磨粒的 本体的内部局度(hi)不于图3B中。根据一个实施例,内部高度(hi)可为宽度(w)的至少约 28%。任意粒子的高度(hi)可通过如下方式测得:将成形磨粒切片或固定(mounting)并碾 磨,并且以足以确定本体3〇1的内部内的最小高度(hi)的方式(例如光学显微镜或SEM)观 察。在一个特定实施例中,高度(hi)可为宽度的至少约29%,如本体宽度的至少约30%或甚 至至少约33%。对于一个非限制性的实施例,本体的高度(hi)可不大于宽度的约8〇%,如不 大于宽度的约76%,不大于宽度的约73%,不大于宽度的约70%,不大于宽度的约68%,不 大于宽度的约56%,不大于宽度的约48%,或甚至不大于宽度的约4〇%。应了解,本体的高 度(hi)可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。

[0145]可制造成形磨粒的批料,其中可控制中值内部高度值(Mhi),这可有利于改进的性 能。特别地,批料的中值内部高度(hi)可以以与如上所述相同的方式而与批料的成形磨粒 的中值宽度相关。特别地,中值内部高度(Mhi)可为批料的成形磨粒的中值宽度的至少约 28%,如至少约29%,至少约3〇%,或甚至至少约33%。对于一个非限制性的实施例,本体的 中值内部高度(Mhi)可不大于宽度的约80 %,如不大于宽度的约76%,不大于宽度的约 73%,不大于宽度的约70%,不大于宽度的约68%,不大于宽度的约56%,不大于宽度的约 48%,或甚至不大于中值宽度的约。应了解,本体的中值内部高度(Mhi)可在上述最小 百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。

[0146]此外,成形磨粒的批料可显示出改进的尺寸均匀性,如通过来自合适样品量的尺 寸f性的标准偏差所测得。根据一个实施例,成形磨粒可具有内部高度变化(vhi),所述内 部高度变化(Vhi)可^算为来自批料的粒子的合适样品量的内部高度(hi)的标准偏差。根 据一个实施例,内部闻度变化可不大于约60微米,如不大于约58微米、不大于约56微米、或 甚至不大于约54微米。在一个非限制性的实施例中,内部高度变化(vhi)可为至少约2微米。 应了解,本体的内部高度变化可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。

[0U72对于另一实施例,成形磨粒的本体可具有至少约400微米的内部高度(hi)。更特别 地丨高度可为至少$450微米,如至少约475微米,或甚至至少约500微米。在另一非限制性的 实施例中,本体的高度可不大于约3mm,如不大于约2mm,不大于约i.5mm,不大于约1mm,不大 于约_微米。应了解,本働高度可在上述最小赫最大值巾的健者之_細内。此 外,应了解如上值的范围可代表成形磨粒的批料的中值内部高度(Mhi)值。

[0148] 一对于本文的某^实施例,成形磨粒的本体可具有特定尺寸,包括例如宽度>长度, 长度多尚度,且宽度> 尚度。更特别地,成形磨粒的本体可具有至少约6〇〇微米,如至少约 700微米,至少约800微米,或甚至至少约900微米的宽度(w)。在一个非限制性的情况中,本 体可具有不大于约4mm,如不大于约3mm,不大于约2.5mm,或甚至不大于约2mm的宽度。应了 解,本体的宽度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外,应了解如上值的 范围可代表成形磨粒的批料的中值宽度(Mw)。

[0149]成形磨粒的本体可具有特定尺寸,包括例如至少约〇. 4mm,如至少约〇. 6圓,至少约 0.8mm,或甚至至少约〇.9mm的长度(L middle或Lp)。而且,对于至少一个非限制性的实施 例,本体可具有不大于约4mm,如不大于约3mm,不大于约2.5mm,或甚至不大于约2_的长度。 应了解,本体的长度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外,应了解如上 值的范围可代表中值长度(Ml),其可更特别地为成形磨粒的批料的中值中间长度 (MLmiddle)或中值轮廓长度(MLp)。

[0150]成形磨粒可具有本体,所述本体具有特定量的凹进,其中凹进值⑹可限定为拐角 处的本体的平均高度(Ahc)相比于内部处的本体的高度的最小尺寸(hi)之间的比例。拐角 处的本体的平均高度(Ahc)可通过测量在所有拐角处的本体高度,并将值平均而计算得到, 并可不同于在一个拐角处的高度的单个值(he)。在拐角处或在内部处的本体的平均高度可 使用STIL(Sciences et Techniques Industrielles de la Lumiere-法国)Micro Measure邪表面轮廓仪(白光(LED)色差技术)测量。或者,凹进可基于由来自批料的粒子的 合适取样而计算得到的拐角处的粒子的中值高度(Mhc)。同样,内部高度(hi)可为源自来自 批料的成形磨粒的合适取样的中值内部高度(Mhi)。根据一个实施例,凹进值(d)可不大于 约2,如不大于约I.9,不大于约1.8,不大于约1.7,不大于约1.6,或甚至不大于约1.5。而且, 在至少一个非限制性的实施例中,凹进值⑹可为至少约0.9,如至少约1.0。应了解,凹进比 例可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外,应了解如上凹进值可代表成 形磨粒的批料的中值凹进值(Md)。

[0151] 本文的实施例的成形磨粒(包括例如图3A的粒子的本体301)可具有限定底部面积 (Ab)的底表面304。在特定情况中,底表面304可为本体301的最大表面。底表面可具有比上 表面303的表面积更大的限定为底部面积(Ab)的表面积。另外,本体301可具有限定垂直于 底部面积并延伸通过粒子的中点381的平面的面积的横截面中点面积(A„)。在某些情况中, 本体301可具有不大于约6的底部面积/中点面积的面积比(Ab/AQ。在更特别的情况中,面积 比可不大于约5.5,如不大于约5,不大于约4.5,不大于约4,不大于约3.5,或甚至不大于约 3。而且,在一个非限制性的实施例中,面积比可为至少约1.1,如至少约1.3,或甚至至少约 1.8。应了解,面积比可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外,应了解如上 面积比可代表成形磨粒的批料的中值面积比。

[0152] 此外,本文的实施例的成形磨粒(包括例如图3B的粒子)可具有至少约0.3的归一 化高度差。归一化高度差可由等式[(hc-hm) / (hi)]的绝对值限定。在其他实施例中,归一化 高度差可不大于约0.26,如不大于约0.22,或甚至不大于约0.19。而且,在一个特定实施例 中,归一化高度差可为至少约0.04,如至少约0.05,至少约0.06。应了解,归一化高度差可在 上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外,应了解如上归一化高度值可代表成 形磨粒的批料的中值归一化高度值。

[0153]在另一情况中,本体可具有至少约0.04的轮廓比,其中轮廓比定义为成形磨粒的 平均高度差[hc-hm]与长度(Lmiddle)的比例,定义为[(hc-hm) / (Lmiddle)]的绝对值。应了 解,本体的长度(Lmiddle)可为横跨本体301的距离,如图3B所示。此外,长度可为由来自如 本文定义的成形磨粒的批料的粒子的合适取样计算的平均长度或中值长度。根据一个特定 实施例,轮廓比可为至少约0.05,至少约0.06,至少约0.07,至少约0.08,或甚至至少约 0 • 09。而且,在一个非限制性的实施例中,轮廓比可不大于约0 •3,如不大于约〇 • 2,不大于约 0• 18,不大于约0• I6,或甚至不大于约0• 14。应了解,轮廓比可在上述最小值和最大值中的 任意者之间的范围内。此外,应了解如上轮廓比可代表成形磨粒的批料的中值轮廓比。

[0154]根据另一实施例,本体可具有特定的倾角,所述倾角可限定为本体的底表面304与 侧表面305、306或307之间的角度。例如,倾角可在约1°至约80°之间的范围内。对于本文的 其他粒子,倾角可在约5°至55°之间,如约10°至约50°之间,约15°至50°之间,或甚至约20。 至50°之间的范围内。具有这种倾角的磨粒的形成可改进磨粒100的研磨能力。特别地,倾角 可在上述任意两个倾角之间的范围内。

[0155] 根据另一实施例,本文的成形磨粒(包括例如图:3A和3B的粒子)可在本体301的上 表面3〇3中具有椭圆形区域317。椭圆形区域317可由沟槽区域318限定,所述沟槽区域318可 围绕上表面303延伸,并限定椭圆形区域317。椭圆区域317可包含中点381。此外,据信在上 表面中限定的椭圆形区域317可为成型过程的制造物,并可由于在根据本文描述的方法形 成成形磨粒的过程中施加于混合物上的应力而形成。

[0156]在一方面,本体可包括成形磨粒,所述成形磨粒具有可有利于改进的性能的飞边 百分比。特别地,当沿着一侧观察时,飞边限定粒子的面积,如图4中所示,其中飞边可在框 402和403内从本体的侧表面延伸。飞边可表示接近本体的上表面和底表面的锥形区域。飞 边可测量为如下:沿着包含于在侧表面(例如421)的最内点与本体的侧表面上的最外点(例 如422)之间延伸的框内的侧表面的本体的面积的百分比。在一个特定情况中,本体可具有 飞边的特定含量,所述含量可为包含于框402和403内的本体的面积相比于包含于框402、 403和404内的本体的总面积的百分比。根据一个实施例,本体的百分比飞边⑴可为至少约 10%。在另一实施例中,飞边百分比可更大,如至少约12%,如至少约14%,至少约16%,至 少约I8%,或甚至至少约20%。而且,在一个非限制性的实施例中,本体的飞边百分比可不 大于约45 %,如不大于约40 %,或甚至不大于约36%。应了解,本体的飞边百分比可在如上 最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。此外,应了解如上飞边百分比可代表 成形磨粒的批料的平均飞边百分比或中值飞边百分比。

[0157]百分比飞边可通过如下方式测得:以侧面固定成形磨粒,并在侧面观察本体以产 生黑白图像,如图4所示。用于此的合适的程序包括Image J软件。飞边百分比可通过确定相 比于在侧面观察时的本体的总面积(包括中心404中和框内的面积)的在框402和403中的本 体401的面积而计算得到。对于粒子的合适取样,可完成这种程序,以产生平均值、中值和/ 或标准偏差值。

[0158]根据本文的实施例的包括成形磨粒的颗粒材料的批料可显示出改进的尺寸均匀 性,如通过来自合适样品量的尺寸特性的标准偏差所测得。根据一个实施例,成形磨粒可具 有飞边变化(Vf),所述飞边变化(Vf)可计算为来自批料的粒子的合适样品量的飞边百分比 ⑴的标准偏差。根据一个实施例,飞边变化可不大于约5.5%,如不大于约5.3%,不大于约 5%,或不大于约4.8%,不大于约4.6%,或甚至不大于约4.4%。在一个非限制性的实施例 中,飞边变化(Vf)可为至少约0 • 1 %。应了解,飞边变化可在上述最小百分比和最大百分比 中的任意者之间的范围内。

[0159] 包括本文的实施例的成形磨粒的颗粒材料可具有至少4000的高度(hi)和飞边乘 积值(hiF),其中hiF= (hi)⑴,“hi”表示如上所述的本体的最小内部高度,且“f”表示飞边 百分比。在一个特定情况中,本体的高度和飞边乘积值(hiF)可更大,如至少约4500微米%, 至少约5000微米%,至少约6〇00微米%,至少约7000微米%,或甚至至少约8000微米%。而 且,在一个非限制性的实施例中,高度和飞边乘积值可不大于约45000微米%,如不大于约 30000微米%,不大于约25000微米%,不大于约20000微米%,或甚至不大于约18000微 米%。应了解,本体的高度和飞边乘积值可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围 内。此外,应了解如上乘积值可代表成形磨粒的批料的中值乘积值(MhiF)。

[0160] 包括本文的实施例的成形磨粒的颗粒材料可具有如通过等式dF= (d) (F)计算的 凹进⑹和飞边(F)乘积值(dF),其中dF不大于约9〇%,“d”表示凹进值,且“f”表示本体的飞 边百分比。在一个特定情况中,本体的凹进⑹和飞边⑻乘积值(dF)可不大于约70%,如不 大于约㈤%,不大于约55%,不大于约48%,不大于约46%。而且,在一个非限制性的实施例 中,凹进(d)和飞边(F)乘积值(dF)可为至少约10%,如至少约15%,至少