CN115812021A - 粘结的磨料制品及其制备方法 - Google Patents

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J·S·哈根
L·S·贝特曼
A·坦佩雷利
T·黄
R·维丹瑟姆
J·M·古尔修斯
M·A·布罗斯南
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Abstract

一种磨料制品可包括主体，该主体包括粘结材料、磨料颗粒以及多个孔，其中该粘结材料可包含玻璃质材料。在一个实施方案中，该磨料颗粒的平均粒度可介于0.1微米至5微米之间，并且该主体的孔隙率可介于40体积％至70体积％之间，其中该孔隙率可限定至少0.1微米且不大于5微米的平均孔径(D50)。

Description

粘结的磨料制品及其制备方法
技术领域
以下涉及一种磨料制品，并且具体地讲涉及一种包含玻璃质粘结材料、包括超硬磨料的磨料颗粒以及多个孔的磨料制品，以及制造该粘结的磨料制品的方法。
背景技术
粘结的磨料制品(诸如磨轮)可用于切割、研磨各种材料、或使各种材料成形。工业上不断需要具有高研磨精度、高效率和延长使用寿命的改善的粘结磨料制品。
附图说明
通过参考附图，可更好地理解本公开，并且本公开的许多特征和优点对于本领域技术人员而言变得显而易见。
图1包括根据一个实施方案的磨料制品的主体的横截面的图示。
图2A包括示出根据一个实施方案的主体的孔径分布的图。
图2B包括示出根据一个实施方案的主体的孔径分布的图。
图3包括示出根据一个实施方案的粉末混合物的粒度分布的图。
图4A包括根据一个实施方案的主体的一部分的光学显微镜图像。
图4B包括比较主体的一部分的光学显微镜图像。
图5包括根据一个实施方案的磨料制品的主体的形状的图示。
图6包括根据一个实施方案的包括多个主体的磨料制品的图示。
图7包括示出根据实施方案的弹性模量相对于孔隙率的关系的图。
图8包括示出根据实施方案的肖氏D硬度相对于孔隙率的关系的图。
具体实施方式
结合附图提供以下描述以帮助理解本文提供的教导内容。以下公开内容将关注于教导内容的具体实施方式和实施方案。提供该关注以帮助描述该教导内容，并且不应将其解释为对该教导内容的范围或适用性的限制。然而，在本申请中当然可使用其他教导内容。
如本文所用，术语“包含(comprises、comprising)”、“包括(includes、including)”、“具有(has、having)”或它们的任何其他变型形式旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列特征的方法、制品或装置不必仅限于那些特征，而是可包括未明确列出的或此类方法、制品或装置固有的其他特征。此外，除非明确相反地陈述，否则“或”是指包含性的或，而不是排他性的或。例如，条件A或B由以下任一项满足：A为真(或存在)且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，以及A和B两者均为真(或存在)。
另外，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的元件和部件。这样做仅仅是为了方便和给出本发明范围的一般意义。该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，除非清楚地表明其另有含义。例如，当在本文中描述单个项目时，可使用多于一个项目来代替单个项目。类似地，在本文中描述多于一个项目的情况下，单个项目可替代该多于一个项目。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。材料、方法和示例仅是说明性的，并不旨在进行限制。就未描述关于具体材料和处理动作的某些细节而言，此类细节可包括可在参考书和制造领域内的其他来源中找到的常规方法。
本文所公开的实施方案涉及一种包括主体的磨料制品，其中该主体可包括包含玻璃质材料的粘结材料、包含在该粘结材料中的磨料颗粒以及多个孔。在一个方面，该主体可包括以下中的至少一者：占该主体的总体积的至少40体积％且不大于70体积％的孔隙率；占该主体的总重量的至少10重量％且不大于95重量％的磨料颗粒的含量；至少0.05微米且不大于5微米的磨料颗粒的平均粒度(D50)；至少0.1微米且不大于5微米的多个孔的平均孔径(D50)；或它们的任何组合。在一个具体方面，该磨料制品可适用于高精度研磨。
在一个实施方案中，形成本公开的磨料制品的主体的方法可包括：提供包含磨料颗粒和粘结材料的粉末混合物，该粘结材料包括玻璃质材料；将该粉末混合物填充到模具中；对模具中的粉末混合物施加压力，并将压制的粉末混合物加热至至少600℃的温度。
在某些方面，该粉末混合物可通过以下方法制备：制备磨料颗粒和粘结材料的含水分散体并且进行喷雾干燥、冷冻浇注、或冷冻干燥，或进行干成分或湿成分的高剪切混合、研磨、碾磨、筛分、过滤、或它们的任何组合。
在一个方面，基于该粉末混合物的总重量计，该粉末混合物可具有不大于5重量％、或不大于4重量％、或不大于3重量％、或不大于2重量％的水含量。
在一个具体方面，该粉末混合物可具有至少0.5微米、或至少0.6微米、或至少0.8微米、或至少1微米的平均粒度(D50)。在另一方面，该D50值可以不大于2微米、或不大于1.5微米、或不大于1.0微米。
在一个方面，将粉末混合物填充到模具中可包括顺序填充模具与搅拌粉末的组合以形成预压实的粉末混合物从而达到该粉末混合物的振实密度。如本文所用，粉末混合物的振实密度根据ASTM D7481来测定。
在一个方面，模具中预压实的粉末混合物的振实密度可以为至少0.45g/cm3、或至少0.50g/cm3、或至少0.52g/cm3、或至少0.54g/cm3。
在填充模具之后，可关闭模具并且可施加压力以将包含在模具中的粉末混合物压制至预定体积，在本文中也称为“压制至体积”。
在一个实施方案中，压制可通过冷压进行。如本文所用，术语“冷压”意指在室温或略微升高的温度下进行压制。在一个方面，冷压可在至少20℃、或至少25℃、或至少30℃、或至少50℃且不大于80℃、或不大于60℃、或不大于40℃的温度下进行。
在某些方面，冷压期间施加的压力可以为至少40MPa、或至少60MPa、或至少100MPa、或至少120MPa。在另一方面，施加的压力可以不大于150MPa、或不大于130MPa、或不大于125MPa。
在另一方面，在冷压之后，可在进行加热之前从模具中取出经冷压的主体。在某一方面，经冷压的主体的加热可在至少620℃、或至少650℃、或至少680℃、或至少700℃的最大加热温度下进行。在另一特定方面，最大加热温度可不大于850℃、或不大于800℃、或不大于750℃。
如图1所示，主体(10)可包含磨料颗粒(11)以及均匀地分布在粘结材料(13)内的多个细孔(12)。
在一个方面，磨料颗粒可包括超硬磨料，例如金刚石、立方氮化硼、或它们的组合。在一个具体方面，超硬磨料可包括金刚石。在某一具体方面，超硬磨料可基本上由金刚石组成。
在一个实施方案中，磨料颗粒的平均粒度(D50)可以为至少0.1微米、或至少0.3微米、或至少0.4微米、或至少0.5微米、或至少0.8微米、或至少1微米、或至少1.5微米、或至少2微米、或至少3微米。在另一个实施方案中，平均粒度(D50)可以不大于5微米或不大于4微米、或不大于3微米、或不大于2.5微米、或不大于2.0微米、或不大于1.5微米、或不大于1.3微米、或不大于1.0微米、或不大于0.9微米、或不大于0.8微米、或不大于0.7微米、或不大于0.6微米。磨料颗粒的平均粒度(D50)可以为介于上述最小值和最大值中的任一者之间的值。在一个具体方面，磨料颗粒的平均粒度(D50)可以为至少0.3微米且不大于0.7微米。
在另一个实施方案中，基于该主体的总重量计，磨料颗粒的量可以为至少15重量％，诸如至少20重量％、或至少25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％。在另一方面，基于该主体的总重量计，磨料颗粒的量可以不大于95重量％、或不大于93重量％、或不大于90重量％、或不大于85重量％、或不大于80重量％、或不大于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％。磨料颗粒的量可以为介于上述最小值和最大值中的任一者之间的值。
在又一个方面，基于该主体的总体积计，该磨料颗粒的量可以为至少30体积％，诸如至少35体积％、至少40体积％、至少45体积％、或至少50体积％。在另一方面，磨料颗粒的量可以不大于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％。
在另一个实施方案中，基于该主体的总重量计，该主体的孔隙率可以为至少40体积％、或至少41体积％、或至少42体积％、或至少43体积％、或至少44体积％、或至少45体积％、或至少46体积％、或至少47体积％、或至少48体积％、或至少49体积％、或至少50体积％。在另一个实施方案中，该主体的孔隙率可以不大于70体积％、或不大于65体积％、或不大于60体积％、或不大于58体积％、或不大于56体积％、或不大于55体积％、或不大于54体积％、或不大于53体积％、或不大于52体积％、或不大于51体积％、或不大于50体积％。该主体的孔隙率可以为介于上述最小值和最大值之间的任一者的值。在一个具体方面，基于该主体的总体积计，该孔隙率可以为至少52体积％至不大于60体积％。如本文所用，术语“孔隙率”(除非另有说明)涉及孔径为至少3nm且通过阿基米德法测定的孔的总和，本文中也称为“开放孔隙率”。
在某个实施方案中，该主体的总孔隙率Pt(开放孔隙率与闭合孔隙率的总和)与开放孔隙率Po的比率[Pt:Po]可以不大于1.25，诸如不大于1.11、或不大于1.05、或不大于1.01。闭合孔隙率被定义为小于3nm的孔或完全包含在主体内的较大离散孤立孔的总和，该孔不能通过用于孔隙率测试的阿基米德法检测。
在一个实施方案中，主体的平均孔径(D50)可以为至少0.1微米、或至少0.2微米、或至少0.3微米、或至少0.5微米、或至少0.8微米、或至少1微米、或至少5微米、或至少10微米、或至少15微米、或至少20微米、或至少30微米。在又一个实施方案中，平均孔径可以为不大于50微米、或不大于45微米、或不大于40微米、或不大于30微米、或不大于20微米、或不大于10微米、或不大于5微米、或不大于2微米、或不大于1.5微米、或不大于1.0微米。平均孔径(D50)可以为介于上述最小值和最大值中的任一者之间的值，诸如至少0.1微米且不大于50微米、至少0.2微米且不大于5微米、或至少0.3微米且不大于0.9微米。
在另一个实施方案中，该主体的孔径的第10百分位(D10)值可以为至少0.05微米、或至少0.1微米，诸如至少0.2微米、或至少0.3微米、或至少0.5微米、或至少0.8微米、或至少1微米、或至少3微米。在另一方面，D10尺寸可以不大于10微米、或不大于5微米、或不大于1微米、或不大于0.8微米、或不大于0.5微米。D10孔径可以为介于上述最小值和最大值中任一者之间的值，诸如0.1微米至4微米、或0.1微米至1微米、或0.2微米至0.7微米。
在又一个实施方案中，孔径的第90百分位值(D90)可以为至少0.5微米、或至少0.7微米、或至少1微米、或至少3微米、或至少5微米、或至少10微米、或至少20微米、或至少40微米。在另一方面，D90值可以为不大于70微米、或不大于50微米、或不大于30微米、或不大于10微米、或不大于5微米、或不大于1微米、或不大于0.9微米、或不大于0.8微米。D90孔径可以为介于上述最小值和最大值中任一者之间的值，诸如0.5微米至60微米、或0.5微米至5微米、或0.6微米至0.95微米。
在一个具体方面，该主体的孔径的第99百分位(D99)值可以为不大于80微米，诸如不大于50微米、或不大于10微米、或不大于3微米、或不大于1微米、或不大于0.98微米。
在另一个实施方案中，该主体可具有孔径分布，其中该孔径的第10百分位值(D10)与平均孔径(D50)之间的距离，即D10-D50，可以为不大于1微米、或不大于0.5微米、或不大于0.3微米。
在又一个实施方案中，该主体可具有孔径分布，其中平均孔径(D50)与第90百分位值(D90)之间的距离，即D50-D90，可以为不大于1微米、或不大于0.5微米、或不大于0.4微米。
在又一方面，该孔可具有多峰尺寸分布，例如，双峰或三峰尺寸分布。
在另一具体方面，该主体的多个孔的至少95％，诸如至少96％、或至少97％、或至少98％、或至少99％、或至少99.5％、或至少99.9％可具有介于0.1微米至1微米之间的孔径。
该磨料制品的主体的粘结材料可具有特定粘结化学特性，该粘结化学特性可有利于本公开的磨料制品的改善的制造和性能。在一个实施方案中，该主体的粘结材料可包含玻璃质材料。在一个具体实施方案中，该粘结材料可基本上由玻璃质材料组成。如本文所用，基本上由玻璃质材料组成意指至少99体积％的粘结材料为玻璃质材料。玻璃质材料可在熔融期间形成玻璃相，从而可将磨料颗粒粘结在一起。用于形成玻璃相的典型材料可包括天然和合成矿物、金属氧化物和非金属氧化物。玻璃质材料的非限制性示例可以为玻璃材料，其包括SiO2作为主要氧化物化合物，以及两种或更多种其他氧化物，例如Al2O3、Li2O、Na2O、B2O3、K2O、BaO或它们的任何组合。在另一个实施方案中，该粘结材料可不限于玻璃质材料并且还可包含一种或多种其他无机材料，例如，陶瓷、金属陶瓷、金属、金属合金、或它们的任何组合。此外，无机材料可以为无定形材料、多晶材料、单晶材料或它们的任何组合。
在一个方面，除了该无机粘结材料之外，该粘结材料还可包含有机粘结材料，在下文中也称为有机粘结剂。在热处理期间，该有机粘结材料可分解并且可在该烧结主体中产生或有助于形成期望的孔隙率。该有机粘结材料可以为天然材料、合成材料、树脂、环氧树脂、热固性材料、热塑性材料、弹性体、或它们的任何组合。在某一实施方案中，有机粘结剂可包括聚醚、酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、芳族聚酰胺、改性的酚醛树脂(诸如：环氧树脂改性的和橡胶改性的树脂，或与增塑剂共混的酚醛树脂)、玉米淀粉、或它们的任何组合。在某一方面，有机粘结剂可以为聚乙二醇(PEG)。在一个具体方面，PEG可具有不大于18,000或不大于15,000、或不大于10,000、或不大于8,000的分子量。在另一具体方面中，PEG的分子量可以为至少1000、或至少3000、或至少5000、或至少7000。
在一个实施方案中，在加热(烧结)该压制主体之后，基于该主体的总重量计，该磨料主体中的粘结材料的量可以为至少5重量％、或至少7重量％、或至少10重量％、或至少15重量％、或至少20重量％、或至少25重量％、或至少30重量％。在另一个实施方案中，基于该主体的总重量计，该主体中的粘结材料的量可以为不大于90重量％、或不大于80重量％、或不大于70重量％、或不大于60重量％、或不大于50重量％、或不大于40重量％、或不大于30重量％、或不大于20重量％、或不大于15重量％、或不大于10重量％、或不大于8重量％。粘结材料的量可以为上述最小值和最大值中的任何值。在某一方面，主体中的粘结材料可基本上由玻璃质粘结材料组成。基本上由玻璃质粘结材料组成在本文中意指基于该粘结材料的总重量计，该粘结材料包含不超过1重量％的不是玻璃质材料的材料。在某个具体方面中，该粘结材料可以为玻璃质粘结材料，其量基于该主体的总重量计为至少5重量％且不大于10重量％。
在一个实施方案中，粘结材料[Cb]与磨料颗粒[Ca]的重量百分比比率[Cb:Ca]可在1:15至10:1的范围内。在一个具体方面，重量百分比比率[Cb:Ca]可在1:15至1:4、或1:15至1:10的范围内。
本公开的磨料制品的主体可具有至少1.3g/cm3，诸如至少1.35g/cm3、或至少1.40g/cm3、或至少1.42g/cm3、或至少1.46g/cm3、或至少1.48g/cm3的密度。在另一个实施方案中，该主体的密度可以不大于1.6g/cm3、或不大于1.55g/cm3、或不大于1.50g/cm3、或不大于1.45g/cm3。该主体的密度可以为介于上述最小值和最大值中的任一者之间的值。
本公开的磨料制品的主体可具有优异的均匀微观结构。在一个方面，该主体可具有不大于5、或不大于3、或不大于1的归一化缺陷量(nDFA)，该nDFA为每mm2具有50微米或更大的直径尺寸的颗粒聚集体的总量。在一个具体方面，主体可不含具有50微米或更大的直径尺寸的缺陷。如本文所用，术语“缺陷”涉及主体内不期望的高密度颗粒聚集体，并且可在从主体的横切表面获取的SEM图像或光学显微镜图像中确定和计数。如果没有另外指示，则术语缺陷在本文中还可与术语“聚集体”互换使用。
在另一特定具体方面，主体内的缺陷可以为具有18微米或更大的直径的颗粒聚集体，并且该主体可具有每mm2不大于5、或不大于3、或不大于1的归一化缺陷量(nDFA)。在某一方面，主体可不含具有18微米或更大的直径尺寸的缺陷。在另一个实施方案中，根据ASTMD2240，本公开的磨料制品的主体的材料可具有至少70、或至少73、或至少75、或至少77的肖氏D硬度。
在另一个方面，根据ASTM E1876，主体的材料可具有至少10GPa、或至少11GPa、或至少12GPa、或至少13GPa、或至少14GPa的弹性模量(EMOD)。
应当理解，主体可具有本领域已知的任何合适的尺寸和形状，并且可结合到各种类型的磨料制品中以形成粘结的磨料制品。例如，该主体可附接到基底，诸如轮的轮毂，以有利于形成粘结的磨料磨轮。
在一个实施方案中，本公开的磨料制品的主体可包括多个主体，本文中也称为主体段，并且主体段可附接到基底。
在某个实施方案中，磨料制品可包括基底以及附接到该基底的多个主体，其中该多个主体中的每个主体可包含超硬磨料颗粒，该超硬磨料颗粒包含于包括玻璃质材料以及多个孔的粘结材料中。在一个具体方面，附接到基底的多个主体可包括不大于1.3的孔隙率含量变化(PCV)值。如本文所用，PCV值为附接到基底的多个主体中的所有主体的孔隙率的标准偏差，其中测试至少8个主体且所测试的多个主体的组合体积为至少0.45cm3。在某一方面，PCV值可不大于1.2、或不大于1.0、或不大于0.8、或不大于0.6、或不大于0.4、或不大于0.3。在一个具体实施方案中，附接到该磨料制品的支撑件的多个主体(本文也称为段)的量可以为至少40个主体、或至少45个主体、或至少48个主体、或至少50个主体、或至少100个主体、或至少150个主体、或至少200个主体。在另一方面，多个主体的量可以不大于500个主体、或不大于300个主体、或不大于100个主体、或不大于70个主体、或不大于50个主体。该磨料制品的多个主体的量可以为介于上述最小数与最大数中任一者之间的数。
在一个方面，基底的材料可包括铝或钢。在另一方面中，多个主体可通过粘合剂(例如，环氧树脂粘合剂)附接到基底。
在另一个实施方案中，一批主体可包括多个主体，其中该多个主体中的每个主体可包含超硬磨料颗粒，该超硬磨料颗粒包含于包括玻璃质材料的粘结材料中；具有多个孔；并且可具有至少0.20cm3的总体积，其中该多个主体的孔隙率含量变化(PCV)值可以不大于1.3。在某一方面，每个主体的总体积可以为至少0.25cm3、或至少0.3cm3、或至少0.5cm3、或至少0.7cm3、或至少1cm3、或至少5cm3、或至少10cm3、或至少12cm3。在另一方面，每个主体的总体积可以不大于20cm3、或不大于15cm3、或不大于10cm3、或不大于5cm3、或不大于1cm3、或不大于0.5cm3、或不大于0.3cm3。PCV值可以为介于上述最小值和最大值中的任一者之间的值。
在另一个实施方案中，本公开涉及多个磨料制品，其中所述多个磨料制品中的每个磨料制品可包括基底和如上所述附接到基底的多个主体，并且多个磨料制品的所有主体的孔隙率含量变化(PCV)可不大于1.3。在某一方面，多个磨料制品可以为至少3个磨料制品、或至少5个磨料制品、或至少10个磨料制品、或至少20个磨料制品、或至少30个磨料制品、或至少50个磨料制品，其中每个磨料制品可包括附接到基底的至少45个主体。
该磨料制品可被配置为对晶片进行材料去除操作，该晶片包含选自下列的硅或陶瓷材料：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、或它们的任何组合。
在一个具体方面中，可使用该磨料制品对碳化硅晶片或碳化硅晶锭进行材料去除操作，以获得不大于
Figure BDA0004040807640000101
诸如不大于
Figure BDA0004040807640000102
不大于
Figure BDA0004040807640000103
不大于
Figure BDA0004040807640000104
不大于
Figure BDA0004040807640000105
或不大于
Figure BDA0004040807640000106
或不大于
Figure BDA0004040807640000107
的平均表面粗糙度Ra。
在某一方面，该磨料制品可以为固定磨料立式主轴(FAVS)，其适用于在较低力下进行精确研磨并且具有低亚表面损伤。在一个实施方案中，研磨制品可适于从直径为至少200mm且总厚度变化不大于2微米的碳化硅晶片移除材料，同时研磨性能可具有在25lbs的力下不大于1.0的G比率。
许多不同方面和实施方案都是可能的。本文描述了那些方面和实施方案中的一些。在阅读本说明书之后，技术人员将理解，那些方面和实施方案仅是示例性的并且不限制本发明的范围。实施方案可以根据如下列出的实施方案中的任一个或多个实施方案。
实施方案：
实施方案1.一种磨料制品，包括：主体，该主体包括粘结材料、磨料颗粒以及多个孔，其中该粘结材料包括玻璃质材料；以及该磨料颗粒包含在粘结材料中并且包括超硬磨料；并且其中该主体包括下列中的至少一者：占该主体的总体积的至少40体积％且不大于70体积％的孔隙率；占该主体的总重量的至少10重量％且不大于94重量％的磨料颗粒的含量；至少0.05微米且不大于5微米的磨料颗粒的平均粒度(D50)；
至少0.1微米且不大于5微米的该多个孔的平均孔径(D50)；或它们的任何组合。
实施方案2.一种磨料制品，包括：主体，该主体包括粘结材料、磨料颗粒以及多个孔，其中该粘结材料包括玻璃质材料，并且进一步地，其中该磨料颗粒包含在该粘结材料中并且包括超硬磨料，该磨料颗粒还包括至少0.1微米并且不大于5微米的平均粒度(D50)，并且其中该主体包含占该主体总重量的至少15重量％的磨料颗粒量。
实施方案3.一种磨料制品，包括：主体，该主体包括粘结材料、磨料颗粒以及多个孔，其中该粘结材料包括玻璃质材料；该磨料颗粒包含在该粘结材料中并且包括超硬磨料；该磨料颗粒具有至少0.1微米且不大于5微米的平均粒度(D50)；该主体的孔隙率占该主体总体积的至少40体积％且不大于70体积％；并且其中该孔隙率限定至少0.1微米且不大于5微米的平均孔径。
实施方案4.一种磨料制品，包括：基底；以及附接到该基底的多个主体，其中该多个主体中的每个主体包含磨料颗粒，该磨料颗粒包含在包括玻璃质材料的粘结材料中；并且该多个主体包含多个孔，并且该多个主体的归一化孔隙率含量变化(PCV)值不大于1.3。
实施方案5.一批主体，包括：多个主体，其中该多个主体中的每个主体包含磨料颗粒，该磨料颗粒包含在包括玻璃质材料和多个孔的粘结材料中；该多个主体具有至少0.45cm3的组合体积；并且该多个主体的孔隙率含量变化(PCV)值不大于1.3。
实施方案6.根据实施方案4或5所述的多个主体，其中该多个主体包括至少15个主体、或至少30个主体、或至少40个主体、或至少45个主体、或至少50个主体、或至少100个主体、或至少150个主体、或至少200个主体。
实施方案7.根据实施方案4-6中任一项所述的多个主体，其中该多个主体的PCV值不大于1.2、或不大于1.0、或不大于0.8、或不大于0.6、或不大于0.4、或不大于0.3、或不大于0.2。
实施方案8.根据实施方案4-7中任一项所述的多个主体，其中该多个主体中的每个主体的总体积为至少0.03cm3、或至少0.05cm3、或至少0.1cm3、或至少0.2cm3、或至少0.25cm3、或至少0.3cm3、或至少0.5cm3、或至少0.7cm3、或至少1cm3、或至少5cm3、或至少10cm3、或至少12cm3。
实施方案9.根据实施方案4-7中任一项所述的多个主体，其中该多个主体中的每个主体的总体积不大于20cm3、或不大于15cm3、或不大于10cm3、或不大于5cm3、或不大于1cm3、或不大于0.5cm3、或不大于0.3cm3。
实施方案10.多个磨料制品，其中该多个磨料制品中的每个磨料制品包括根据实施方案4至9中任一项所述的多个主体。
实施方案11.根据实施方案10所述的多个磨料制品，其中该多个磨料制品的量为至少5个磨料制品、或至少10个磨料制品、或至少20个磨料制品、或至少30个磨料制品、或至少50个磨料制品。
实施方案12.根据实施方案10或11所述的多个磨料制品，其中该多个制品的所有主体的孔隙率含量变化(PCV)值不大于1.3。
实施方案13.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒包括金刚石、立方氮化硼或它们的组合。
实施方案14.根据实施方案13所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒包括金刚石。
实施方案15.根据实施方案14所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒基本上由金刚石组成。
实施方案16.根据实施方案2、4或5中任一项所述的磨料制品，其中该主体包含占该主体总体积的至少40体积％且不大于70体积％的孔隙率。
实施方案17.根据实施方案1、3和13中任一项所述的磨料制品，其中该主体的孔隙率占该主体总体积的至少41体积％、或至少42体积％、或至少43体积％、或至少44体积％、或至少45体积％、或至少46体积％、或至少47体积％、或至少48体积％、或至少49体积％、或至少50体积％。
实施方案18.根据实施方案1、3和16中任一项所述的磨料制品，其中该主体的孔隙率不大于65体积％、或不大于60体积％、或不大于58体积％、或不大于56体积％、或不大于55体积％、或不大于54体积％、或不大于53体积％、或不大于52体积％、或不大于51体积％、或不大于50体积％。
实施方案19.根据实施方案17或18所述的磨料制品，其中该孔隙率为至少45体积％且不大于60体积％，或至少50体积％且不大于58体积％，或至少53体积％且不大于57体积％。
实施方案20.根据实施方案2、4和5中任一项所述的磨料制品，其中该主体包含具有至少0.1微米且不大于5微米的平均孔径(D50)的多个孔。
实施方案21.根据实施方案1、3或20所述的磨料制品，其中该孔具有至少0.3微米、或至少0.4微米、或至少0.5微米、或至少0.8微米、或至少1微米、或至少1.5微米、或至少2微米的平均孔径(D50)。
实施方案22.根据实施方案1、3或20所述的磨料制品，其中该孔具有不大于4微米、或不大于3微米、或不大于2.5微米、或不大于2.0微米、或不大于1.5微米、或不大于1.3微米、或不大于1.0微米、或不大于0.8微米的平均孔径(D50)。
实施方案23.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该多个孔具有不大于20微米、或不大于10微米、或不大于5微米、或不大于1微米、或不大于0.95微米的D99值。
实施方案24.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该多个孔具有不大于1微米或不大于0.5微米或不大于0.3微米的D10-D50范围值。
实施方案25.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该多个孔具有不大于1微米或不大于0.5微米或不大于0.4微米的D50-D90范围值。
实施方案26.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该多个孔中的至少95％，诸如至少96％、或至少97％、或至少98％、或至少99％、或至少99.5％、至少99.9％、或100％，具有介于0.1微米至1微米之间的孔径。
实施方案27.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该多个孔限定多峰尺寸分布。
实施方案28.根据实施方案27所述的磨料制品，其中该多个孔限定双峰或三峰尺寸分布。
实施方案29.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该主体的孔隙率(Pt)与该主体的开放孔隙率(Po)的比率[Pt:Po]不大于1.25，诸如不大于1.11或不大于1.05或不大于1.01。
实施方案30.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中基于该主体的总重量计，该磨料颗粒的量为至少15重量％、或至少20重量％、或至少25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％。
实施方案31.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中基于该主体的总重量计，该磨料颗粒的量不大于95重量％、或不大于94重量％、或不大于93重量％、或不大于92重量％、或不大于90重量％、或不大于85重量％、或不大于80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％。
实施方案32.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中基于该主体的总重量计，该粘结材料的量为至少5重量％、至少6重量％、或至少7重量％、或至少10重量％、或至少15重量％、或至少20重量％、或至少25重量％、或至少30重量％。
实施方案33.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中基于该主体的总重量计，该粘结材料的量不大于93重量％、或不大于92重量％、或不大于91重量％、或不大于90重量％、或不大于85重量％、或不大于80重量％、或不大于70重量％、或不大于60重量％、或不大于50重量％、或不大于40重量％、或不大于35重量％、或不大于30重量％、或不大于20重量％、或不大于15重量％、或不大于10重量％、或不大于8重量％、或不大于6重量％。
实施方案34.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该粘结材料基本上由玻璃质材料组成。
实施方案35.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该粘结材料包含无定形相和/或多晶相。
实施方案36.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该粘结材料[Cb]与该磨料颗粒[Ca]的重量百分比比率[Cb:Ca]为至少1:15、或至少1:12、或至少1:10、或至少1:8、或至少1:5。
实施方案37.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该粘结材料[Cb]与该磨料颗粒[Ca]的重量百分比比率[Cb:Ca]不大于10:1、或不大于1:1、或不大于1:5、或不大于1:10。
实施方案38.根据实施方案36或37所述的磨料制品，其中该粘结材料[Cb]与该磨料颗粒[Ca]的重量百分比比率[Cb:Ca]在1:15至10:1、或1:15至1:4、或1:15至1:10的范围内。
实施方案39.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该主体具有至少1.3g/cm3、或至少1.35g/cm3、或至少1.40g/cm3、或至少1.42g/cm3、或至少1.44g/cm3、或至少31.46g/cm3、或至少1.48g/cm3的密度。
实施方案40.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该主体具有不大于1.6g/cm3、或不大于1.55g/cm3、或不大于1.50g/cm3、或不大于1.48g/cm3、或不大于1.45g/cm3的密度。
实施方案41.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该主体包括不大于5、或不大于3、或不大于1的归一化缺陷量(nDFA)，该nDFA是每mm2具有50微米或更大的直径尺寸的颗粒聚集体的总量。
实施方案42.根据实施方案40所述的磨料制品，其中该主体不含具有50微米或更大的直径尺寸的缺陷。
实施方案43.根据实施方案1-40中任一项所述的磨料制品，其中该主体包含不大于5、或不大于3、或不大于1的归一化缺陷量(nDFA)，该nDFA是每mm2具有18微米或更大的直径尺寸的颗粒聚集体的总量。
实施方案44.根据实施方案43所述的磨料制品，其中该主体不含具有18微米或更大的直径尺寸的缺陷。
实施方案45.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该主体基本上不含二氧化铈。
实施方案46.根据实施方案45所述的磨料制品，其中该主体不含二氧化铈。
实施方案47.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该主体的材料包括根据ASTM D2240的至少70、或至少73、或至少75、或至少77的肖氏D硬度。
实施方案48.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该主体的材料包括根据ASTM E1876的至少10GPa、或至少11GPa、或至少12GPa、或至少13GPa、或至少14GPa的弹性模量(EMOD)。
实施方案49.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该磨料制品被配置为对晶片进行材料去除操作，该晶片包含选自下列的硅或陶瓷材料：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、或它们的任何组合。
实施方案50.根据实施方案49所述的磨料制品，其中该磨料制品被配置成对碳化硅晶片进行材料去除操作。
实施方案51.根据实施方案50所述的磨料制品，该磨料制品适于对碳化硅晶片进行材料去除操作至表面粗糙度Ra不大于
Figure BDA0004040807640000151
或不大于
Figure BDA0004040807640000152
或不大于
Figure BDA0004040807640000153
或不大于
Figure BDA0004040807640000154
或不大于
Figure BDA0004040807640000155
实施方案52.根据实施方案50或51所述的磨料制品，该磨料制品适于从直径为至少200mm且总厚度变化不大于2微米的碳化硅晶片去除材料。
实施方案53.根据实施方案4和6-52中任一项所述的磨料制品，其中该多个主体通过粘合剂附接到基底。
实施方案54.根据实施方案4和6-53中任一项所述的磨料制品，其中该基底的材料包括铝或钢。
实施方案55.根据实施方案4和6-54中任一项所述的磨料制品，其中该多个主体包括附接到基底的至少45个主体，并且该基底具有不大于11英寸的直径。
实施方案56.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该磨料颗粒的平均粒度(D50)为至少0.1微米、或至少0.3微米、或至少0.4微米、或至少0.5微米、或至少0.8微米、或至少1微米、或至少1.5微米、或至少2微米、或至少3微米。
实施方案57.根据前述实施方案中任一项所述的磨料制品，其中该磨料颗粒的平均粒度(D50)不大于5微米、或不大于4微米、或不大于3微米、或不大于2.5微米、或不大于2.0微米、或不大于1.5微米、或不大于1.3微米、或不大于1.0微米、或不大于0.9微米、或不大于0.8微米、或不大于0.7微米、或不大于0.6微米。
实施方案58.一种形成磨料制品的方法，包括：
形成主体，其中形成该主体包括：
提供包含磨料颗粒和粘结材料的粉末混合物，该粘结材料包括玻璃质材料；
将该粉末混合物填充到模具中；
进行冷压以形成具有预定体积的经冷压主体；以及
将该经冷压主体加热到至少600℃的最大加热温度以形成该主体，其中该磨料颗粒包括超硬磨料并且具有至少0.05微米且不大于5微米的粒度。
实施方案59.根据实施方案58所述的方法，其中基于该粉末混合物的总重量计，该粉末混合物包含不大于3重量％的水含量。
实施方案60.根据实施方案58或59所述的方法，其中冷压在至少20℃、或至少25℃、或至少30℃、或至少40℃的温度下进行。
实施方案61.根据实施方案58-60中任一项所述的方法，其中冷压在不大于80℃、或不大于60℃、或不大于50℃、或不大于40℃的温度下进行。
实施方案62.根据实施方案58-61中任一项所述的方法，其中冷压在至少40MPa、或至少100MPa、或至少120MPa的压力下进行。
实施方案63.根据实施方案58-62中任一项所述的方法，其中冷压在不大于150MPa、或不大于130MPa、或不大于125MPa的压力下进行。
实施方案64.根据实施方案58-63中任一项所述的方法，其中模具的填充包括将该粉末混合物分至少两步添加到模具中，并且预压缩该粉末混合物以去除夹带的空气。
实施方案65.根据实施方案64所述的方法，其中用该粉末混合物填充模具包括至少三个步骤。
实施方案66.根据实施方案64或65所述的方法，其中用该粉末混合物填充模具包括将该粉末混合物预压实至该粉末混合物的振实密度。
实施方案67.根据实施方案66所述的方法，其中模具内的粉末的振实密度为至少0.45g/cm3、或至少0.50g/cm3、或至少0.52g/cm3、或至少0.54g/cm3。
实施方案68.根据实施方案58-67中任一项所述的方法，其中经冷压主体的预定体积对应于加热后至少1.3g/cm3、或至少1.35g/cm3、或至少1.40g/cm3、或至少1.42g/cm3、或至少1.44g/cm3、或至少1.46g/cm3的密度。
实施方案69.根据实施方案58-68中任一项所述的方法，其中经冷压主体的预定体积对应于加热后不大于1.6g/cm3、或不大于1.55g/cm3、或不大于1.50g/cm3、或不大于1.45g/cm3的密度。
实施方案70.根据实施方案58-69中任一项所述的方法，其中该最大加热温度为至少620℃、或至少650℃、或至少680℃、或至少700℃。
实施方案71.根据实施方案58-70中任一项所述的方法，其中该最大加热温度不大于850℃、或不大于800℃、或不大于750℃。
实施方案72.根据实施方案58-71中任一项所述的方法，其中该磨料颗粒基本上由金刚石颗粒组成。
实施方案73.根据实施方案58-72中任一项所述的方法，其中该粉末混合物的平均粒度(D50)为至少0.5微米、或至少0.6微米、或至少0.8微米、或至少1微米。
实施方案74.根据实施方案58-73中任一项所述的方法，其中该粉末混合物的平均粒度(D50)不大于2微米、或不大于1.5微米、或不大于1.0微米。
实施方案75.根据实施方案58-74中任一项所述的方法，其中该粉末混合物的D90值不大于7微米、或不大于5微米、或不大于4微米。
实施方案76.根据实施方案58-75中任一项所述的方法，其中该粉末混合物的D99值不大于15微米、或不大于10微米、或不大于9微米。
实施方案77.根据实施方案58-76中任一项所述的方法，其中该粉末混合物还包含有机粘结剂。
实施方案78.根据实施方案77所述的方法，其中该有机粘结剂包括聚醚、酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、芳族聚酰胺或它们的任何组合。
实施方案79.根据实施方案78所述的方法，其中该有机粘结剂包括聚醚。
实施方案80.根据实施方案79所述的方法，其中该聚醚包括聚乙二醇(PEG)。
实施方案81.根据实施方案78-80中任一项所述的方法，其中基于该粉末混合物的总重量计，该有机粘结剂的量为至少0.8重量％、或至少1重量％、或至少1.5重量％、或至少2.0重量％、或至少3重量％。
实施方案82.根据实施方案77-81中任一项所述的方法，其中基于该粉末混合物的总重量计，该有机粘结剂的量不大于10重量％、或不大于5重量％、或不大于3重量％。
实施方案83.根据实施方案80所述的方法，其中该PEG的分子量不大于18,000、或不大于15,000、或不大于10,000、或不大于9000、或不大于8,000、或不大于7,000。
实施方案84.根据实施方案80所述的方法，其中该PEG的分子量为至少1000、或至少3000、或至少5000、或至少7000、或至少8000。
实施方案85.根据实施方案58-84中任一项所述的方法，其中该粉末混合物基本上不含二氧化铈。
实施方案86.根据实施方案85所述的方法，其中该粉末混合物不含二氧化铈。
实施方案87.根据实施方案58-86中任一项所述的方法，其中在加热之后，该主体基本上由金刚石颗粒和玻璃质粘结材料组成。
实施方案88.根据实施方案58-87中任一项所述的方法，还包括在加热之后将该主体切割成多个主体。
实施方案89.根据实施方案88所述的方法，还包括用粘合剂将该多个主体附接到基底。
实施方案90.根据实施方案88或89所述的方法，其中该多个主体的孔隙率含量变化(PCV)值不大于1.3。
实施例
实施例1
将具有如图3所示的粒度分布的原料粉末用于形成10个主体样品。原料粉末是由大约91.5重量％的平均粒度(D50)为约0.5微米的金刚石颗粒、7.0重量％的平均粒度为2.5微米的玻璃质材料和1.5重量％的有机粘结剂(聚乙二醇)制成的均匀细粉混合物。
通过将粉末分三步添加到模具中与搅拌该粉末组合以获得约0.543g/cm3的期望振实密度，从而用47.5g原料粉末填充模具。
在填充模具后，关闭模具并将粉末在室温下冷压至33cm3的预计算体积。施加的压力为约9吨/英寸2(124MPa)并持续约10秒。冷压后，将经压制主体从模具中取出并转移到烘箱。以1℃/min的加热速率将经压制主体加热至515℃，随后以2℃/min的速率加热至700℃的温度，并在700℃下保持三个小时。
根据上述方法制备一系列十个烧结主体(样品1至10)。样品S1主体的制造具有良好可重复性，使得十个样品之间的孔隙率值的标准偏差为0.122，其在本文中也称为孔隙率含量变化(PCV)值。加热并冷却至室温后的每个主体的测量密度(重量除以体积)为1.44g/cm3。
表1
Figure BDA0004040807640000191
Figure BDA0004040807640000201
本文所述的所有孔径分布均根据ASTM D4404-10用Micromeritics AutoPore IV汞孔隙率计测量。孔隙率根据阿基米德法经由孔的水饱和来测量。
孔隙率测量通过将样品主体置于80℃的烘箱中约2小时，并在将其从烘箱中取出后立即测量主体的干重(Wbd)来进行。在测量干重后，将主体置于包含蒸馏水的室中，并浸入水中，并用天平记录主体由于吸收水而导致的重量增量(Wba)。一旦在水中获得稳定重量的主体，就将该主体从水中取出并用湿布擦干以除去过量的水，并且立即再次对该主体称重以获得用水饱和的主体重量(Wbs)。通过以下等式计算孔隙率：P(％)＝(V主体w–V主体真/V主体w)×100，其中V主体w＝Wbs-Wba/dw以及V真＝Wbd/d理论，d理论为不具有孔的主体的理论密度。基于金刚石和玻璃质粘结材料的量计并且不包括孔体积，实施例1的主体的理论密度计算为3.21g/cm3的值。还基于在进行阿基米德法期间获得的值，通过将主体的干重(Wbd)除以主体的体积(V主体w)来计算主体的密度。
经由阿基米德法测量并在表1和表2中列举的孔隙率值与所测量样品的开放孔隙率有关，其意指水可进入的孔。基于该主体的总体积计，所有样品的闭合孔隙率(水未达到)的百分比低于1体积％。闭合孔隙率基于理论密度(对于零孔隙率的计算密度)、实际密度和经由上述阿基米德法测量的(“开放”)孔隙率来计算。
以与表1的样品相同的方式制备另一系列的9个主体样品(样品S11-S19)，不同之处在于将粉末材料以一步添加到模具中并且不将粉末搅拌至其振实密度。所得的孔隙率和密度的汇总如表2所示。
在表2中可以看出，所得的孔隙率具有大得多的孔隙率变化(介于约49％与54％之间)，其中标准偏差为1.47(对应于1.47的PCV值)。通过测量主体的孔径分布可进一步观察到大于3％的孔体积有助于大于1微米的孔。类似地，冷压和加热后的主体密度的变化也大，在1.48g/cm3至1.62g/cm3的范围内。
表2
样品 冷压和加热后的密度[g/cc] 孔隙率[体积％] 孔径分布
S11 1.48 53.92 大于3％的孔体积>1微米
S12 1.49 53.49 大于3％的孔体积>1微米
S13 1.54 51.93 大于3％的孔体积>1微米
S14 1.57 51.02 大于3％的孔体积>1微米
S15 1.57 50.99 大于3％的孔体积>1微米
S16 1.58 50.76 大于3％的孔体积>1微米
S17 1.59 50.33 大于3％的孔体积>1微米
S18 1.60 50.29 大于3％的孔体积>1微米
S19 1.62 49.61 大于3％的孔体积>1微米
实施例2
微观结构的研究
图4A中示出了实施例1的样品9的横切截面的SEM图像以说明主体的微观结构。可以看出，该主体具有非常均匀的结构，而不具有任何较大的颗粒聚集体并且没有较大的孔或裂纹。用ImageJ软件进行的图像分析示出，图4A中所示的主体的横切截面在1mm2的面积内不含具有50微米或更大的直径尺寸的聚集体(本文中也称为缺陷)。
此外，关注于检测具有18微米或更大尺寸的缺陷的图4A图像的分析表明，主体在1mm2的面积内含有少于5个缺陷，其中在不同位置处获取3个图像的平均值用于分析。
相比之下，图2B中示出了比较主体，该比较主体是用相同类型和量的起始成分(金刚石颗粒、玻璃质粘结剂、有机粘结剂)制成的，但不是根据本文所公开的方法的实施方案制备的。可以看出，微观结构更加不均匀。图2B中所示的样品的微观结构的图像分析确定每mm2直径尺寸为50微米或更大的200个缺陷的量。
图4A中所示的样品主体根据ASTM D4404-10，使用Micromeritics AutoPore IV汞孔隙率计通过其孔径分布进一步分析。
图2A中示出了孔径分布的图，并且D10、D50、D90和D99汇总于表3中。测得的孔径分布证实了图4A中所示的主体的均匀结构。可以看出，该主体具有较窄孔径分布，其中直到D99值，所有孔都小于1微米。
表3
孔径分布 样品9
D10[微米] 0.316
D50[微米] 0.571
D90[微米] 0.704
D99[微米] 0.916
实施例3
不同孔隙率下的机械特性。
制备具有介于52％和59％之间的孔隙率的各种主体，并测试其机械特性肖氏D硬度和弹性模量(EMOD)。如实施例1中所述，通过改变填充到模具中的粉末混合物的量，同时压制到相同体积来形成具有不同孔隙率的主体。
图7中示出了主体样品的肖氏D硬度测量结果的汇总。可以看出，具有约53％的孔隙率的主体获得了最高的肖氏D硬度。肖氏D硬度根据ASTM-D2240来测量。
关于弹性模量(EMOD)可观察到类似的趋势。在约53％孔隙率处也观察到最佳值，然而随着孔隙率进一步增加，EMOD下降。根据ASTM-E1876测定EMOD。
实施例4
磨轮的组装。
将根据实施例1的描述制备的烧结主体，样品S1-S10，切割成较小的主体段，本文也称为多个主体，其中每个主体段具有约0.5英寸长、0.125英寸高和0.25英寸厚的形状，具有圆形边缘，如图5所示。
使用环氧树脂粘合剂将主体段附接到预成形轮基底的外表面上。图6示出了含有覆盖直径为11英寸的圆形基底区域的48个附接主体段(多个48个主体)的轮的图示。
应当理解，在该实施例中描述和示出的主体段仅是一个非限制性实施方案，并且主体段的形状和多个主体在基底上的布置可具有很大变化。此外，磨轮可具有大于或小于11英寸的直径尺寸。
实施例5
研磨性能的测试。
将具有52.8％孔隙率的代表性主体(样品S20)的研磨性能与通过过度压制而制成的主体(C1)的研磨性能进行比较。通过增加模具中的粉末量并压制至相同体积来进行过度压制。测试另一比较主体(C2)，其具有与样品S20类似的孔隙率，但具有较不均匀的结构，缺陷量为每mm2约22个缺陷。
表4
Figure BDA0004040807640000231
使用表4中汇总的主体样品作为段，制备具有如图6中所示的多段式轮的结构的磨轮。研磨实验利用Revasum 7AF-HMG研磨机，并将具有6英寸直径的4H-N型碳化硅晶片用作基底来进行。
从表4中汇总的结果可以看出，由过度压制的主体制成的轮需要过高的最大力(>100lbs)以供研磨。尽管比较轮C3需要23lbs的低最大力，但是谷深度(亚表面引起的晶片损坏)非常高(1192微米)。主体样品S21的轮实现了优异的表面光洁度，具有低表面粗糙度和比样品C3低约十倍的谷深度。
前述实施方案涉及粘结的磨料产品，具体地讲用于精确研磨的粘结的磨料产品，这代表了与现有技术的脱离。
上文已经关于具体实施方案描述了益处、其他优点以及问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案，以及可导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更显著的任何特征不应被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或必要的特征。本文所提及的包括一种或多种组分的材料可被解释为包括至少一个实施方案，其中该材料基本上由所确定的一种或多种组分组成。术语“基本上由……组成”将被解释为包括一种组合物，该组合物包含那些确定的材料并且排除除了少数内容物(例如，杂质内容物)之外的所有其他材料，这些少数内容物不显著改变该材料的特性。另外，或在替代方案中，在某些非限制性实施方案中，本文确定的组合物中的任一者可基本上不含未明确公开的材料。本文的实施方案包括材料内某些组分的含量范围，并且应当理解，给定材料内组分的含量总计为100％。
本文描述的实施方案的说明书和图示旨在提供对各种实施方案的结构的一般理解。说明书和图示并不旨在用作对使用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。也可以在单个实施方案中组合地提供单独实施方案，并且相反地，为了简洁起见在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何子组合提供。此外，对范围中所述值的引用包括该范围内的每个值。仅在阅读了本说明书之后，许多其他实施方案对于技术人员而言可能是显而易见的。其他实施方案可被使用并从本公开得出，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替代、逻辑替代或另一改变。因此，本公开应被视为说明性的而非限制性的。

Claims (15)

1.一种磨料制品，包括：
主体，所述主体包括粘结材料、磨料颗粒、以及多个孔，其中：
所述粘结材料包括玻璃质材料；并且
所述磨料颗粒包含在所述粘结材料中并且包括超硬磨料；
并且其中所述主体包括下列中的至少一种：
占所述主体的总体积的至少40体积％且不大于70体积％的孔隙率；
占所述主体的总重量的至少10重量％且不大于94重量％的磨料颗粒的含量；
至少0.05微米且不大于5微米的磨料颗粒的平均粒度(D50)；
至少0.1微米且不大于5微米的所述多个孔的平均孔径(D50)；或
它们的任何组合。
2.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述主体的所述孔隙率为至少48体积％且不大于60体积％。
3.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述多个孔的所述平均孔径(D50)不大于0.9微米。
4.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒包括金刚石、立方氮化硼或它们的组合。
5.根据权利要求4所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒基本上由金刚石组成。
6.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中所述粘结材料基本上由玻璃质材料组成。
7.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中所述多个孔具有不大于1微米的D90值。
8.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中基于所述主体的总重量计，所述磨料颗粒的量为至少85重量％。
9.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中基于所述主体的总重量计，所述粘结材料的量为至少5重量％且不大于15重量％。
10.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中所述粘结材料[Cb]与所述磨料颗粒[Ca]的重量百分比比率[Cb:Ca]在1:15至1:10的范围内。
11.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中所述主体包含不大于5的归一化缺陷量(nDFA)，所述nDFA被定义为每mm2具有18微米或更大的直径尺寸的颗粒聚集体的总量。
12.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中所述磨料制品被配置成对碳化硅晶片或碳化硅晶锭进行材料去除操作。
13.一种形成磨料制品的方法，包括：
形成主体，其中形成所述主体包括：
提供包含磨料颗粒和粘结材料的粉末混合物，所述粘结材料包括玻璃质材料；
将所述粉末混合物填充到模具中；
将所述粉末混合物进行冷压至预定体积，以获得经冷压的主体；以及
将所述经冷压的主体加热到至少600℃的最大加热温度以形成所述主体，
其中所述磨料颗粒包括具有至少0.05微米且不大于5微米的粒度的超硬磨料。
14.根据权利要求13所述的方法，其中用所述粉末混合物填充所述模具包括将所述粉末混合物预压实至所述粉末混合物的振实密度。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述粉末混合物的平均粒度(D50)为至少0.5微米且不大于2微米。
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