CN112437713A - 磨料制品及其形成方法 - Google Patents

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纳兰扬·沙兰吉
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Abstract

本发明公开了一种磨料制品，所述磨料制品包含：粘结磨料，所示粘结磨料具有至少260mm直径的本体和至少20立方厘米的体积，所述本体还具有包括无机材料的粘结材料；包含在所述粘结材料内的磨料颗粒，所述磨料颗粒具有至少40微米的磨料粒度；以及某种均质性因子。

Description

磨料制品及其形成方法
技术领域
本发明总体上涉及磨料制品，并且特别地涉及具有特定均质性的粘结磨料制品。
背景技术
用于机加工应用的磨料制品通常包括粘结磨料制品和涂覆磨料制品。粘结磨料制品通常具有包含磨料颗粒的粘结基体。粘结磨料制品可以安装到合适的加工设备上，并用于各种应用中，诸如成形、研磨、抛光和切割。该行业继续要求改善磨料工具，以满足齿轮研磨的需求。
附图简要说明
通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且让本公开的众多特征和优点对于本领域的技术人员显而易见。
图1包括含有根据一个实施例的用于形成磨料制品的方法的流程图。
图2包括根据一个实施例的磨料制品的透视图。
图3包括根据一个实施例的磨料制品的超声图像。
图4包括常规磨料制品的超声图像。
图5包括样本S1和C1的归一化概率图，以评估均质性因子。
图6A包括示出样品S2和C2的圆柱度与CMR′关系图。
图6B包括示出样品S2和C2的平均直线度与CMR′关系图。
具体实施方式
以下通常针对适用于材料去除操作的粘结磨料制品。粘结磨料制品可以用于各种应用，包括例如表面研磨、精密研磨操作(例如，齿轮研磨操作)等。在一个特定方面，该磨料制品可以包括具有一定尺寸和结构的粘结磨料，其改善了铸造应用的性能。
本文中对粘结磨料制品的引用包括对三维体积磨料材料的引用，该磨料材料具有包含在一定体积的粘结材料内的磨料颗粒。粘结磨料制品可以不同于涂覆磨料制品，该涂覆磨料制品可以利用包含在粘结或粘合材料层内的单层磨料颗粒。此外，本文实施例的粘结磨料制品可以在粘结材料的三维体积内包括一定的孔隙率。
图1包括根据一个实施例的用于形成磨料制品的流程图。如图所示，用于形成磨料制品的方法可以在步骤101通过形成混合物开始。混合物可以为包括在其中均匀混合的多种组分的浆料。根据一个实施例，形成混合物的方法可以包括提供载体材料。载体材料可以为适于在其中包含固体组分的液体。例如，在一个特定实施例中，载体可以包括水，更具体地，可以基本上由水组成诸如去离子水。
形成混合物的方法可以进一步包括将粘结前体材料添加至载体。粘结前体材料可以为最终成形的磨料制品的粘结材料。根据一个实施例，粘结前体材料可以包括粉末材料，该粉末材料配置为形成最终成形的磨料制品的粘结材料。在一个实施例中，粘结前体材料可以包括无机材料，诸如但不限于金属、金属合金、陶瓷、玻璃质材料或玻璃料材料或其任意组合。粘结前体材料可以包括处于非晶相、多晶相、单晶相或其任意组合的无机材料。
根据一个实施例，粘结前体材料可以以特定含量添加。例如，混合物可以包含占混合物总重量的至少1重量％，诸如至少2重量％、或至少3重量％、或至少4重量％、或至少5重量％、或至少6重量％、或至少7重量％、或至少8重量％、或至少9重量％、或至少10重量％、或至少12重量％、或至少14重量％、或至少16重量％、或至少18重量％、或至少20重量％、或至少22重量％、或至少24重量％、或至少26重量％、或至少28重量％或至少30重量％的粘结前体材料。另外，在另一个非限制性实施例中，混合物可以包含占混合物总重量的不大于30重量％，诸如不大于28重量％、或不大于25重量％、或不大于22重量％、或不大于20重量％、或不大于18重量％、或不大于15重量％、或不大于12重量％、或不大于10重量％、或不大于8重量％、或不大于5重量％、或不大于3重量％的粘结前体材料。混合物可以包含一定含量的粘结前体材料，其量在上述包括任意最小百分比和最大百分比的范围内。
根据另一个实施例，形成混合物的方法可以包括向混合物中添加胶凝剂。可以在各种时间完成向混合物中添加胶凝剂，包括例如在添加任意干组分之前。胶凝剂可以为有助于将混合物变成凝胶的材料。胶凝剂可以与凝胶化过程结合使用，包括例如加热，以有利于凝胶化过程。
根据一个实施例，胶凝剂可以为有机材料，诸如树胶。例如，该胶凝剂可以选自由以下项组成的组：琼脂、琼脂糖、黄原胶、羧甲基纤维素、吉兰糖胶、角叉菜胶、瓜尔胶、塔拉胶、纤维素胶、刺槐豆胶、果胶或其任意组合。根据一个特定实施例，胶凝剂可以优选地为吉兰糖胶。根据另一个特定实施例，胶凝剂可以包括果胶或果胶与本文实施例中提到的至少一种其他胶凝剂的组合。
对于某些实施例，混合物可以包括一定含量的胶凝剂，以有利于改善磨料制品的形成。例如，混合物可以包含占混合物总重量的至少0.1重量％，诸如至少0.2重量％、或至少0.5重量％、或至少0.8重量％、或至少1重量％、或至少1.5重量％、或至少2重量％、或至少2.5重量％、或至少3重量％、或至少3.5重量％、或至少4重量％、或至少4.5重量％、或至少5重量％、或至少5.5重量％、或至少6重量％、或至少6.5重量％、或至少7重量％或至少7.5重量％的胶凝剂。在一个非限制性实例中，混合物可以包含占混合物总重量的不大于10重量％，诸如不大于9重量％、或不大于8重量％、或不大于7重量％、或不大于6重量％、或不大于5重量％、或不大于4重量％、或不大于3重量％、或不大于2重量％、或不大于1重量％的胶凝剂。混合物可以包含一定含量的胶凝剂，其量在上述包括任意最小百分比和最大百分比的范围内。
混合物可以进一步包括磨料颗粒，该磨料颗粒配置为形成最终成形的磨料制品的磨料组分。可以在各种时间向混合物中添加磨料颗粒，包括例如在将粘结前体材料添加到混合物之后。另外，应当理解，在其他实施例中，可以将磨料颗粒与混合物中的一种或多种其他组分组合加入，包括例如但不限于胶凝剂、粘结前体材料或一种或多种添加剂。磨料颗粒可以包括诸如由以下项组成的组的材料：氧化物、硼化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氧化物、无定形、单晶、多晶、超级磨料或其任意组合。在一个特定实施例中，磨料颗粒可以包括氧化铝，并且可以基本上由氧化铝组成。
混合物可以包括一定含量的磨料颗粒，以有利于改善适合磨料制品的制造和/或性能。例如，在一个实施例中，混合物可以包含占混合物总重量的至少20重量％，诸如至少22重量％、或至少24重量％、或至少26重量％、或至少28重量％、或至少30重量％、或至少35重量％、或至少40重量％、或至少45重量％、或至少50重量％、或至少55重量％、或至少60重量％、或至少65重量％或至少70重量％的磨料颗粒。在另一个非限制性实施例中，混合物可以包含占混合物总重量的不大于80重量％，诸如不大于75重量％、或不大于70重量％、或不大于65重量％、或不大于60重量％、或不大于55重量％、或不大于50重量％、或不大于45重量％、或不大于40重量％、或不大于35重量％、或不大于30重量％，诸如不大于25重量％的磨料颗粒。混合物可以包含一定含量的磨料颗粒，其量在上述包括任意最小百分比和最大百分比的范围内。
混合物可以进一步包括一种或多种添加剂，该添加剂可以有利于改善磨料制品的制造和/或性能。一些示例性添加剂可以包括但不限于分散剂、表面活性剂、阳离子剂或其任意组合。如本文所用，分散剂可以防止混合物因静电或空间排斥而絮凝。如本文所用，表面活性剂可以降低两种液体之间的表面张力，即固体和液体或气体和液体。如本文所用，阳离子剂可以为与胶凝剂交联的离子化合物(例如盐)，胶凝剂可以为阴离子材料。
可以在各种时间向混合物添加一种或多种添加剂，包括例如在将固体组分添加到混合物之后，包括例如粘结前体材料和磨料颗粒。另外，应当理解，在其他实施例中，可以将一种或多种添加剂与混合物中的一种或多种其他组分组合加入，包括例如但不限于胶凝剂、粘结前体材料或一种或多种添加剂。添加添加剂的顺序也可以对促进磨料制品的适当形成具有重要意义。例如，在至少一个实施例中，可以在将任意其他添加剂添加到混合物中之后添加阳离子剂。
分散剂可以包括聚丙烯酸钠(例如，Darvan 811)、具有颜料亲和基团的共聚物(例如，BYK192)、聚偏甲基丙烯酸铵(例如，Darvan C-N)、聚丙烯酸酯铵(例如，Darvan 821A)、聚丙烯酸、丙烯酸聚合物在水中的铵盐(例如，Dispex)、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或其任意组合中的至少一种。
混合物可以包括特定含量的分散剂，以有利于改善磨料制品的制造和/或性能。例如，混合物可以包含占混合物总重量的至少0.1重量％，诸如至少0.2重量％、或至少0.5重量％、或至少0.8重量％、或至少1重量％、或至少1.5重量％、或至少2重量％、或至少2.5重量％、或至少3重量％、或至少3.5重量％、或至少4重量％、或至少4.5重量％、或至少5重量％的分散剂。在另一个非限制性实施例中，混合物可以包含占混合物总重量的不大于6重量％，诸如不大于5重量％、或不大于4重量％、或不大于3重量％、或不大于2重量％、或不大于1重量％的分散剂。混合物可以包含一定含量的分散剂，其量在上述包括任意最小百分比和最大百分比的范围内。
表面活性剂的合适实例可以包括无机材料、有机材料或其组合。合适的表面活性剂可以包括硫酸盐、肌氨酸盐、月桂酸盐、硬脂酸盐、卵磷脂等。在一个特定实施例中，表面活性剂可以包括月桂酰肌氨酸钠、月桂基硫酸钠、月桂酸钠、硬脂酸钠、烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、脱水山梨糖醇、聚乙二醇、聚山梨酸酯、甘油单硬脂酸酯、卵磷脂或其任意组合。
混合物可以包括特定含量的表面活性剂，该表面活性剂有利于改善磨料制品的制造和/或性能。例如，混合物可以包含占混合物总重量的至少0.1重量％，诸如至少0.2重量％、或至少0.5重量％、或至少0.8重量％、或至少1重量％、或至少1.5重量％、或至少2重量％、或至少2.5重量％、或至少3重量％、或至少3.5重量％、或至少4重量％、或至少4.5重量％、或至少5重量％的表面活性剂。在另一个非限制性实施例中，混合物可以包含占混合物总重量的不大于6重量％，诸如不大于5重量％、或不大于4重量％、或不大于3重量％、或不大于2重量％、或不大于1重量％的表面活性剂。混合物可以包含一定含量的表面活性剂，其量在上述包括任意最小百分比和最大百分比的范围内。
阳离子剂的一些合适的实例可以包括无机化合物，具体地为盐，诸如硫酸盐、氯化物、铬酸盐、硝酸盐、碳酸盐(例如碳酸氢盐)、水合物等。在特定情况下，阳离子剂可以包括包含碱金属元素、碱土金属元素、过渡金属元素、氢或其组合的化合物。更具体地，阳离子剂可以包括包含钠、钾、锂、铵、铜、镁、铁、钙或其任意组合的化合物。在一个特定实施例中，阳离子剂优选为氯化钙或氯化钠。例如，阳离子剂可以由氯化钙或氯化钠组成。
可以在各种时间向混合物中添加阳离子剂，包括例如在将固体组分(例如磨料颗粒，一种或多种填料，粘结前体混合物)添加到混合物之后。在一个特定实施例中，阳离子剂可以为在凝胶化之前添加到浆料中的最后组分。另外，应当理解，在其他实施例中，可以将阳离子剂与混合物中的一种或多种其他组分组合加入，包括例如但不限于胶凝剂、粘结前体材料、磨料颗粒或一种或多种添加剂。
混合物可以包括特定含量的阳离子剂，该阳离子剂有利于改善磨料制品的制造和/或性能。例如，混合物可以包含占混合物总重量的至少0.1重量％，诸如至少0.2重量％、或至少0.5重量％、或至少0.8重量％、或至少1重量％、或至少1.5重量％、或至少2重量％、或至少2.5重量％、或至少3重量％、或至少3.5重量％、或至少4重量％、或至少4.5重量％、或至少5重量％的阳离子剂。在另一个非限制性实施例中，混合物可以包含占混合物总重量的不大于6重量％，诸如不大于5重量％、或不大于4重量％、或不大于3重量％、或不大于2重量％、或不大于1重量％的阳离子剂。混合物可以包含一定含量的阳离子剂，其量在上述包括任意最小百分比和最大百分比的范围内。
形成混合物的方法可以包括在添加一种或多种组分的同时连续混合。具体地，混合可以在添加组分的整个方法中继续进行。在某些情况下，可以以特定顺序添加组分，例如可以首先添加胶凝剂，然后添加粘结前体材料和磨料颗粒。可以在添加粘结前体材料和/或磨料颗粒之前或之后添加一种或多种添加剂，例如分散剂、表面活性剂和阳离子剂。在一个特定实施例中，可以在所有组分的最后加入阳离子剂。在另一个实施例中，可以使用混合器来辅助混合，例如剪切混合器、球磨机或其任意组合。在一个方面，剪切混合器可以为高剪切混合器或低剪切混合器。在一个特定方面，为了帮助混合，剪切速率可以为至少500S-1、至少700S-1、至少800S-1、或至少900S-1。在另一个特定方面，剪切速率可以为至多1200S-1、至多1100S-1或至多1000S-1。应当理解，剪切速率可以在包括本文提到的任意最小值和最大值的范围内。例如，合适的剪切速率可以为500S-1至1200S-1。
在至少一个实施例中，制造磨料制品的方法包括将混合物改变成凝胶。通过添加一种或多种组分，包括例如胶凝剂和/或一种或多种添加剂，可以有利于混合物的胶凝。根据一个特定实施例，混合物形成凝胶的方法可以包括首先形成含有凝胶和载体诸如水的混合物。在形成包括凝胶和水的混合物之后，可以通过添加粘结前体材料、磨料颗粒和一种或多种添加剂中的至少一种或其任意组合继续该方法。在将粘结前体材料、磨料颗粒和/或一种或多种添加剂添加到混合物中之后，该方法可以通过将阳离子剂添加到混合物中继续。在特定情况下，可以在混合物形成凝胶之前在形成混合物的最后步骤中添加阳离子剂。
形成凝胶的方法可以包括水合凝胶。在一个特定实施例中，形成凝胶的方法可以为水合凝胶的方法。具体地，形成凝胶的方法可以包括将混合物加热至凝胶化温度。更具体地，可以在混合物加热至凝胶化温度的同时混合混合物。在至少一个实施例中，凝胶化温度可以为至少50℃，诸如至少60℃、或至少70℃、或至少80℃、或至少90℃、或至少100℃。另外，在一个非限制性实施例中，凝胶化温度可以不大于100℃，诸如不大于90℃、或不大于80℃、或不大于70℃。应当理解，凝胶化温度可在包括上述任意最低温度和最高温度的范围内。
在形成凝胶(在此也可以称为泡沫凝胶)之后，该方法可以通过从凝胶形成生坯继续。根据一个实施例，形成生坯的方法可以包括至少一个方法来自以下项的组：压制、模制、浇铸、干燥、冷冻、冷却或其任意组合。在一个特定实施例中，形成生坯的方法可以包括浇铸。可以通过将凝胶倒入生产工具或合适形状和大小的铸件中来完成浇铸。在形成生坯的过程中，一些凝胶可以仍在形成。即，在生坯的形成过程中不一定需要完成凝胶化。另外，在某些情况下，可以期望混合物在形成生坯的过程之前完全胶凝。如本文所用，提及的凝胶包括固体自支撑结构，该结构包括由凝胶中的固体颗粒限定的集成网络中包含的水。凝胶可以具有特定的屈服应力，因此其为自支撑。例如，凝胶可以具有至少30Pa，诸如至少60Pa或至少130Pa的屈服应力。
在特定实施方式中，形成生坯的方法可以包括在生坯形成期间进行脱气。例如，可以在模制期间进行脱气以去除气泡。
在形成生坯之后，可以对生坯进行进一步处理，以将生坯改变或转化为粘结磨料本体。在完成步骤101之后，该方法可以通过形成具有一定均质性因子的粘结磨料本体以继续步骤103。例如，用于将生坯转化为最终成形的粘结磨料本体的一种或多种方法可以包括干燥、烧结、冷却、压制、玻璃化或其任意组合。在一个特定实施例中，该方法可以包括浇铸、冷却、干燥和焙烧。在粘结材料玻璃化的情况下，焙烧条件可以适合于形成玻璃化粘结材料。例如，焙烧温度可以为至少800℃或至少900℃或至少1000℃或至少1100℃或至少1200℃。另外，在一个实施例中，焙烧温度可以不大于1400℃或不大于1300℃或不大于1200℃或不大于1100℃或不大于1000℃或不大于900℃。
最终成形的磨料制品可以为粘结磨料本体，其限定了粘结材料的互连网络，该互连网络在粘结材料的三维体积(即，基体)中包含磨料颗粒。此外，粘结磨料本体可以具有在整个本体中分布的一定量的孔隙率，并且限定与粘结材料和磨料颗粒的相所不同的相。
通过本文所述的实施例方法形成的粘结磨料本体可以具有特定的特征。例如，与大多数常规粘结磨料本体相比，该粘结磨料本体可以具有相对较大的尺寸，并且可以进一步具有包含其中相对较大的磨料粒，其可以具体地适合用于大规模切割和研磨操作，诸如铸造行业。
图2包括根据一个实施例的粘结磨料本体的透视图。磨料制品200可以包括粘结磨料本体201。粘结磨料本体201可以包括配置为与研磨机的主轴接合的心轴孔202，以使磨料制品200相对于工件旋转。如图2进一步所示，粘结磨料本体包括限定轴向方向的轴向轴线203和限定径向方向上轴线的横向轴线204。轴向轴线203在垂直方向延伸，该垂直方向由粘结磨料本体201的厚度(t)限定。横向轴线204在径向方向延伸，该径向方向限定了粘结磨料本体201的半径或直径(D)。
根据一个实施例，粘结磨料本体可以具有至少260mm的直径(D)，诸如至少270mm、或至少280mm、或至少290mm、或至少300mm、或至少325mm、或至少350mm、或至少375mm、或至少400mm、或至少425mm、或至少450mm、或至少475mm、或至少500mm、或至少525mm、或至少550mm、或至少575mm的直径。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体可以具有不大于800mm、或不大于700mm、或不大于600mm、或不大于575mm、或不大于550mm、或不大于525mm、或不大于500mm、或不大于475mm、或不大于450mm、或不大于425mm、或不大于400mm、或不大于375mm、或不大于350mm、或不大于325mm、或不大于300mm、或不大于290mm、或不大于280mm的直径(D)。应当理解，直径(D)可在包括上文提到的任意最小值和最大值的范围内。本文中提及的直径可以为粘结磨料本体的平均直径，其为从多次测量的平均值。
在另一个实施例中，粘结磨料本体201可以根据应用具有特定的体积。例如，粘结磨料本体201的体积可以为至少1cm3。在其他情况下，粘结磨料本体201的体积可以为至少10cm3、或至少20cm3、或至少30cm3、或至少50cm3、或至少75cm3、或至少100cm3。另外，在另一个非限制性实施例中，本体的体积可以不大于1000cm3、或不大于900cm3、或不大于800cm3、或不大于700cm3、或不大于600cm3、或不大于500cm3。应当理解，粘结磨料本体的体积可在包括上文提到的任意最小值和最大值的范围内，诸如至少10cm3至不大于1000cm3的体积。
在再一个实施例中，粘结磨料本体201可以具有配置用于某些应用的特定厚度(t)。例如，粘结磨料本体201可以具有包含至少2mm，诸如至少3mm、或至少4mm、或至少5mm、或至少10mm、或至少15mm、或至少20mm、或至少30mm、或至少50mm、或至少100mm、或至少200mm、或至少300mm的本体厚度。另外，在另一个实施例中，粘结磨料本体201的厚度(t)可以不大于500mm，诸如不大于400mm、或不大于300mm、或不大于200mm、或不大于100mm、或不大于80mm、或不大于60mm、或不大于40mm、或不大于20mm、或不大于10mm。应当理解，粘结磨料本体201的厚度(t)可在包括上文提到的任意最小值和最大值的范围内，诸如至少2mm至不大于400mm的体积。本文中提及的厚度可以为粘结磨料本体的平均厚度，其为从多次测量的平均值。
粘结磨料本体201可以具有特定的纵横比(D∶t)，该纵横比可以为至少5∶1，诸如至少10∶1、或至少20∶1、或至少40∶1、或至少50∶1、或至少100∶1、或至少150∶1、或至少300∶1、或至少500∶1、或至少800∶1、或至少1000∶1。另外，在另一个非限制性实施例中，纵横比(D∶t)可以不大于100,000∶1、或不大于10,000∶1、或不大于1000∶1、或不大于500∶1。应当理解，纵横比可在包括上文提到的任意最小值和最大值的范围内。
粘结磨料本体201可以包括具有至少40微米的平均粒度(D50)的磨料颗粒。本文中的粘结磨料本体可以利用相对较大尺寸的磨料颗粒，其历史上已证明难以均匀地分布于整个混合物和所得的粘结磨料本体。值得注意的是，由于其相对较大的尺寸，此磨料颗粒趋向于在凝胶和混合物中分离和附聚，从而导致磨料产品具有不均匀性和密度变化。在一个特定实施例中，磨料颗粒可以具有至少50微米、或至少55微米、或至少60微米、或至少65微米、或至少70微米、或至少75微米、或至少80微米、或至少85微米、或至少90微米、或至少95微米、或至少100微米、或至少105微米、或至少110微米、或至少115微米、或至少120微米、或至少130微米、或至少150微米、或至少175微米、或至少200微米、或至少250微米、或至少300微米、或至少350微米、或至少400微米、或至少450微米、或至少500微米、或至少600微米、或至少700微米、或至少800微米的平均粒度(D50)。另外，在一个非限制性实施例中，磨料颗粒可以具有不大于5000微米、或不大于4000微米、或不大于3000微米、或不大于2000微米、或不大于1000微米、或不大于900微米、或不大于800微米、或不大于700微米、或不大于600微米、或不大于500微米、或不大于400微米、或不大于300微米、或不大于200微米、或不大于150微米、或不大于130微米的平均粒度(D50)。磨料颗粒可以具有在包括上文提到的任意最小值和最大值的范围内的平均粒度(D50)，包括例如但不限于至少50微米且不大于5000微米的范围内、或至少100微米且不大于2000微米的范围内、或至少50微米且不大于800微米的范围内、或甚至至少50微米且不大于400微米的范围内。.
磨料颗粒可以具有各种组成、形状、尺寸和其他特征。例如，磨料颗粒可以包括磨料颗粒类型，诸如来自以下项的权利要求的组：非团聚颗粒、团聚颗粒、成形磨料颗粒、成形磨料复合物、恒定厚度的磨料颗粒(CTAP)、随机成形磨料颗粒或其任意组合。在另一个实施例中，磨料颗粒可以包括的材料诸如来自以下项的组：氧化物、硼化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氧化物、无定形、单晶、多晶、超级磨料或其任意组合。
根据一个实施例，粘结磨料本体201可以具有特定结构，该特定结构可以有利于改善性能。例如，粘结磨料本体201可以包含占粘结磨料本体201的总体积至少20体积％，诸如至少25体积％、或至少30体积％、或至少35体积％、或至少40体积％、或至少45体积％、或至少50体积％、或至少55体积％的磨料颗粒含量。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201可以包含占粘结磨料本体201的总体积不大于65体积％，诸如不大于60体积％、或不大于55体积％、或不大于50体积％、或不大于45体积％、或不大于40体积％、或不大于35体积％、或不大于30体积％的磨料颗粒含量。粘结磨料本体201中的磨料颗粒含量可在包括上文提到的任意最小百分比至最大百分比的范围内。
在一个特定方面，粘结磨料本体201可以包括含有无机材料的粘结材料。无机材料的一些合适的实例可以包括金属、金属合金、陶瓷、玻璃相或其任意组合。此外，粘结材料可以包括玻璃相、非晶相、多晶相、单晶相或其任意组合中的至少一种。在某些情况下，粘结材料可以基本上由多晶相、玻璃相或单晶相组成。
对于至少一个实施例，粘结材料可以包括氧化物，诸如含玻璃质氧化物的材料。氧化物的一些合适的实例可以包括二氧化硅、氧化硼、氧化铝、碱金属氧化物(M2O)、碱土金属氧化物(MO)、过渡金属氧化物、稀土金属氧化物或其任意组合。在特定情况下，粘结材料可以为钠钙玻璃材料、硼硅酸盐材料或铝硅酸盐材料。
粘结磨料本体201可以包括特定含量的粘结材料，该特定含量的粘结材料可以有利于改善性能。例如，粘结磨料本体201可以包含占粘结磨料本体201的总体积至少2体积％，诸如至少3体积％、或至少4体积％、或至少5体积％、或至少6体积％、或至少8体积％、或至少10体积％、或至少12体积％、或至少14体积％、或至少16体积％、或至少18体积％、或至少20体积％、或至少25体积％、或至少30体积％、或至少35体积％、或至少40体积％的粘结材料含量。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201可以包含占粘结磨料本体201的总体积不大于65体积％、或不大于60体积％、或不大于55体积％、或不大于50体积％、或不大于45体积％、或不大于40体积％、或不大于35体积％、或不大于30体积％、或不大于25体积％、或不大于22体积％、或不大于20体积％、或不大于18体积％、或不大于16体积％、或不大于14体积％、或不大于12体积％、或不大于10体积％、或不大于8体积％、或不大于6体积％的粘结材料含量。应当理解，粘结材料含量可在包括上文提到的任意最小值和最大值的范围内，包括例如占本体总体积在至少1体积％且不大于15体积％范围内的粘结材料含量。
粘结磨料本体201可以包括特定的结构，使得其具有相对于磨料颗粒含量受控的粘结材料含量。例如，在某种情况下，本体可以具有在至少0.5至不大于10的范围内的ABR因子(Cb/Cap)，其中Cb代表粘结材料占粘结磨料本体201总体积的体积％，并且Cap代表磨料颗粒占粘结磨料本体201总体积的体积％。在特定情况下，粘结磨料本体201可以具有至少0.55，诸如至少0.6、或至少0.65、或至少0.7、或至少0.75、或至少0.8、或至少0.85、或至少0.9、或至少0.95、或至少1、或至少1.05、或至少1.1、或至少1.15、或至少1.2、或至少1.25、或至少1.3、或至少1.35、或至少1.4、或至少1.45、或至少1.5、或至少1.55、或至少1.6、或至少1.65、或至少1.7、或至少1.75、或至少1.8、或至少1.85、或至少1.9、或至少1.95、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.8、或至少3、或至少3.5、或至少4、或至少4.5、或至少5、或至少5.5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9的ABR因子(Cb/Cap)。另外，在另一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201可以具有不大于9，诸如不大于8.5、或不大于8、或不大于7.5、或不大于7、或不大于6.5、或不大于6、或不大于5.5、或不大于5、或不大于4.5、或不大于4、或不大于3.5、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.5、或不大于1、或不大于0.9的ABR因子(Cb/Cap)。应当理解，ABR因子(Cb/Cap)可在包括上文提到的任意最小值和最大值的范围内。
在另一个实施例中，粘结磨料本体201可以包含特定类型和含量的孔隙率，该孔隙率可以有利于改善磨料制品的性能。例如，粘结磨料本体201可以具有至少10微米，诸如至少20微米、或至少30微米、或至少40微米、或至少50微米、或至少60微米、或至少70微米、或至少80微米、或至少90微米、或至少100微米、或至少200微米、或至少300微米、或至少400微米、或至少500微米、或至少600微米、或至少700微米、或至少800微米、或至少900微米的平均孔径(D50)。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201孔隙率的平均孔径(D50)可以不大于1000微米、或不大于900微米、或不大于800微米、或不大于700微米、或不大于600微米、或不大于500微米、或不大于400微米、或不大于300微米、或不大于200微米、或不大于100微米、或不大于80微米、或不大于60微米、或不大于40微米、或不大于20微米、或不大于10微米。应当理解，平均孔径可在包括上文提到的任意最小值和最大值的范围内。
粘结磨料本体201可以具有特定的孔隙率含量，该特定含量的孔隙率可以有利于改善性能。例如，粘结磨料本体201可以包含占粘结磨料本体201的总体积至少20体积％，诸如至少25体积％、或至少30体积％、或至少35体积％、或至少40体积％、或至少45体积％、或至少50体积％、或至少55体积％、或至少60体积％、或至少65体积％、或至少70体积％、或至少75体积％、或至少80体积％的孔隙率。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201可以包含占粘结磨料本体201的总体积不大于95体积％，诸如不大于90体积％、或不大于85体积％、或不大于80体积％、或不大于75体积％、或不大于70体积％、或不大于65体积％、或不大于60体积％、或不大于55体积％、或不大于50体积％、或不大于45体积％、或不大于40体积％、或不大于35体积％、或不大于30体积％的孔隙率。应当理解，粘结磨料本体201的孔隙率含量可在包括上文提到的任意最小百分比至最大百分比的范围内。
粘结磨料本体201的孔隙率可以包括开口孔隙率、闭合孔隙率或其组合。开口孔隙率可以定义为延伸穿过粘结磨料本体201的互连通道。闭合孔隙率可以定义为包含在粘结材料内的离散和独立的空隙。根据一个实施例，
粘结磨料本体201可以包括特定含量的开口孔隙率，该特定含量的开口孔隙率可以有利于改善性能。例如，粘结磨料本体201可以包含占孔隙率的总体积至少15体积％，诸如至少20体积％、或至少30体积％、或至少40体积％、或至少50体积％、或至少60体积％、或至少70体积％、或至少80体积％、或至少90体积％的开口孔隙率。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201可以包含占粘结磨料本体201孔隙率的总体积不大于95体积％，诸如不大于90体积％、或不大于80体积％、或不大于70体积％、或不大于60体积％、或不大于50体积％、或不大于40体积％、或不大于30体积％、或不大于20体积％的开口孔隙率。在至少一个实施例中，粘结磨料本体201中的所有孔隙率可以为开口孔隙率。应当理解，开口孔隙率的含量可在包括上文提到的任意最小百分比至最大百分比的范围内。
根据一个实施例，粘结磨料本体201可以包括特定含量的闭合孔隙率，该特定含量的闭合孔隙率可以有利于改善性能。例如，粘结磨料本体201可以包含占粘结磨料本体201孔隙率的总含量至少10体积％，诸如至少15体积％、或至少20体积％、或至少30体积％、或至少40体积％、或至少50体积％、或至少60体积％、或至少70体积％、或至少80体积％、或至少90体积％的闭合孔隙率。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201可以包含占粘结磨料本体201孔隙率的总体积不大于95体积％，诸如不大于90体积％、或不大于80体积％、或不大于70体积％、或不大于60体积％、或不大于50体积％、或不大于40体积％、或不大于30体积％、或不大于20体积％的闭合孔隙率。在至少一个实施例中，粘结磨料本体201中的所有孔隙率可以为闭合孔隙率。应当理解，闭合孔隙率的含量可在包括上文提到的任意最小百分比至最大百分比的范围内。
本文中所述的实施例方法可以有利于形成具有特定等级和/或结构的粘结磨料制品，该粘结磨料制品利用相对较大的磨料颗粒并且在整个本体内的相分布方面具有优异的均质性，这是以前无法通过常规处理实现的。值得注意的是，粘结磨料本体201可以具有不大于85的特定均质性因子。例如，均质性因子可以不大于84、或不大于82、或不大于80、或不大于78、或不大于76、或不大于74、或不大于72、或不大于70、或不大于大于68、或不大于66、或不大于64、或不大于62、或不大于60、或不大于58、或不大于56、或不大于54、或不大于52、或不大于50、或不大于大于48、或不大于46、或不大于44、或不大于42、或不大于40、或不大于38、或不大于36、或不大于34、或不大于32、或不大于30、或不大于大于28、或不大于26、或不大于24、或不大于22、或不大于20、或不大于18、或不大于16、或不大于14、或不大于12、或不大于10、或不大于大于8、或不大于6、或不大于4、或不大于2。另外，在一个非限制性实施例中，均质性因子可以为至少1，诸如至少2、或至少4、或至少6、或至少8、或至少10、或至少12、或至少14、或至少16、或至少18、或至少20、或至少22、或至少24、或至少26、或至少28、或至少30、或至少32、或至少34、或至少36、或至少38、或至少40、或至少42、或至少44、或至少46、或至少48、或至少50、或至少52、或至少54、或至少56、或至少58、或至少60、或至少62、或至少64、或至少66、或至少68、或至少70、或至少72、或至少74、或至少76、或至少78、或至少80。应当理解，均质性因子可在包括上文提到的任意最小值和最大值的范围内。
可以通过超声波系统Mistras UltraPAC(UPK-T36-HS)测量通过粘结磨料本体的飞行时间信息评估均质性因子。具体地，可以将粘结磨料本体浸入水中以用水填充所有开口孔隙率。将单个带有1mHz浸入式传感器且有效直径为19.0mm的脉冲回波超声传感器(型号#KS75-1)放置在距轮1英寸处。传感器安装在直流步进电机上，该电机在轮的整个表面上移动传感器，同时保持1英寸的距离。UTWin V3.62软件用于控制步进电机的运动。增益设置为10cB、400V脉冲发生器、2.0mHz的LP滤波器、0.5mHz的HP滤波器和100mHz的采样率。通过UTWin软件对数据进行JET彩色映射阵列格式的获取和处理，以生成RGB图像。扫描分辨率为1.0x 1.0mm并且X方向的扫描速度为150mm/s并且Z方向的扫描速度为50mm/s。
使用超声分析中的彩色(红色-绿色-蓝色或RGB)图像，可通过图像处理软件(诸如Matlab)对图像进行分析。使用Matlab中的“rgb2lab”功能，可以在Matlab中将RGB图像转换为LAB图像，该功能会创建合适的图像以仅识别与轮关联的区域。值为100的图像部分与开放空间(即，不是轮)相关联，并从图像中删除。
接下来，将RGB图像转换为索引图像，其中为每个像素分配256种可能颜色的颜色值(即，从0-255的值)。这是通过Matlab的“rgb2ind”功能完成的。最暗的蓝色与最小值或0相关联，而最亮的红色与最大值或255相关联。
创建索引图像后，将其与LAB图像进行比较，以确保仅评估与轮关联的像素。使用逻辑索引操作完成比较，其中将索引图像中与轮区域不相关的像素从进一步分析中删除。结果为区域校正的索引图像。
然后区域校正的索引图像用于创建归一化概率图，如图5所示。图上的每个框代表5个介于0和255之间的连续值。例如，第一个框(最左边)代表值在0和4之间的像素数。根据归一化概率图和用于生成该图的数据，对统计百分位数进行评估。百分位数包括第25百分位、第50百分位、第75百分位。均质性因子为第75百分位和第25百分位之间的差异。各个组分均质性较高的本体在0-255之间的分布范围较小，因此在第75百分位和第25百分位之间的差异也较小。
许多不同的方面和实施例都是可能的。本文描述了这些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，本领域的技术人员会理解，那些方面和实施例仅是说明性的，并不限制本发明的范围。实施例可以根据下面列出的任何一个或多个实施例。
实施例
实施例1.一种磨料制品，包含：
具有本体的粘结磨料，其包含至少为260mm的直径和至少为20立方厘米体积的本体，所述本体进一步包含：
包含无机材料的粘结材料；
包含在所述本体内的磨料颗粒，其中所述磨料颗粒具有至少40微米的平均粒度(D50)；以及
不大于85的均质性因子。
实施例2.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含在至少0.5至不大于10的范围内的ABR因子(Cb/Cap)，其中Cb代表粘结材料占本体总体积的体积％，并且Cap代表磨料颗粒占本体总体积的体积％。
实施例3.根据实施例2所述的磨料制品，其中所述本体包含至少0.55、或至少0.6、或至少0.65、或至少0.7、或至少0.75、或至少0.8、或至少0.85、或至少0.9、或至少0.95、或至少1、或至少1.05、或至少1.1、或至少1.15、或至少1.2、或至少1.25、或至少1.3、或至少1.35、或至少1.4、或至少1.45、或至少1.5、或至少1.55、或至少1.6、或至少1.65、或至少1.7、或至少1.75、或至少1.8、或至少1.85、或至少1.9、或至少1.95、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.8、或至少3、或至少3.5、或至少4、或至少4.5、或至少5、或至少5.5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9的ABR因子(Cb/Cap)。
实施例4.根据实施例2所述的磨料制品，其中所述本体包含不大于9、或不大于8.5、或不大于8、或不大于7.5、或不大于7、或不大于6.5、或不大于6、或不大于5.5、或不大于5、或不大于4.5、或不大于4、或不大于3.5、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.5、或不大于1、或不大于0.9的ABR因子(Cb/Cap)。
实施例5.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含至少1、至少2、或至少4、或至少6、或至少8、或至少10、或至少12、或至少14、或至少16、或至少18、或至少20、或至少22、或至少24、或至少26、或至少28、或至少30、或至少32、或至少34、或至少36、或至少38、或至少40、或至少42、或至少44、或至少46、或至少48、或至少50、或至少52、或至少54、或至少56、或至少58、或至少60、或至少62、或至少64、或至少66、或至少68、或至少70、或至少72、或至少74、或至少76、或至少78、或至少80的均质性因子。
实施例6.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述均质性因子不大于84、或不大于82、或不大于80、或不大于78、或不大于76、或不大于74、或不大于72、或不大于70、或不大于大于68、或不大于66、或不大于64、或不大于62、或不大于60、或不大于58、或不大于56、或不大于54、或不大于52、或不大于50、或不大于大于48、或不大于46、或不大于44、或不大于42、或不大于40、或不大于38、或不大于36、或不大于34、或不大于32、或不大于30、或不大于大于28、或不大于26、或不大于24、或不大于22、或不大于20、或不大于18、或不大于16、或不大于14、或不大于12、或不大于10、或不大于大于8、或不大于6、或不大于4、或不大于2。
实施例7.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含至少270mm、或至少280mm、或至少290mm、或至少300mm、或至少325mm、或至少350mm、或至少375mm、或至少400mm、或至少425mm、或至少450mm、或至少475mm、或至少500mm、或至少525mm、或至少550mm、或至少575mm的直径。
实施例8.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含不大于800mm、或不大于700mm、或不大于600mm、或不大于575mm、或不大于550mm、或不大于525mm、或不大于500mm、或不大于475mm、或不大于450mm、或不大于425mm、或不大于400mm、或不大于375mm、或不大于350mm、或不大于325mm、或不大于300mm、或不大于290mm、或不大于280mm的直径。
实施例9.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述直径在至少260mm至不大于600mm的范围内。
实施例10.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含至少1cm3的体积。
实施例11.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含不大于1000cm3的体积。
实施例12.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含至少1cm3至不大于1000cm3的体积。
实施例13.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含至少2mm的厚度。
实施例14.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含不大于500mm的厚度。
实施例15.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含在至少2mm且不大于500mm的范围内的厚度。
实施例16.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含在至少4mm且不大于20mm的范围内的厚度。
实施例17.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述孔隙率包含在至少10微米且不大于1000微米的范围内的平均孔径(D50)。
实施例18.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体总体积至少20体积％、或至少25体积％、或至少30体积％、或至少35体积％、或至少40体积％、或至少45体积％、或至少50体积％、或至少55体积％、或至少60体积％、或至少65体积％、或至少70体积％、或至少75体积％、或至少80体积％的孔隙率。
实施例19.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体总体积不大于95体积％、或不大于90体积％、或不大于85体积％、或不大于80体积％、或不大于75体积％、或不大于70体积％、或不大于65体积％、或不大于60体积％、或不大于55体积％、或不大于50体积％、或不大于45体积％、或不大于40体积％、或不大于35体积％、或不大于30体积％的孔隙率。
实施例20.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体总体积在至少20重量％和不大于95重量％的范围内的孔隙率。
实施例21.根据实施例1所述的磨料制品，其中总孔隙率的至少一部分为开口孔隙率，其中该开口孔隙率限定延伸穿过所述本体的互连通道。
实施例22.根据实施例21所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体内孔隙率总含量至少10体积％、或至少15体积％、或至少20体积％、或至少30体积％、或至少40体积％、或至少50体积％、或至少60体积％、或至少70体积％、或至少80体积％、或至少90体积％的开口孔隙率，或其中基本上所有的孔隙率都为开口孔隙率。
实施例23.根据实施例21所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体内孔隙率总含量不大于95体积％、或不大于90体积％、或不大于80体积％、或不大于70体积％、或不大于60体积％、或不大于50体积％、或不大于40体积％、或不大于30体积％、或不大于20体积％的开口孔隙率。
实施例24.根据实施例1所述的磨料制品，其中总孔隙率的至少一部分为闭合孔隙率，其中所述闭合孔隙率限定包含在所述粘结材料内的离散和独立的空隙。
实施例25.根据实施例24所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体内孔隙率总含量至少10体积％、或至少15体积％、或至少20体积％、或至少30体积％、或至少40体积％、或至少50体积％、或至少60体积％、或至少70体积％、或至少80体积％、或至少90体积％的闭合孔隙率，或其中基本上所有的孔隙率都为闭合孔隙率。
实施例26.根据实施例24所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体内孔隙率总含量不大于95体积％、或不大于90体积％、或不大于80体积％、或不大于70体积％、或不大于60体积％、或不大于50体积％、或不大于40体积％、或不大于30体积％、或不大于20体积％的闭合孔隙率。
实施例27.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒具有至少45微米、或至少50微米、或至少55微米、或至少60微米、或至少65微米、或至少70微米、或至少75微米、或至少80微米、或至少85微米、或至少90微米、或至少95微米、或至少100微米、或至少105微米、或至少110微米、或至少115微米、或至少120微米、或至少130微米、或至少150微米、或至少175微米、或至少200微米、或至少250微米、或至少300微米、或至少350微米、或至少400微米、或至少450微米、或至少500微米、或至少600微米、或至少700微米、或至少800微米的平均粒度(D50)。
实施例28.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒具有不大于5000微米、或不大于4000微米、或不大于3000微米、或不大于2000微米、或不大于1000微米、或不大于900微米、或不大于800微米、或不大于700微米、或不大于600微米、或不大于500微米、或不大于400微米、或不大于300微米、或不大于200微米、或不大于150微米、或不大于130微米的平均粒度(D50)。
实施例29.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒包含选自以下项组成的组的磨料颗粒类型：非团聚颗粒、团聚颗粒、成形磨料颗粒、成形磨料复合物、恒定厚度的磨料颗粒(CTAP)、随机成形磨料颗粒或其任意组合。
实施例30.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒包含选自由以下项组成的组的材料：氧化物、硼化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氧化物、无定形、单晶、多晶、超级磨料或其任意组合。
实施例31.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含的磨料颗粒的含量占所述本体总体积的至少20体积％、或至少25体积％、或至少30体积％、或至少35体积％、或至少40体积％、或至少45体积％、或至少50体积％、或至少55体积％。
实施例32.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含的磨料颗粒的含量占所述本体总体积的不大于65体积％、或不大于60体积％、或不大于55体积％、或不大于50体积％、或不大于45体积％、或不大于40体积％、或不大于35体积％、或不大于30体积％。
实施例33.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体总体积在至少20体积％和不大于50体积％的范围内的磨料颗粒含量。
实施例34.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体总体积的至少1体积％、或至少2体积％、或至少3vol％、或至少4体积％、或至少5体积％、或至少6体积％、或至少8体积％、或至少10体积％、或至少12体积％、或至少14体积％、或至少16体积％、或至少18体积％、或至少20体积％、或至少25体积％、或至少30体积％、或至少35体积％、或至少40体积％的粘结材料含量。
实施例35.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体总体积不大于65体积％、或不大于60体积％、或不大于55体积％、或不大于50体积％、或不大于45体积％、或不大于40体积％、或不大于35体积％、或不大于30体积％、或不大于25体积％、或不大于22体积％、或不大于20体积％、或不大于18体积％、或不大于16体积％、或不大于14体积％、或不大于12体积％、或不大于10体积％、或不大于8体积％、或不大于6体积％的粘结材料含量。
实施例36.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体总体积在至少1体积％和不大于15体积％的范围内的粘结材料含量。
实施例37.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述粘结材料包含选自由以下项组成的组的无机材料：金属、金属合金、陶瓷、玻璃或其任意组合。
实施例38.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述粘结材料包含多晶相、非晶相、单晶相或其任意组合。
实施例39.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述粘结材料基本上由多晶相、非晶相或单晶相组成。
实施例40.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述粘结材料包含氧化物。
实施例41.根据实施例1所述的磨料制品，其中所述粘结材料包含选自由以下项组成的组的至少一种组成：二氧化硅(SiO2)、氧化硼(B2O3)、氧化铝(Al2O3)、碱金属氧化物(M2O)、碱土金属氧化物(MO)、过渡金属氧化物、稀土金属氧化物或其任意组合。
实施例42.一种制备磨料制品的方法，包括：
形成包含磨料颗粒、粘结前体材料和胶凝剂的混合物；
由所述混合物形成粘结磨料本体，其中所述粘结磨料本体包含粘结材料，所述粘结材料包含无机材料并且进一步包含不大于85的均质性因子。
实施例43.一种制备磨料制品的方法，包括：
形成包含磨料颗粒、粘结前体材料和胶凝剂的混合物；
向混合物中加入阳离子剂并形成凝胶；
由凝胶形成生坯；和
由生坯形成粘结磨料本体。
实施例44.根据实施例42所述的方法，其中形成混合物进一步包括向混合物中加入阳离子剂并形成凝胶。
实施例45.根据实施例43和44中任一项所述的方法，其中所述阳离子剂包含选自由以下项组成的组的阳离子：钠、钾、锂、铵、铜、镁、铁、钙或其任意组合。
实施例46.根据实施例43和44中任一项所述的方法，其中所述混合物包含占混合物总重量的至少0.1重量％的阳离子剂。
实施例47.根据实施例43和44中任一项所述的方法，其中所述混合物包含占混合物总重量的不大于6重量％的阳离子剂。
实施例48.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中所述胶凝剂选自由以下项组成的组：琼脂、琼脂糖、黄原胶、羧甲基纤维素、吉兰糖胶、角叉菜胶、瓜尔胶、塔拉胶、纤维素胶、刺槐豆胶或其任意组合。
实施例49.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中所述混合物包含占混合物总重量的至少0.1重量％的胶凝剂。
实施例50.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中所述混合物包含占混合物总重量的不大于10重量％的胶凝剂。
实施例51.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中所述磨料颗粒包含选自由以下项组成的组的材料：氧化物、硼化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氧化物、无定形、单晶、多晶、超级磨料或其任意组合。
实施例52.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中所述混合物包含占混合物总重量的至少20重量％的磨料颗粒。
实施例53.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中所述混合物包含占混合物总重量的不大于80重量％的磨料颗粒。
实施例54.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中所述粘结前体材料包含选自由以下项组成的组的无机材料：金属、金属合金、陶瓷、玻璃或其任意组合。
实施例55.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中所述混合物包含占混合物总重量的至少1重量％的粘结前体材料。
实施例56.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中所述混合物包含占混合物总重量的不大于30重量％的粘结前体材料。
实施例57.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其进一步包含通过加热混合物至凝胶化温度以形成凝胶。
实施例58.根据实施例57所述的方法，其中在加热混合物至凝胶化温度的同时混合混合物。
实施例59.根据实施例57所述的方法，其中所述凝胶化温度为至少50℃、或至少60℃、或至少70℃、或至少80℃、或至少90℃、或至少100℃、或至少120℃、或至少150℃。
实施例60.根据实施例57所述的方法，其中所述凝胶化温度不大于300℃、或不大于250℃、或不大于200℃、或不大于150℃、或不大于100℃、或不大于90℃。
实施例61.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中形成混合物进一步包括添加含水的载体。
实施例62.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中将混合物形成凝胶包括：
a)形成包括凝胶和水的混合物；
b)在步骤a)之后向混合物中添加粘结前体材料、磨料颗粒或添加剂中的一项；和
c)在步骤b)之后向混合物中添加阳离子剂。
实施例63.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中形成混合物包括向该混合物中添加分散剂，其中该分散剂选自由以下项组成的组：聚丙烯酸钠、具有颜料亲和基团的共聚物、聚偏甲基丙烯酸铵、聚丙烯酸酯铵、聚丙烯酸、丙烯酸聚合物在水中的铵盐、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵。
实施例64.根据实施例43和44中任一项所述的方法，其中所述混合物包含占混合物总重量的至少0.1重量％的分散剂。
实施例65.根据实施例43和44中任一项所述的方法，其中所述混合物包含占混合物总重量的不大于6重量％的分散剂。
实施例66.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中形成混合物包括向该混合物中添加表面活性剂，其中该表面活性剂选自由以下项组成的组：月桂酰肌氨酸钠、月桂基硫酸钠、月桂酸钠、硬脂酸钠、烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、脱水山梨糖醇、聚乙二醇、聚山梨酸酯、甘油单硬脂酸酯、卵磷脂。
实施例67.根据实施例42和43中任一项所述的方法，其中所述混合物包含占混合物总重量的至少0.1重量％的表面活性剂。
实施例68.根据实施例43和44中任一项所述的方法，其中所述混合物包含占混合物总重量的不大于6重量％的表面活性剂。
实施例69.根据实施例42所述的方法，进一步包含：
由混合物形成凝胶；和
由凝胶形成生坯。
实施例70.根据实施例43和69中任一项所述的方法，其中形成所述生坯包括选自由以下项组成的组的至少一个方法：压制、模制、浇铸、干燥或其任意组合。
实施例71.根据实施例43和69中任一项所述的方法，其中所述凝胶包括固体自支撑结构，该结构包括包含在集成网络中的水。
实例
实例1
根据以下方法制备代表性样品(样品S1)。获得去离子水载体，并测量约3000kg的水。制备约10,000kg具有约220微米平均粒度(D50)的磨料颗粒，并且可作为白色熔融刚玉从Saint-Gobain Corporation商购获得。还制备了约2200kg的粘结前体材料，可作为Vitrium从Saint-Gobain Corporation商购获得。还制备了约20g的表面活性剂，可作为Perlastan L30从Schill&Seilacher GmbH商购获得。制备约120g的胶凝剂，可作为Kelcogel从CP Kelco Corporation商购获得。还制备了约60g分散剂，可作为Darvan 821A从Vanderbilt Minerals商购获得。制备约20g阳离子剂，可作为氯化钙从FisherScientific商购获得。
在搅拌的同时向水中添加胶凝剂。在混合期间，在约80℃-85℃的凝胶化温度下加热该混合物。然后向凝胶中添加粘结前体材料，然后依次添加分散剂、磨料颗粒、表面活性剂，最后添加阳离子剂。阳离子剂的添加引发交联和凝胶的形成。在约0.5bar-0.99bar的减压气氛下继续混合，以从该凝胶中去除较大孔隙。
然后将该凝胶倒入生产工具，以该凝胶浇铸生坯。在浇铸过程中，不对该凝胶施加额外的压力或温度，并且自由浇铸该凝胶以形成生坯。干燥该凝胶，并稳定该生坯。应当理解，其他方法可以可选地向该凝胶施加压力以形成生坯。
在由凝胶形成生坯之后，将该生坯焙烧以由粘结前体材料形成玻璃化粘结材料。焙烧制度包括以约100℃/小时的升温速率从室温升至大约910℃-925℃的焙烧温度，并在正常气氛下保持大约8小时。在焙烧温度经过适当时间后，以约30℃/小时的降温速率冷却焙烧本体。
磨料制品进行精加工以最终确定粘结磨料本体的尺寸。该粘结磨料本体具有约为62的均质性因子、基本上由玻璃质材料组成的13体积％的粘结材料、约44体积％的磨料颗粒、约43体积％的孔隙率，其中包括占孔隙率总含量约30体积％的开口孔隙率和占孔隙率总含量约70体积％的闭合孔隙率，以及约110微米的平均孔径。此外，样品S1的粘结磨料本体具有127mm的直径、约25mm的厚度、以及约225cm3的体积。
图3包括用于评估均质性因子的样品S1的超声图像。
实例2
根据以下工艺形成常规样品(样品C1)。称量磨料，并在大型混合器中以糊精为粘结剂混合。将该内容物混合5分钟。然后向该混合物中加入动物胶并混合3分钟。当该动物胶润湿磨粒表面时(以使糊精均匀地涂覆在表面)，混合停止。然后向该混合物中添加粘结剂并将该内容物混合5分钟，直到该粘结剂均匀地涂覆磨粒。向该混合物中添加另一轮糊精，施加必要的生坯强度以经受压实步骤。然后筛分该混合物以去除大块，然后均匀地分布于模具。然后倾斜该模具以去除空气，然后压实/压制该混合物(施加80吨的力)至期望体积。然后在80℃下干燥轮12小时，然后以100℃/小时的升温速率在915℃焙烧，并浸泡8小时。然后精加工该轮至公认的尺寸并使用超声技术进行分析。
该粘结磨料轮包括13体积％的粘结剂、44体积％的磨料和43体积％的孔隙率。
图4包括用于评估均质性因子的样品C1的超声图像。图5包括样本S1和C1的归一化概率图，如通过超声分析以评估均质性因子。样品S1具有的均质性因子为62，样品C1具有的均质性因子为86。
实例3
形成包括与样品S1组分相同的样品S2和C2。以与实施例1中所述相同的方式混合所有组分。向模具中倒入样品S2和C2凝胶。在模制过程中，仅对样品S2凝胶脱气以去除气泡。以与实施例1中所述相同的条件焙烧生坯。
在相同的剪切速率下测试样品S2和C2的3维公差和锥度公差。图6A和6B分别包括圆柱度与CMR′关系图和平均直线度与CMR′关系图。在相同的测试条件下，相比于C2，样品S2改善了圆柱度，因此改善了3维公差。如图6B所示，相比于样品C2，样品S2还具有改善的平均直线度(也称为锥度公差)。
实例4
以与实施例1中所述相同的方式形成样品S3，其具有至少为260mm的直径、至少为2mm的厚度，并且不大于85的均质性因子。相比于在相同条件下常规成型的磨料制品，当使用同一研磨工具筒对至少5到10个工件进行研磨测试时，样品S3预期表现出更高的一致性，并且当使用新筒对每个工件进行研磨测试时，样品S3预期改善工件的表面光洁度。
本文所述的实施例的说明书和图示旨在提供对各种实施例的结构的一般理解。说明书和图示并不旨在用作对使用了本文所述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的详尽和全面的描述。单独的实施例也可在单个实施例中以组合的方式来提供，并且相反地，为简明起见而在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可单独地提供，或以任何子组合的方式来提供。此外，对以范围表示的值的引用包括该范围内的每个值和所有各值。只有在阅读本说明书之后，许多其他实施例对于技术人员才是显而易见的。通过本公开内容可以利用和得到其他实施例，使得可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替换、逻辑替换或其他改变。因此，本公开应被视为说明性的而非限制性的。上面已经参考具体实施例描述了益处、其他优点及问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案及可使任何益处、优点或解决方案被想到或变得更加显著的任何特征都不被认为是任何或所有权利要求的关键、所需或必要的特征。
提供结合附图的描述以帮助理解本文所公开的教导内容。以下论述将集中于本教导内容的具体实施方式和实施例。提供该重点是为了帮助描述教导内容，并且不应该被解释为是对本教导内容的范围或适用性的限制。然而，在本申请中当然可以使用其他教导内容。
如本文所用，术语“包括/包含(comprises/comprising/includes/including)”、“具有(has/having)”或其任何其他变型都旨在涵盖非排他性的包括。例如，包含特征列表的方法、制品或装置不一定仅限于那些特征，而是可以包括未明确列出的或这种方法、制品或装置固有的其他特征。此外，除非有明确的相反的说明，否则“或”是指包括性的“或”而非排他性的“或”。例如，以下任何一项均可满足条件A或B：A为真(或存在的)而B为假(或不存在的)、A为假(或不存在的)而B为真(或存在的)，以及A和B两者都为真(或存在的)。
而且，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的要素和组分。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。除非很明显地另指他意，否则这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然。例如，当在本文描述单个项时，可以使用多于一个项来代替单个项。类似地，在本文描述了多于一个项的情况下，单个项可以取代多于一个项。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语和科技术语都与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。材料、方法和实例仅是说明性的而非限制性的。关于本文未述的方面，有关特定材料和加工方法的许多细节是常规的，并能在结构领域和对应制造领域内的参考书和其他来源中找到。
以上公开的主题应该理解为示例性的而非限制性的，我们希望所附的权利要求涵盖所有落在本发明实质范围内的该等修改、提高和其他实施例。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围由所附权利要求及其等同物的最宽可允许解释限定，并且不受上述具体实施方式约束或限制。

Claims (15)

1.一种磨料制品，包含：
具有本体的粘结磨料，其包含：
包含无机材料的粘结材料；
包含在所述本体内的磨料颗粒，其中所述磨料颗粒具有至少40微米的平均粒度(D50)；以及
不大于85的均质性因子。
2.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述本体包含至少260mm的直径和至少20cm3的体积。
3.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述本体包含在至少4mm且不大于500mm的范围内的厚度。
4.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述本体包含在至少0.5至不大于10的范围内的ABR因子(Cb/Cap)，其中Cb代表所述粘结材料占所述本体的总体积的体积％，并且Cap代表所述磨料颗粒占所述本体的总体积的体积％。
5.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述孔隙率包含在至少10微米且不大于1000微米的范围内的平均孔径(D50)。
6.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体的总体积的在至少20体积％且不大于95体积％的范围内的总孔隙率。
7.根据权利要求6所述的磨料制品，其中所述总孔隙率的至少一部分为开口孔隙率，其中所述开口孔隙率定义延伸穿过所述本体的互连通道，并且其中所述总孔隙率的至少一部分为闭合孔隙率，其中所述闭合孔隙率定义包含在所述粘结材料内的离散和独立的空隙。
8.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒具有至少65微米的平均粒度(D50)。
9.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体的总体积的至少20体积％且不大于65体积％的磨料颗粒含量。
10.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述本体包含占所述本体的总体积的至少1体积％且不大于65体积％的粘结材料含量。
11.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述本体包含在所述本体的总体积的至少1体积％且不大于15体积％的范围内的所述粘结材料含量。
12.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述粘结材料包含选自由以下项组成的组的无机材料：金属、金属合金、陶瓷、玻璃或其任意组合。
13.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述粘结材料包含多晶相、非晶相、单晶相或其任意组合。
14.一种制备磨料制品的方法，包括：
形成包含磨料颗粒、粘结前体材料和胶凝剂的混合物；
由所述混合物形成粘结磨料本体，其中所述粘结磨料本体包含粘结材料，所述粘结材料包含无机材料并且进一步包含不大于85的均质性因子。
15.根据权利要求14所述的方法，其中形成混合物进一步包括向所述混合物中加入阳离子剂并形成凝胶，其中所述阳离子剂包括含有硫酸盐、氯化物、铬酸盐、硝酸盐、碳酸盐(例如，碳酸氢盐)、水合物或其任意组合的化合物。
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