CN1745042A - 制造陶瓷颗粒的方法 - Google Patents

Abstract

制造陶瓷颗粒的方法。根据本发明制造的陶瓷颗粒的实施例作为磨粒特别有用。

Description

制造陶瓷颗粒的方法

背景技术

已知的玻璃和玻璃陶瓷材料有很多。大多数氧化物玻璃系统使用公知的玻璃形成物，例如SiO₂、B₂O₃、P₂O₅、GeO₂、TeO₂、As₂O₃和V₂O₅，这有助于玻璃形成。由这些玻璃形成物形成的一些玻璃组份，可以热处理形成玻璃陶瓷。由这些玻璃形成物形成的玻璃和玻璃陶瓷的上限使用温度一般低于1200℃，通常约为700-800℃。玻璃陶瓷与形成它们的玻璃相比，能经受更高的温度。

另外，公知的玻璃和玻璃陶瓷的很多性能受到玻璃形成物的固有特性的限制。例如，对于SiO₂、B₂O₃和P₂O₅基玻璃和玻璃陶瓷，杨氏模量、硬度和强度比较低。这些玻璃和玻璃陶瓷，例如与Al₂O₃或ZrO₂相比，一般力学性能较差。

虽然一些不常见的或非传统玻璃例如基于稀土氧化物-氧化铝的玻璃(参见，例如美国专利No.6482758(Weber)和日本专利JP2000-045129(2000年2月15日公开))也是已知的，但仍需要其它新型玻璃和玻璃陶瓷，以及公知和新型玻璃和玻璃陶瓷的用途。

对于玻璃和玻璃陶瓷的很多用途，必须将玻璃或玻璃陶瓷制成特殊式样或形状。也需要制造不同形状或式样的玻璃和玻璃陶瓷的其它方法。

发明内容

本发明提供制造陶瓷颗粒的方法，例如制造含有玻璃的颗粒(包括玻璃颗粒)以及含有玻璃陶瓷的颗粒(包括玻璃陶瓷的颗粒)的方法。

在一种制造颗粒的例证性方法中，所述方法包括：

提供第一和第二基本相对的表面；

提供具有至少一个颗粒孔或空腔的模具；

使熔体流到模具的至少一部分的至少一个颗粒孔或空腔中；

使模具和熔体经过第一和第二基本相对的表面之间，从而使所述至少一个颗粒孔或空腔中的熔体处于压力下；以及

将所述至少一个颗粒孔或空腔中的熔体至少部分冷却，以得到含有玻璃的陶瓷颗粒(包括玻璃颗粒)。通常，基于陶瓷颗粒的总体积，陶瓷颗粒包含的玻璃的数量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(体积百分数)。可选择的是，所述方法还包括对玻璃进行热处理，将至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷，并得到包含玻璃陶瓷的陶瓷颗粒(包括玻璃陶瓷的颗粒)(在一些实施例中，为磨粒)。通常，基于陶瓷颗粒的总体积，热处理后陶瓷颗粒的实施例包含的玻璃陶瓷的数量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(体积百分数)。

在另一种制造颗粒的例证性方法中，所述方法包括：

提供具有至少一个颗粒孔或空腔的辊；

使熔体流到至少一部分的至少一个颗粒孔或空腔中；以及

将所述至少一个颗粒孔或空腔中的熔体至少部分冷却，以得到含有玻璃的陶瓷颗粒(包括玻璃颗粒)。可选择的是，所述方法还包括在至少一个颗粒孔或空腔中的熔体上施加一个表面，使颗粒孔中的熔体处于压力下。通常，基于陶瓷颗粒的总体积，陶瓷颗粒包含的玻璃的数量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(体积百分数)。可选择的是，所述方法还包括对玻璃进行热处理，将至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷，并得到包含玻璃陶瓷的陶瓷颗粒(包括玻璃陶瓷的颗粒)(在一些实施例中，为磨粒)。通常，基于陶瓷颗粒的总体积，热处理后陶瓷颗粒的实施例包含的玻璃陶瓷的数量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(体积百分数)。

在另一种制造颗粒的例证性方法中，所述方法包括：

提供具有多个颗粒孔的辊，其中所述辊具有内主表面和外主表面，并且颗粒孔在外主表面和内主表面之间延伸；

使熔体流到至少一部分的多个颗粒孔中；以及

将颗粒孔中的熔体至少部分冷却，得到含有玻璃的陶瓷颗粒(包括玻璃颗粒)。熔体可以从辊的外主表面流入颗粒孔，从而熔体朝辊的内主表面流动。可供选择的是，熔体可以从辊的内主表面流入颗粒孔，从而熔体朝辊的外主表面流动。通常，所述还方法还包括使用一个表面，该表面位于便于颗粒形成的位置(例如，所述表面可以切割或破开从颗粒孔脱出的熔体和/或玻璃)。通常，基于陶瓷颗粒的总体积，陶瓷颗粒包含的玻璃的数量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(体积百分数)。可选择的是，所述方法还包括对玻璃进行热处理，将至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷，并得到包含玻璃陶瓷的陶瓷颗粒(包括玻璃陶瓷的颗粒)(在一些实施例中，为磨粒)。通常，基于陶瓷颗粒的总体积，热处理后陶瓷颗粒的实施例包含的玻璃陶瓷的数量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(体积百分数)。

在根据本发明方法的一些实施例中，熔体、玻璃和玻璃陶瓷包括Al₂O₃以及除Al₂O₃以外的第一金属氧化物(可选择的是，除Al₂O₃以外的不同的第二、第三、等等金属氧化物(例如，Y₂O₃、REO、MgO、TiO₂、Cr₂O₃、CuO、NiO、ZrO₂和Fe₂O₃))，分别基于熔体、玻璃和玻璃陶瓷的总重量，所述Al₂O₃的重量百分数至少为35％(在一些实施例中，至少40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或者甚至是至少75％)，其中分别基于熔体、玻璃或玻璃陶瓷的总重量，熔体、玻璃或玻璃陶瓷分别含有总计不超过10％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数不超过5％、4％、3％、2％、1％或0％)的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。该玻璃陶瓷实施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。

在根据本发明方法的一些实施例中，熔体、玻璃和玻璃陶瓷包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物(例如，Y₂O₃、REO、MgO、TiO₂、Cr₂O₃、CuO、NiO、ZrO₂和Fe₂O₃)，分别基于熔体、玻璃和玻璃陶瓷的总重量，所述Al₂O₃的含量为至少35％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数至少为40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或者甚至至少75％)，其中所述Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占相应熔体、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少80％(在一些实施例中，该重量百分数至少为75％、80％、85％、90％、95％或100％)，并且分别基于熔体、玻璃或玻璃陶瓷的总重量，熔体、玻璃或玻璃陶瓷含有总计不超过20％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数不超过15％、10％、5％、4％、3％、2％、1％或者甚至是0％)的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。该玻璃陶瓷实施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。

在根据本发明方法的一些实施例中，熔体、玻璃(包括玻璃陶瓷中存在的玻璃)和玻璃陶瓷包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中分别基于熔体、玻璃或玻璃陶瓷的重量，REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占相应熔体、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少80％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数至少为85％、90％、95％或甚至是100％)。该玻璃陶瓷实施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。

在根据本发明方法的一些实施例中，熔体、玻璃(包括玻璃陶瓷中存在的玻璃)和玻璃陶瓷包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中分别基于熔体、玻璃或玻璃陶瓷的重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占相应熔体、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少80％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数至少为85％、90％、95％或甚至是100％)。该玻璃陶瓷实施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。

在根据本发明方法的一些实施例中，熔体、玻璃(包括玻璃陶瓷中存在的玻璃)和玻璃陶瓷包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占所述相应熔体、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少60％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数至少为65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至至少是100％)，并且分别基于熔体、玻璃或玻璃陶瓷的重量，熔体、玻璃或玻璃陶瓷含有不超过20％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数不超过15％、10％、5％或者甚至是0％)的SiO₂以及不超过20％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数不超过15％、10％、5％或者甚至是0％)的B₂O₃。该玻璃陶瓷实施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。

在根据本发明方法的一些实施例中，熔体、玻璃和玻璃陶瓷包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占所述相应熔体、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少60％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数至少为65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至至少100％)，并且分别基于熔体％、玻璃或玻璃陶瓷的重量，熔体、玻璃或玻璃陶瓷分别含有不超过20％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数不超过15％、10％、5％或者甚至是0％)的SiO₂以及不超过20％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数不超过15％、10％、5％或者甚至是0％)的B₂O₃。该玻璃陶瓷实施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。

在根据本发明方法的一些实施例中，熔体、玻璃和玻璃陶瓷包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃占所述相应熔体、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少60％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数至少为65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至至少是100％)，并且分别基于熔体、玻璃或玻璃陶瓷的重量，熔体、玻璃或玻璃陶瓷分别含有总计不超过40％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数不超过35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％或者甚至是0％)的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。该玻璃陶瓷实施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。

在根据本发明方法的一些实施例中，熔体、玻璃和玻璃陶瓷包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占所述相应熔体、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少60％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数至少为65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至至少100％)，并且分别基于熔体、玻璃或玻璃陶瓷的重量，熔体、玻璃或玻璃陶瓷分别含有总计不超过40％(重量百分数)(在一些实施例中，该重量百分数不超过35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％或者甚至是0％)的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。该玻璃陶瓷实施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。

在一种制造颗粒的例证性方法中，所述方法包括：

提供第一和第二基本相对的表面；

提供具有至少一个颗粒孔或空腔的模具；

使熔体流到模具的至少一部分的至少一个颗粒孔或空腔中；

使模具和熔体经过所述第一和第二基本相对的表面之间，从而使所述至少一个颗粒孔或空腔中的熔体处于压力下；

将所述至少一个颗粒孔或空腔中的熔体至少部分冷却，以得到含有玻璃的陶瓷颗粒(包括玻璃颗粒)；以及

对玻璃进行热处理，使至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷，得到包含玻璃陶瓷的陶瓷颗粒(包括玻璃陶瓷的颗粒)(在一些实施例中，为磨粒)，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。通常，基于颗粒的总体积，陶瓷颗粒包含的玻璃的数量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(体积百分数)。可选择的是，所述方法还包括对玻璃进行热处理，将至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷，并得到包含玻璃陶瓷的陶瓷颗粒(包括玻璃陶瓷的颗粒)(在一些实施例中，为磨粒)。通常，基于陶瓷颗粒的总体积，热处理后陶瓷颗粒的实施例包含的玻璃陶瓷的数量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(体积百分数)。

在另一种制造颗粒的例证性方法中，所述方法包括：

提供具有至少一个颗粒孔或空腔的辊；

使熔体流到至少一部分的至少一个颗粒孔或空腔中；

将所述至少一个颗粒孔或空腔中的熔体至少部分冷却，以得到含有玻璃的陶瓷颗粒(包括玻璃颗粒)；以及

对玻璃进行热处理，使至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷，得到包含玻璃陶瓷的陶瓷颗粒(包括玻璃陶瓷的颗粒)(在一些实施例中，为磨粒)，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。可选择的是，所述方法还包括在空腔中的熔体上施加一个表面，使空腔中的熔体处于压力下。通常，基于陶瓷颗粒的总体积，陶瓷颗粒包含的玻璃的数量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(体积百分数)。通常，基于陶瓷颗粒的总体积，热处理后陶瓷颗粒的实施例包含的玻璃陶瓷的数量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(体积百分数)。

在另一种制造颗粒的例证性方法中，所述方法包括：

提供具有多个颗粒孔的辊，其中所述辊具有内主表面和外主表面，并且颗粒孔在外主表面和内主表面之间延伸；

使熔体流到至少一部分的所述多个颗粒孔中；

将颗粒孔中的熔体至少部分冷却，得到含有玻璃的陶瓷颗粒；以及

对陶瓷颗粒进行热处理，使至少一部分玻璃转变成含有玻璃陶瓷的玻璃陶瓷颗粒(包括玻璃陶瓷的颗粒)(在一些实施例中，为磨粒)，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。熔体可以从辊的外主表面流入颗粒孔，从而熔体朝辊的内主表面流动。可供选择的是，熔体可以从辊的内主表面流入颗粒孔，从而熔体朝辊的外主表面流动。通常，所述还方法还包括使用一个表面，该表面位于便于颗粒形成的位置(例如，所述表面可以切割或破开从颗粒孔脱出的熔体和/或玻璃)。通常，基于陶瓷颗粒的总体积，陶瓷颗粒包含的玻璃的数量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(体积百分数)。通常，基于陶瓷颗粒的总体积，热处理后陶瓷颗粒的实施例包含的玻璃陶瓷的数量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(体积百分数)。

根据本发明的玻璃陶瓷的一些实施例可以包括玻璃，其数量占玻璃陶瓷总体积的体积百分数可以是，例如，至少1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％。根据本发明的玻璃陶瓷的一些实施例可以包括晶体陶瓷，其数量占玻璃陶瓷总体积的体积百分数可以是，例如，至少1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或者甚至是100％。

在本申请中：

“非晶材料”是指从熔体和/或气相得到的一种材料，这种材料没有由X射线衍射测定的任何长程晶体结构，和/或具有由DTA(差热分析)测定的、与非晶材料结晶对应的放热峰，DTA是由本文中描述的“差热分析”试验测定的；

“陶瓷”包括玻璃、晶体陶瓷、玻璃陶瓷及其组合；

“复式金属氧化物”是指包括两种或多种不同金属元素和氧的金属氧化物(例如，CeAl₁₁O₁₈、Dy₃Al₅O₁₂、MgAl₂O₄和Y₃Al₅O₁₂)；

“复式Al₂O₃·金属氧化物”是指根据理论氧化物包括Al₂O₃和一种或多种除Al以外的金属元素的复式金属氧化物(例如，CeAl₁₁O₁₈、Dy₃Al₅O₁₂、MgAl₂O₄和Y₃Al₅O₁₂)；

“复式Al₂O₃·Y₂O₃”是指根据理论氧化物包括Al₂O₃和Y₂O₃的复式金属氧化物(例如，Y₃Al₅O₁₂)；

“复式Al₂O₃·REO”是指根据理论氧化物包括Al₂O₃和稀土氧化物的复式金属氧化物(例如，CeAl₁₁O₁₈和Dy₃Al₅O₁₂)；

“玻璃”是指存在玻璃转变温度的非晶材料；

“玻璃陶瓷”是指包括通过热处理玻璃形成的晶体的陶瓷；

“T_g”是指本文中描述的“差热分析”试验测定的玻璃转变温度；

“T_x”是指本文中描述的“差热分析”试验测定的结晶温度；

“稀土氧化物”是指氧化铈(如，CeO₂)、氧化镝(如，Dy₂O₃)、氧化铒(如，Er₂O₃)、氧化铕(如，Eu₂O₃)、氧化钆(如，Gd₂O₃)、氧化钬(如，Ho₂O₃)、氧化镧(如，La₂O₃)、氧化镥(如，Lu₂O₃)、氧化钕(如，Nd₂O₃)、氧化镨(如，Pr₆O₁₁)、氧化钐(如，Sm₂O₃)、氧化铽(如，Tb₂O₃)、氧化钍(如，Th₄O₇)、氧化铥(如，Tm₂O₃)、氧化钇(如，Yb₂O₃)及其组合；以及

“REO”是指稀土氧化物。

此外，可以理解的是，除非明确说明金属氧化物(例如，Al₂O₃、复式Al₂O₃·金属氧化物，等等)是晶体，例如，是在玻璃陶瓷中的晶体，它可以是晶体、或者部分玻璃和部分晶体。例如，如果玻璃陶瓷包括Al₂O₃和ZrO₂，则Al₂O₃和ZrO₂的每一种可以是玻璃态、晶态或者部分玻璃态和部分晶态，或者甚至作为与其它金属氧化物的反应产物(例如，除非明确说明，例如，Al₂O₃以晶体Al₂O₃或者是Al₂O₃的特定晶相(例如，α-Al₂O₃)存在)，它可以以晶体Al₂O₃和/或一种或多种晶体复式Al₂O₃·金属氧化物的一部分存在。

根据本发明制造的磨粒可以结合到磨具中，或者以松散方式使用。磨粒通常在使用前分级成给定的粒度分布。这样的分布通过具有一个粒度范围，从粗颗粒到细颗粒。在磨具中，此范围有时称为“粗”、“控制”和“细”分数。根据工业接受的分级标准分级的磨粒，用数字极限标明对每个名义粒级的粒度分布。这种工业接受的分级标准(即，规定名义粒级)包括那些公知的标准，如American NationalStandards Institute，Inc.(ANSI)标准、Federation of European Producersof Abrasive Products(FEPA)标准以及Japanese Industrial Standard(JIS)标准。

在一些实施例中，颗粒孔或空腔可以是相同尺寸，从而提供具有基本相同尺寸和形状的磨粒。在一些实施例中，颗粒孔或空腔可以在选择的尺寸范围内和/或具有不同的被选择形状，从而提供具有一定尺寸范围和/或形状的磨粒。如果得到的颗粒分布是所需要的，则可以不必分级。

在一个方面，本发明提供具有规定名义粒级的多个磨粒，其中至少一部分的多个磨粒是根据本发明制造的磨粒。在一些实施例中，基于所述多个磨粒的总重量，重量百分数至少为5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至100％的多个磨粒是根据本发明制造的磨粒。

对于一些根据本发明方法的实施例，该方法还包括将根据本发明提供的磨粒分级，以提供具有规定名义粒级的多个颗粒。根据本发明方法的一些实施例，还包括将含有待热处理的玻璃的颗粒分级，以提供具有规定名义粒级的多个颗粒。

在另一个方面，本发明提供一种磨具(例如，结合磨具、无纺布磨具或涂附磨具)，包括粘结剂和多个磨粒，其中至少一部分磨粒是根据本发明制造的磨粒。

磨具包括粘结剂和多个磨粒，其中至少一部分磨粒是根据本发明制造的磨粒。例证性的磨具包括涂附磨具、结合磨具(如，轮)、无纺布磨具和研磨刷。涂附磨具通常包括具有第一和第二相反主表面的背衬，并且其中所述粘结剂和多个磨粒在第一主表面的至少一部分上形成磨料层。

在一些实施例中，基于磨具中磨粒的总重量，磨具中重量百分数至少为5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至100％的多个磨粒是根据本发明制造的磨粒。

本发明还提供一种研磨表面的方法，所述方法包括：

将根据本发明制造的磨粒与工件表面接触；以及

使根据本发明制造的至少一个磨粒或所述被接触的表面运动，用根据本发明制造的至少一个磨粒研磨所述表面的至少一部分。

附图说明

图1是包括根据本发明制成的磨粒的涂附磨具的示意性部分剖视图；

图2是包括根据本发明制成的磨粒的结合磨具的透视图；

图3是包括根据本发明制成的磨粒的无纺布磨具的放大示意图；

图4是实施本发明方法实施例的一个例证性设备的侧视图；

图4a是图4所示设备的一部分的部分正视图；

图5是实施本发明方法实施例的一个例证性设备的侧视图；

图5a是图5所示设备的一部分的部分正视图；

图6是实施本发明方法实施例的一个例证性设备的侧视图；

图6a是图6所示设备的一部分的部分正视图；

图7是实施本发明方法实施例的一个例证性设备的侧视图；

图7a是图7所示设备的一部分的部分正视图；

图8是实施本发明方法实施例的一个例证性设备的侧视图；

图8a是图8所示设备的一部分的部分正视图；

图9是实施本发明方法实施例的一个例证性设备的侧视图；

图9a是图9所示设备的一部分的部分正视图；

图10是实施例1制备的材料的DTA；

图11是实施例7材料的扫描电镜数字照片。

具体实施方式

本发明提供由熔体制造陶瓷颗粒的方法。

图4和4a表示一种制造含有玻璃的陶瓷颗粒49的例证性设备40。设备40包括第一辊41、第二辊42、具有颗粒孔44的片状模具43、熔体输送管45和辊48a、48b。辊41和42由驱动机构(未图示)驱动。在设备40的一些实施例中，辊48a和48b也被驱动。熔体46输送到模具43的颗粒孔44。其颗粒孔44中具有熔体46的模具43经过辊41和42之间，通常使模具43的颗粒孔44中的熔体46受到压力。模具43的颗粒孔44中的熔体46在模具43中被至少部分冷却。在模具43的孔44中得到冷却的熔体是含有玻璃的陶瓷颗粒49。可供选择的是，例如，颗粒孔是颗粒空腔。可供选择的是，例如，模具同时包括颗粒孔和空腔。

图5和5a表示制造含有玻璃的陶瓷颗粒59的另一种例证性设备50。设备50包括辊51、表面52、具有颗粒孔54的片状模具53、熔体输送管55和辊58a、58b。辊51由驱动机构(未图示)驱动。在设备50的一些实施例中，辊58a、58b也被驱动。熔体56输送到模具53的颗粒孔54。其颗粒孔54中具有熔体56的模具53经过辊51和表面52之间，通常使模具53的颗粒孔54中的熔体56受到压力。模具53的颗粒孔54中的熔体56在模具53中被至少部分冷却。在模具53的孔54中得到冷却的熔体是含有玻璃的陶瓷颗粒59。可供选择的是，在不使用表面52的情况下，也可使用设备50制造含有玻璃的陶瓷颗粒。可供选择的是，例如，颗粒孔是颗粒空腔。可供选择的是，例如，模具同时包括颗粒孔和空腔。

图6和6a表示制造含有玻璃的陶瓷颗粒69的另一种例证性设备60。设备60包括具有颗粒空腔64的辊61、表面62、熔体输送管65和辊68a、68b。辊61由驱动机构(未图示)驱动。熔体66输送到辊61的颗粒空腔64。辊61的其中装有熔体66的颗粒空腔64旋转经过表面62，使空腔填充熔体66。颗粒空腔64中的熔体66在空腔64中被至少部分冷却。从空腔64中得到冷却的熔体是含有玻璃的陶瓷颗粒69。可供选择的是，在不使用表面62的情况下，也可以使用设备60制造含有玻璃的陶瓷颗粒。

图7和7a表示制造含有玻璃的陶瓷颗粒79的另一种例证性设备70。设备70包括具有颗粒空腔74的第一辊71、第二辊72、熔体输送管75。辊71和72由驱动机构(未图示)驱动。在设备70的一些实施例中，辊78a、78b也被驱动。熔体76输送到辊71的颗粒空腔74。辊71的其中装有熔体76的颗粒空腔74旋转经过辊72的外表面，使空腔填充熔体76。从空腔74中得到冷却的熔体是含有玻璃的陶瓷颗粒79。可供选择的是，设备70还包括具有孔的模具73。可供选择的是，第二辊72还具有至少一个颗粒孔或空腔。

图8和8a表示制造含有玻璃的陶瓷颗粒89的另一种例证性设备80。设备80包括具有颗粒孔84的辊81、熔体输送管85和表面82。辊81由驱动机构(未图示)驱动。熔体86输送到辊81的颗粒孔84，使熔体86向外穿过颗粒孔84(即，在内主表面184a和外主表面184b之间延伸的孔84)并接触表面82，使熔体(如果未凝固成玻璃)或玻璃破碎成颗粒89。另外可供选择的是，例如，辊81静止，表面83旋转，使熔体(如果未凝固成玻璃)或玻璃破碎成颗粒。

图9和9a表示制造含有玻璃的陶瓷颗粒99的另一种例证性设备90。设备90包括具有颗粒孔94的辊91、熔体输送管95和表面92。辊91由驱动机构(未图示)驱动。熔体96输送到辊91的颗粒孔94，向内压熔体96使之穿过颗粒孔94(即，在内主表面194a和外主表面194b之间延伸的孔94)并接触表面92，使熔体(如果未凝固成玻璃)或玻璃破碎成含有玻璃的颗粒99。另外可供选择的是，例如，辊91静止，表面93旋转，使熔体(如果未凝固成玻璃)或玻璃破碎成颗粒。

熔体可以以多种方式输送到颗粒孔或空腔。输送熔体可以是连续的、一批批的或半连续方式。例如，可以通过倾转装有熔体的炉子，将熔化炉(包括感应、电阻或电弧熔化炉)中的熔体直接浇入模具孔或空腔。在另一个实施例中，可以通过，例如，装在装有熔体的炉子或容器底部的输送管(或其它输送表面)将熔体输送到颗粒孔或空腔。这些输送管或表面是由能经受相当高熔体温度和过程引起的内部应力(例如，热冲击)的材料制成。通常希望输送管的材料以及其它接触熔体的表面，不与熔体产生明显反应、改变熔体的成分或者在熔体中引入杂质。在一方面，通常希望熔体不润湿输送管。在一些实施例中，(除了重力以外)还可能需要使用机械的或气体压力，迫使或控制熔体流过输送管。与熔体接触的管和/或输送表面的合适材料的例子包括陶瓷耐火材料和石墨。在一些情况下，输送管或表面是隔热的，或者是被加热(例如，感应加热)，从而保持管中的或表面上的熔体处于熔化的可流动状态。间接将熔体输送到颗粒孔或空腔也在本发明的范围内，例如通过先将熔体输送到“相对的表面”，然后再将熔体输送到颗粒孔和/或空腔。例如，使用诸如火焰成形、等离子和热喷射设备形成熔体并将熔体输送到颗粒孔或空腔，也在本发明范围内。

所述辊、模具、表面等等，可以用多种材料制成，包括金属(例如，钢(包括不锈钢和合金钢)、铜、黄铜、铝和铝合金以及镍)或石墨。一般地，合适的材料具有高的导热率，快速温度变化下好的热稳定性以及机械冲击下好的稳定性。在一些实施例中，模具和各种表面可以使用衬层，以利于更加经济地(例如)维护和/或初始设计以及获得这些表面和模具。例如，这些表面和模具的芯部可以是一种材料，而衬层可以是具有所需热、化学和力学性能的另一种材料。衬层可以比芯部或多或少贵一些，容易加工，等等。另外，可以在一次使用或多次使用后替换衬层。为了提高辊、模具、表面等的散热能力，可以将它们冷却，例如，通过循环液体(例如，水)和/或通过对它们吹冷却气体(例如，空气、氮气和氩气)来将它们冷却。

所述辊、表面、模具、孔和空腔可以是多种尺寸的，这取决于，例如，工作尺寸、所需尺寸、形状和/或颗粒数量、将被处理的熔体的量和/或熔体流速。为了提高冷却速率(通过增大接触表面积)，表面、模具等等(包括颗粒孔和/或空腔)除了具有颗粒孔或空腔以外还可具有，例如，表面装饰和花样(包括雕刻的表面和花样)。这些表面装饰和/或花样可被复制在得到的成形颗粒上。辊、模具和/或表面的运动速度可能取决于，例如，所需的冷却速率、工艺的材料产量、玻璃产量等等。在一些实施例中，熔体可能不润湿表面或模具，在表面或模具上形成珠或滴，不可能充满空腔和孔。在这些情况下，必须对熔体施加压力，使其铺展并迫使它填充空腔或孔。所需压力取决于熔体性能(例如粘度)以及所需的熔体厚度。通常，将熔体厚度和体积控制在这样一种程度，即在其凝固之前能流动并填充颗粒孔或空腔。而且，孔或空腔中的熔体厚度和体积通常足够小，以便增强导热并增大玻璃产量，但如果冷却速率太高，熔体可能填充模具孔和空腔不彻底，和/或不可能得利所需形状。

通常，凝固的颗粒收缩并从模具空腔中落下。在一些情况下，包括颗粒的模具必须是柔性的，从而模具可以在不同方向弯曲，进一步有助于取出凝固的颗粒。

具有孔和/或空腔的模具、辊等可以用多种方式制备，例如，在模具、辊等上冲出特殊的形状(即，打孔)，或者通过切割，计算机和/或激光辅助切割等等。模具、辊等上面存在的颗粒孔或空腔可以是所需的任何形状和尺寸(包括不同孔的组合)。例证性孔或空腔包括那些三角形、正方形、管、矩形、圆、圆柱、半圆柱、星形、月牙形、半圆、金字塔形(例如，三角形金字塔和正方形金字塔)、椭圆、片状、V形和其它多边形。模具、辊等上面的孔和空腔的数量(即，例如，模具和/或辊的开口面积百分数)以及类型可有极大的变化。另外，颗粒孔和空腔可以彼此按不同方式取向(例如，直线、对角线、圆或任何其它花样)。通常，颗粒孔和空腔之间需要有足够的间隔作为热沉。模具可以购得，例如，从Herrington & King PerforatingCompany，Chicago，IL，或者可以加工，或为所需用途专门制造。

通常，颗粒具有基本尺寸，对于磨料应用是几微米到几毫米。其它尺寸可以应用于其它用途。

本发明方法中使用的熔体，可以通过重新熔化所需成分的玻璃得到，和/或从为得到所需玻璃而选择的原料直接制备。

形成玻璃和熔体的原料如下：

Al₂O₃(根据理论氧化物)源，包括商业来源，包括：铝矾土(包括天然生成的铝矾土和合成铝矾土)、煅烧铝矾土、水合氧化铝(例如，勃姆石和三水铝矿)、铝、Bayer工艺氧化铝、氧化铝矿、γ氧化铝、α氧化铝、铝盐、硝酸铝和它们的组合。Al₂O₃源可以含有Al₂O₃，或仅仅提供Al₂O₃。另外，Al₂O₃源可以可以含有或提供Al₂O₃，以及除Al₂O₃以外的一种或多种金属氧化物(包括Al₂O₃金属氧化物的复式氧化物本身或含有该复式氧化物的物质(如，Dy₃Al₅O₁₂、Y₃Al₅O₁₂、CeAl₁₁O₁₈等))。

稀土氧化物源，包括商业来源，包括：稀土氧化物粉、稀土金属、含有稀土的矿物(例如，bastnasite和独居石)、稀土盐、稀土硝酸盐和稀土碳酸盐。稀土氧化物源可以含有或仅提供稀土氧化物。另外，稀土氧化物源可以含有或提供稀土氧化物，以及除稀土氧化物以外的一种或多种金属氧化物(包括稀土氧化物·其它金属氧化物的复式氧化物或含有该复式氧化物的物质(如，Dy₃Al₅O₁₂、CeAl₁₁O₁₈等))。

Y₂O₃(根据理论氧化物)源，包括商业来源，包括：氧化钇粉、钇、含钇矿物和钇盐(例如，钇的碳酸盐、硝酸盐、氯化物、氢氧化物和它们的组合)。Y₂O₃源可以含有Y₂O₃，或仅仅提供Y₂O₃。另外，Y₂O₃源可以可以含有或提供Y₂O₃，以及除Y₂O₃以外的一种或多种金属氧化物(包括Y₂O₃金属氧化物的复式氧化物或含有该复式氧化物的物质(如，Y₃Al₅O₁₂))。

其它有用的金属氧化物(根据理论氧化物)可以还包括：BaO、CaO、Cr₂O₃、CoO、Fe₂O₃、GeO₂、HfO₂、Li₂O、MgO、MnO、NiO、Na₂O、Sc₂O₃、SrO、TiO₂、ZnO、ZrO₂和它们的组合。它们的来源，包括商业来源，包括：这些氧化物本身、金属粉、复式氧化物、矿物、碳酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氯化物、氢氧化物等等。

ZrO₂(根据理论氧化物)源，包括商业来源，包括：氧化锆粉、锆英砂、锆、含锆矿物和锆盐(例如，锆的碳酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氯化物、氢氧化物和它们的组合)。另外，或者可供选择的是，ZrO₂源可以含有或提供ZrO₂，以及诸如氧化铪之类的其它金属氧化物。HfO₂(根据理论氧化物)源，包括商业来源，包括：氧化铪粉、铪、含铪矿物和铪盐。另外，或者可供选择的是，HfO₂源可以含有或提供HfO₂，以及诸如ZrO₂之类的其它金属氧化物。

对于包括ZrO₂和HfO₂的实施例，ZrO₂∶HfO₂的重量比可以在1∶0(即，都是ZrO₂，没有HfO₂)到0∶1的范围内，以及，例如，至少约99、98、97、96、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10和5份(重量比)ZrO₂以及相应数量的HfO₂(例如，至少约99份ZrO₂(重量比)和不超过约1份HfO₂)，以及至少约99、98、97、96、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10和5份(重量比)HfO₂以及相应数量的ZrO₂。

在一些实施例中，优选的可以是，至少一部分金属氧化物来源(在一些实施例中，10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至100％(重量百分数))是通过将颗粒状金属材料或合金添加到熔体中得到的，其中所述金属材料包括至少一种金属M(例如，Al、Ca、Cu、Cr、Fe、Li、Mg、Ni、Ag、Ti、Zr和它们的组合)，这些金属具有负的氧化物形成焓；或者将它们与其它原料组合。虽然不想被理论束缚，但相信与金属氧化有关的放热反应产生的热量有助于均匀熔体的形成以及得到玻璃。例如，可以相信，原料内氧化反应产生的额外热量消除了或减小了不充分的传热，因此便于熔体的形成和均匀化，特别是当形成玻璃颗粒的x、y和z轴向尺寸超过50微米(超过100，甚至150微米)时。还可以相信，获得额外热量有助于驱动各种化学反应和物理过程完成(例如，稠化和球化)。并且可以相信，对于一些实施例，氧化反应产生的额外热量实际上可以使得由于材料熔点高而难以形成或实际不能形成的熔体得以形成。并且，氧化反应产生的额外热量实际上可以使得不能制造或者不能制成所需尺寸范围的玻璃得以形成。本发明的另一个优点包括，在形成玻璃时，很多化学和物理过程，如熔化、稠化和球化，可在短时间内完成，从而可以达到非常高的淬火速率。对于更详细的说明，请参考共同未审查的申请：美国专利申请No.10/211639，2002年8月2日提交。

在本发明的一个方面中，单独输送原料(可以包括或者本身是，例如，玻璃(即，重熔的玻璃)和/或含有玻璃的陶瓷颗粒)形成熔化混合物。在本发明的另一个方面中，将某些原料混合在一起，而其它原料单独加入熔化混合物中。在一些实施例中，例如，原料在熔化之前组合或混合在一起。原料可以以任何适合的和公知的方式混合，形成基本均匀的混合物。这些混合技术包括球磨、掺合、翻滚等等。球磨的球磨介质可以是金属球、陶瓷球等。陶瓷球磨介质可以是，例如，氧化铝、氧化锆、二氧化硅、氧化镁等。球磨可以是干磨、在水溶液环境中，或在溶剂基(例如，异丙醇)环境。如果原料含有金属粉，则一般需要在研磨过程中使用溶剂。这种溶剂可以是具有适当闪点并能分散原料的任何适合的物质。研磨时间可以从几分钟到几天，一般在几小时到24小时之间。在湿磨或溶剂基研磨系统中，通常通过干燥去除液体介质，从而得到通常均匀的和基本没有水和/或溶剂的混合物。如果使用溶剂基研磨系统，则可以在干燥过程中使用回收系统循环利用溶剂。干燥后，得到的混合物可以是“干饼”形式。这种饼状混合物可以在熔化之前破碎或粉碎成所需的粒度。另外可供选择的是，例如，可以使用喷雾干燥技术。后者通常提供所需氧化物混合物的球形颗粒。还可以通过包括沉淀法和溶胶-凝胶法的湿化学法制备前体材料。如果需要很高水平的均匀度，则这些方法将是有益的。

通常所选择的颗粒状原料的粒度，使均匀熔体快速形成。为达到此目的，通常使用平均粒度较小并且分布窄的原料。在一些方法中，(例如，火焰成形和等离子喷涂)，特别需要颗粒原料的平均粒度在约5nm到约50微米的范围内(在一些实施例中，在约10nm到约20微米的范围内，或者甚至是约15nm到约1微米的范围内)，在此范围的颗粒至少为90％(重量百分数)(在一些实施例中，为95％或者甚至100％)，但在此尺寸和范围以外的尺寸也是有用的。尺寸小于约5nm的颗粒难以处理(例如，输送颗粒的流动性不能满足需要，因为它们具有差的流动性)。在通常的火焰成形或等离子喷涂工艺中使用大于约50微米的颗粒将更加难以得到均匀的熔体和玻璃和/或所需成分。

并且，在一些实施例中，例如，当颗粒材料输送到火焰或热或等离子喷涂设备时，为形成熔体，需要提供的颗粒原料在一定的粒度范围内。虽然不想被理论束缚，但可以相信，这使输送颗粒的堆积密度和强度最大化。一般地，最粗的原料颗粒小于所需的熔体或玻璃的粒度。并且，太粗的原料颗粒，例如，在火焰成形和等离子喷涂步骤中，容易使输送颗粒中具有不充分的热和机械应力。在这些情况下，最终结果一般是，输送颗粒破碎成较小的碎片，失去成分均匀性，失去所需粒度玻璃的产量，或者甚至熔体不完全，因为碎片一般在热源以外的多个方向上改变其轨迹。

制造玻璃和含有玻璃的陶瓷，例如，可通过加热(包括火焰或等离子)适当的金属氧化物源形成熔体，希望是均匀熔体，接着快速冷却熔体而得到玻璃。制造一些实施例的玻璃，例如，通过在任何适合的炉子(例如，感应或电阻加热炉，燃气炉，或者电弧炉)中熔化金属氧化物源。

通过非常快速冷却熔融物质(即，熔体)通常可以得到玻璃。为得到玻璃的淬火速率(即，冷却时间)取决于很多因素，包括熔体的化学成分，各组分的玻璃形成能力，熔体和得到的玻璃的热性质，加工技术，得到玻璃的尺寸和质量，以及冷却技术。一般地，形成Al₂O₃含量较高(即，Al₂O₃大于75重量％)的玻璃，特别是在缺少公知的玻璃形成物(例如，SiO₂、B₂O₃、P₂O₅、GeO₂、TeO₂、As₂O₃和V₂O₅)时，需要相当高的淬火速率。同样地，将熔体冷却形成较大尺寸的玻璃更加困难，因为更加难以足够快地散热。

在本发明的一些实施例中，原料以颗粒形式加热到熔化状态，并随后冷却形成玻璃颗粒。通常，颗粒的粒度大于25微米(在一些实施例中，大于50、100、150或者甚至200微米)。

制造玻璃时达到的淬火速率相信可以高于10³、10⁴、10⁵或者甚至10⁶℃/s(即，从熔化状态温度下降1000℃的时间分别小于1秒、1/10秒、1/100秒或者甚至1/1000秒)。冷却熔体的技术包括将熔体排放到冷却介质中(例如，高速气流、液体(例如，冷水)、金属板(包括冷冻金属板)、金属辊(包括冷冻金属辊)、金属球(包括冷冻金属球)，等等)。本领域内公知的其它冷却技术包括辊冷冻。执行辊冷冻，例如，可以通过将金属氧化物源熔化到温度通常高于熔点20-200℃，并通过在高压下(例如，使用诸如空气、氩气、氮气或类似的气体)将熔体喷射到高速旋转的辊上进行冷却/淬火。通常，辊由金属制成并用水冷却。金属叠箱铸型也可以用于冷却/淬火熔体。

冷却速度能够影响淬火玻璃的性能。例如，玻璃化转变温度、密度以及通常随冷却速率改变的其它玻璃性能。

快速冷却也可以在受控气氛下进行，例如还原性、中性或氧化性环境，在冷却过程中保持和/或影响所需的氧化状态。气氛通过影响过冷液体的结晶动力学也能影响玻璃形成。例如，已经报道了与空气相比，在氩气气氛中Al₂O₃熔体有更大的过冷度而不结晶。

在一种方法中，将具有所需成分的原料(可以包括或者可以是，例如，玻璃(即，重熔的玻璃)和/或含有玻璃的陶瓷颗粒)转化成熔体，然后输送到模具，例如，使用火焰成形工艺输送，其中一般情况是，具有所需成分的适当金属氧化物源或玻璃被火焰加热形成熔体(火焰熔化)，是所需的均匀熔体。一种示例性火焰熔化工艺，例如，请参见美国专利No.6254981(Castle)。在此方法中，金属氧化物源直接输送(例如，以颗粒形式，有时称为“输送颗粒”)到燃烧器(例如，甲烷-空气燃烧器、乙炔-氧气燃烧器，氢气-氧气燃烧器，等等)。形成之后，将熔体输送到所需模具。

制造玻璃的其它技术包括激光旋转熔化和自由落下冷却、Taylor丝技术、等离子管技术、锤和砧(hammer and anvil)技术、离心淬火、气枪薄片冷却(air gun splat cooling)、单辊和双辊淬火、辊-板淬火和垂滴熔体提取(pendant drop melt extraction)(参见，例如，RapidSolidification of Ceramics，Brockway et al.，Metals and CeramicsInformation Center，A Department of Defense Information AnalysisCenter，Columbus，OH，1984年1月，其内容在此引用作为参考文献)。通过适当的前体的热分解(包括火焰或激光或等离子辅助的热解)、金属前体的物理气相合成(PVS)以及机械化学处理也可以得到玻璃的一些实施例。

并且，制备熔体和玻璃的其它技术包括气相淬火、等离子喷涂、熔体提取和气体或离心雾化。例如，可以通过溅射，执行气相淬火，其中将金属合金或金属氧化物源制成溅射靶。靶固定在溅射设备的预定位置，待涂覆的基体放在与靶相对的位置。通常氧气和氩气的压力为10-3托，在靶与基体之间产生放电，氩或氧离子碰撞靶开始反应溅射，从而在基体上沉积一定成分的薄膜。与等离子喷涂有关的其它细节请参见，例如，共同未审查的申请：美国专利申请No.10/211640，2002年8月2日提交。

气体雾化包括输送颗粒熔化，将它们转化成熔体。通过与破碎性气体喷射流接触将这种熔体的细流雾化(即，将熔体流分成细小液滴)。将得到的基本离散的一般椭圆玻璃颗粒(例如，小珠)收回。小珠尺寸的例子包括那些直径在约5微米到约3mm范围内的。有关熔体提取的实施，例如，请参见美国专利No.5605870(Strom-Olsen等人)。例如由美国专利No.6482758(Weber)公开的利用激光束加热的无容器玻璃成形(container-less glass forming)技术，也可以用于制造玻璃。

根据本发明，加入某些金属氧化物可以改变陶瓷的性能和/或晶体结构或组织，以及改变在制造陶瓷时加工的原料和半成品。例如，已经发现诸如CaO、Li₂O、MgO和Na₂O之类的氧化物添加剂，例如，用于改变玻璃的T_g和T_x(其中T_x是结晶温度)。虽然不想被理论束缚，但可以相信这些添加剂影响玻璃形成。并且，例如，这些氧化物添加剂可以降低整个系统的熔化温度(即，驱动系统朝下熔化共晶)，并且容易形成玻璃。在多成分系统(例如四元系统，等等)的复相共晶可以导致更好的玻璃形成能力。通过添加除了特殊所需氧化物以外的金属氧化物，也可以影响工作范围内的液相熔体粘度以及玻璃粘度。

玻璃结晶(包括陶瓷中存在的玻璃)形成玻璃陶瓷，也可以受到添加物质的影响。例如，某些金属、金属氧化物(例如，钛酸盐和锆酸盐)以及氟化物可以作为形核剂，导致有益的晶体不均匀形核。而且，添加一些氧化物可以改变玻璃在重新加热时亚稳相析晶失透的性质。在另一方面，对于含有晶体ZrO₂的本发明陶瓷，需要加入金属氧化物(例如，Y₂O₃、TiO₂、CeO₂、CaO和MgO)，这对于稳定ZrO₂四方相/立方相是公知的。

根据本发明，为制造玻璃陶瓷在对金属氧化物源和其它添加剂进行具体选择时，通常考虑，例如，所需的成分、组织、结晶程度、物理性能(例如，硬度和韧性)、不需要杂质的存在以及用于制造陶瓷所需的或需求的特殊工艺特征(包括设备以及熔化和/或凝固之前和/或过程中的任何原料净化)。

在一些情况下，需要加入从下组中选择的有限数量的金属氧化物：Na₂O、P₂O₅、SiO₂、TeO₂、V₂O₅以及它们的组合。这些物质源，包括商业来源，包括：这些氧化物本身、复式氧化物、元素(例如，Si)粉、矿物、碳酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氯化物、氢氧化物，等等。可将这些金属氧化物加入，例如，用于改变得到的玻璃陶瓷的物理性能和/或改善加工。这些金属氧化物在使用时通常的加入量总计为玻璃陶瓷重量的0以上直到20％(重量百分数)(在一些实施例中，为总计在0以上直到5％(重量百分数)，或者甚至是总计在0以上直到2％(重量百分数))，这取决于，例如，所需的性能。

材料的组织或相组成(玻璃相/晶体)可以用多种方式确定。例如，通过使用光学显微镜、电镜、差热分析(DTA)和X射线衍射(XRD)可以得到多种信息。

使用光学显微镜观察，非晶材料通常是较为透明的，因为缺少诸如晶界的光散射中心；而晶体材料表现出晶体结构并且由于光散射效应是不透明的。

使用适当尺寸的筛子收集颗粒，可以计算颗粒的非晶(或玻璃)产量百分数。测量按如下方式进行。在一个玻璃滑板上散开单一一层颗粒，使用光学显微镜观察颗粒。使用光学显微镜目镜中的交叉丝作为引导，将落在直线上的颗粒根据其光学透明度计数为非晶或晶体。通常要数总共500个颗粒，但也可以使用较少的颗粒。非晶产量百分数是由计数的非晶颗粒数量除以总颗粒数量确定的。根据本发明方法的实施例得到的非晶(或玻璃)产量百分数至少为50％、60％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％。

如果需要所有的颗粒都是非晶(或玻璃)，并且得到的产量小于100％，则可以将非晶(或玻璃)颗粒与不是非晶(或非玻璃)的颗粒分开。可以通过(例如)任何传统的技术，包括基于密度或光学透明度的分离，来进行这种分离。

使用DTA时，如果材料的相应DTA曲线具有结晶放热过程(T_x)，则可将此材料归类为非晶。如果相同的曲线在低于T_x的温度还具有吸热过程(T_g)，就可以认为由玻璃相组成。如果材料的DTA曲线不含这些过程，则认为含有晶相。

差热分析(DTA)可以利用以下方法执行。使用-140+170目大小的颗粒(即，在筛孔尺寸105微米和筛孔尺寸90微米的筛子之间收集的颗粒)进行DTA测试(使用的仪器例如从德国Selb的NetzschInstruments获得，商品名称为“NETZSCH STA 409DTA/TGA”)。将一定数量的每个筛分样品(通常约400毫克(mg))置于100微升的Al₂O₃样品支架中。每个样品在静态空气下以10℃/分的速率从室温(约25℃)加热到1100℃。

使用粉末X射线衍射，即XRD(使用X射线衍射仪，例如由Philips，Mahwah，NJ制造的商品名称为PHILIPS XRG 3100的仪器，利用波长1.54050埃的铜Kα1放射线)，通过将晶体材料的XRD曲线中存在的峰与JCPDS(Joint Committee on Powder DiffractionStandards)数据库(由International Center for Diffraction Data出版)提供的晶相XRD图案对比，可以确定材料中存在的物相。此外，XRD可以用于定性地确定物相类型。出现宽的漫散强度峰被认为是材料具有非晶性质。同时存在宽峰和明确峰被认为是玻璃基体中存在晶体物质。

通常，陶瓷颗粒是按照预定形状和预定尺寸制造的，因此不再需要减小尺寸。但是，如果需要减小尺寸，则这种减小可以通过，例如，本领域内公知的破碎和/或粉碎技术实现。利用本领域内公知的破碎和/或粉碎技术可以将这些颗粒变成更小的碎片，这些技术包括滚压破碎、颚式破碎、锤式粉碎、球磨、喷射研磨、冲挤式研磨，等等。在一些情况下，需要两个或多个破碎步骤。第一破碎步骤可以包括将这些较大的团块或大块破碎，形成较小的碎片。完成这些大块的破碎可以使用锤式粉碎机、冲挤式研磨机或颚式破碎机。接着，可以随后再将这些较小的碎片破碎，得到所需的粒度分布。为了得到所需的粒度分布(有时称为颗粒尺寸或粒级)，可能需要执行多个破碎步骤。一般地，将破碎条件优化，以得到所需的颗粒形状和粒度分布。对于得到的不是所需尺寸的颗粒，如果它们太大，可以再次破碎，或者如果它们太小，则回收并用作原料重新熔化。

包含玻璃的陶瓷颗粒或者包含玻璃陶瓷的颗粒，其形状取决于，例如，陶瓷的成分和/或显微组织、冷却时所处的几何形状，以及陶瓷破碎的方式(即，所用的破碎技术)。一般地，当优选块状时，可以使用更多能量以达到这个形状。相反，当优选尖锐形状时，可以使用较小能量达到此形状。也可以改变破碎技术以得到所需的不同形状。对于一些颗粒，通常需要平均形状比为1∶1到5∶1，并且在一些实施例中是1.25∶1到3∶1，甚至是1.5∶1到2.5∶1。

根据本发明实施例制造的玻璃颗粒可以聚合，得到尺寸没有限制的产品。这可以通过在高于玻璃转变温度的温度下执行聚合步骤实现。聚合步骤本质上是由两个或多个较小的颗粒形成尺寸较大的颗粒。例如，从图10可以看出，根据本发明制造的玻璃在明显结晶出现(T_x)之前经历了玻璃转变(T_g)，证据是在比放热(T_x)低的温度下存在吸热(T_g)。例如，可以将玻璃颗粒加热到T_g以上，使玻璃颗粒聚合形成所需形状，然后将聚合的形状冷却。聚合所用的温度和压力取决于，例如，玻璃的成分和所获得材料的所需密度。该温度将高于玻璃转变温度。在某些实施例中，加热是在约850℃到约1100℃的范围内(在一些实施例中是900℃到1000℃)的至少一个温度下进行的。通常，在聚合过程中对玻璃加压(例如，大于0到1GPa或更高)，以便帮助玻璃聚合。在一个实施例中，将一定量的玻璃颗粒装在模具中，并在高于玻璃转变的温度下进行热压，其中玻璃的粘性流动导致其聚合成较大制品。典型聚合技术的例子包括热压、热等静压、热挤压、热锻，等等(例如，烧结、等离子辅助烧结)。通常，在进一步热处理之前需要将得到的聚合体冷却。在热处理之后，如果需要，可以将聚合体破碎成较小的粒度或所需的粒度分布。

玻璃的聚合也可以通过不同方法完成，包括无压或加压烧结。

一般地，热处理可以按多种方式的任一种进行，包括本领域中将玻璃热处理形成玻璃陶瓷的那些公知方法。热处理可以一批批地进行，例如，使用电阻加热炉、感应加热炉或气体加热炉进行。另外，例如，热处理(或其一部分)可以连续进行，例如，使用回转窑、流化床炉或摆式窑。对于回转窑或摆式窑，材料通常直接输送到在高温下工作的窑炉内。对于流化床炉，待热处理的玻璃通常悬浮在气体中(例如，空气、惰性气体或还原气体)。在高温下的时间可以从几秒钟(在一些实施例中甚至小于5秒)到数分钟到几小时。温度通常从非晶材料的T_x到1600℃，更典型的从900℃到1600℃，并且在一些实施例中，从1200℃到1500℃。按多个步骤执行一些热处理(例如，一个是形核，另一个晶粒长大，其中在晶粒长大步骤中还通常出现致密化)也在本发明的范围内。当进行多步骤热处理时，通常需要控制形核和晶粒长大速率之一或二者都控制。一般地，在大多数陶瓷加工操作过程中，需要得到最大致密化而不没有明显的晶粒长大。虽然不想被理论束缚，一般地，在陶瓷工艺中可以相信，较大的晶粒尺寸导致较差的力学性能，而较细小的平均晶粒尺寸导致力学性能提高(例如，较高的强度和较高的硬度)。特别是，非常希望制造的陶瓷的密度至少是理论密度的90％、95％、97％、98％、99％或者甚至至少是100％，其中平均晶粒尺寸小于0.15微米，或者甚至小于0.1微米。

在本发明的一些实施例中，玻璃或者包含玻璃的陶瓷可以在热处理之前退火。在这些情况下，退火通常是在低于玻璃T_x的温度下进行几秒钟到几小时或者几天的时间。典型的退火时间小于3小时，或者甚至小于1小时。可以选择的是，退火可以在除了空气以外的气氛中进行。此外，热处理的不同阶段(即，形核步骤和晶粒长大步骤)可以在不同气氛下进行。可以相信，本发明的玻璃的T_g和T_x以及T_x-T_g根据热处理过程中所用的气氛而变。

本领域的一般技术人员可以使用本领域内公知的技术从时间-温度-转变(TTT)研究中确定恰当的条件。本领域的一般技术人员在阅读本发明内容之后将能做出用于制造本发明玻璃陶瓷的玻璃TTT曲线，确定恰当的形核和/或晶粒长大条件，从而制造根据本发明的玻璃陶瓷。

执行热处理时可以通过，例如，将材料直接输送到高温的炉子中。另外，例如，可以将材料输送到温度很低(例如，室温)的炉子中，然后按预定的加热速率加热到所需温度。在除了空气以外的气氛中进行热处理也在本发明范围内。在一些情况下，可能非常需要在还原气氛中进行热处理。而且，例如，可能希望热处理在气压下进行，例如，在热等静压机或在气压炉中进行。虽然不想被理论束缚，但可以相信，气氛可以影响玻璃或玻璃陶瓷中一些成分的氧化状态。这种氧化状态的改变能造成玻璃和玻璃陶瓷的颜色变化。另外，形核和结晶步骤也受气氛影响(例如，气氛可以影响玻璃中一些元素的原子迁移率)。

通常，玻璃陶瓷比形成它们的玻璃强度高。因此，材料的强度可以调节，例如，通过玻璃转变成晶体陶瓷相的程度进行调节。可供选择的是，或者此外，材料的强度也可以受到(例如)形成的形核点数量的影响，这可以相应地用于影响晶相的晶粒数量以及相应的晶粒尺寸。对于形成玻璃陶瓷的其它细节请参见，例如，Glass-Ceramics，P.W.McMillan，Academic Press，Inc.，第二版，1979。

与很多其它类型的陶瓷工艺(例如，将煅烧材料烧结成致密的烧结陶瓷材料)相比，在玻璃结晶形成玻璃陶瓷的过程中存在很小的收缩(通常，收缩体积小于30％，在一些实施例中，体积小于20％、10％、5％或甚至小于3％)。实际收缩量取决于，例如，玻璃成分、热处理时间、热处理温度、热处理压力、结晶的玻璃密度、所形成的晶相相对数量、结晶程度。收缩量可以利用本领域公知的传统技术测量，包括热膨胀仪法、阿基米德法，或者在热处理前后测量材料的尺寸。在一些情况下，热处理过程可能造成挥发性元素的一定程度挥发。

例如，在这里所述的一些典型玻璃的热处理过程中，在高于900℃的温度下可以发生相的形成，例如La₂Zr₂O₇，以及如果存在ZrO₂，是立方/四方ZrO₂，在一些情况下是单斜相ZrO₂。虽然不想被理论束缚，但可以相信，与氧化锆相关的相是从玻璃中形核的第一个物相。Al₂O₃、ReAlO₃(其中Re是至少一种稀土阳离子)、ReAl₁₁O₁₈、Re₃Al₅O₁₂、Y₃Al₅O₁₂等相的形成，相信一般出现在925℃以上的温度下。通常，在此形核步骤中晶体尺寸在纳米数量级。例如，已经观察到小到10-15纳米的晶体。对于至少一些实施例，在约1300℃下热处理约1小时达到完全结晶。一般地，每个形核步骤和晶粒长大步骤的热处理时间可以从几秒钟(在一些实施例中甚至小于5秒)到几分钟到1小时或更长。

根据ASTM标准E112-96(“Standard Test Methods forDetermining Average Grain Size”)，利用线截法可以确定平均晶粒尺寸。将样品镶在镶样树脂(例如，从Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名称为“TRANSOPTIC POWDER”)中，通常是在直径约2.5cm、高约1.9cm的树脂圆柱中。使用抛光机(例如，从Buehler，LakeBluff，IL得到的商品名称为“ECOMET3”)利用传统的抛光技术制备镶样部分。样品用金刚石轮抛光约3分钟，再用45、30、15、9、3和1微米抛光膏每种抛光5分钟。对镶嵌和抛光的样品溅射上一薄层金-钯，并用扫描电镜(例如，来自JEOL，Peabody，MA的ModelJSM 840A)观察。按如下所述使用样品中看到的组织的典型背散射电子(BSE)数字照片确定平均晶粒尺寸。对与划过数字照片的单位长度随机直线相交的晶粒数量(N_L)计数，由此数量利用以下方程确定平均晶粒尺寸：

平均晶粒尺寸＝1.5/N_LM

式中，N_L是与单位长度直线相交的晶粒数量，M是数字照片的放大倍数。

在另一个方面，本发明提供的玻璃陶瓷可以包括至少1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或者甚至100％(体积百分数)的晶体，其中晶粒的平均尺寸小于1微米。在另一个方面中，本发明提供的玻璃陶瓷包括至少1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或者甚至100％(体积百分数)的晶体，其中晶粒的平均尺寸小于0.5微米。在另一个方面中，本发明提供的玻璃陶瓷包括至少1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或者甚至100％(体积百分数)的晶体，其中晶粒的平均尺寸小于0.3微米。在另一个方面中，本发明提供的玻璃陶瓷包括至少1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或者甚至100％(体积百分数)的晶体，其中晶粒的平均尺寸小于0.15微米。

在本发明提供的玻璃陶瓷中可以存在的晶相的例子包括：氧化铝(例如，α氧化铝和过渡型氧化铝)、REO(例如，La₂O₃)、Y₂O₃、MgO、一种或多种其它金属氧化物(例如，BaO、CaO、Cr₂O₃、CoO、Fe₂O₃、GeO₂、Li₂O、MnO、NiO、Na₂O、P₂O₅、SG₂O₃、SiO₂、SrO、TeO₂、TiO₂、V₂O₃、ZnO、HfO₂、ZrO₂(如，立方ZrO₂和四方ZrO₂))，以及复式金属氧化物(包括复式Al₂O₃·金属氧化物(如，复式Al₂O₃·REO)、复式Al₂O₃金属氧化物(如，复式Al₂O₃·REO(如，ReAlO₃(如，GdAlO₃LaAlO₃)、ReAl₁₁O₁₈(如，LaAl₁₁O₁₈)和Re₃Al₅O₁₂(如，Dy₃Al₅O₁₂))、复式Al₂O₃·Y₂O₃(如，Y₃Al₅O₁₂)和复式ZrO₂·REO(如，La₂Zr₂O₇)以及它们的组合)。通常，根据本发明的陶瓷没有共晶组织特征。

本发明的范围还包括将复式Al₂O₃·金属氧化物(如，复式Al₂O₃·REO和/或复式Al₂O₃·Y₂O₃(如，表现出石榴石结构的铝酸钇)中的一部分铝阳离子替换为其它阳离子，例如复式Al₂O₃·Y₂O₃中的一部分铝离子可被替换为从下面组中选择的至少一种元素的阳离子：Cr、Ti、Sc、Fe、Mg、Ca、Si、Co及其组合。例如，复式Al₂O₃·Y₂O₃(中的一部分Y阳离子可以替换为从下面组中选择的至少一种元素的阳离子：Ce、Dy、Er、Eu、Gd、Ho、La、Lu、Nd、Pr、Sm、Th、Tm、Yb、Fe、Ti、Mn、V、Cr、Co、Ni、Cu、Mg、Ca、Sr及其组合。此外，例如，复式Al₂O₃·REO中的一部分稀土元素的阳离子可以替换为从下面组中选择的至少一种元素的阳离子：Y、Fe、Ti、Mn、V、Cr、Co、Ni、Cu、Mg、Ca、Sr及其组合。如上所述替换阳离子可以影响陶瓷的性能(例如，硬度、韧性、强度、热导率等等)。

由非晶热处理得到根据本发明实施例的玻璃陶瓷的晶体具有，例如，针状等轴、柱状或扁平条状特征。

由本发明方法制造的一些示例性玻璃和玻璃陶瓷，以及用于制造这些玻璃的熔体，分别基于玻璃、玻璃陶瓷或熔体的总重量，包括重量百分数为至少75％的Al₂O₃(在一些实施例中，至少为80％、85％或者甚至至少90％；在一些实施例中，在75％到90％的范围内)，重量百分数至少为0.1％的La₂O₃(在一些实施例中，至少1％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％或者23.9％；在一些实施例中，在10％到23.9％的范围内或15％到23.9％的范围内)，重量百分数为至少1％的Y₂O₃(在一些实施例中，至少5％、至少10％、至少15％、至少20％或者甚至是24.8％；在一些实施例中，在10％到24.8％、15％到24.8％的范围内)，以及重量百分数为至少0.1％的MgO(在一些实施例中，至少1％、至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、至少6％、至少7％或者甚至是8％；在一些实施例中，在0.1％到8％或0.1％到5％或0.1％到2％的范围内)。

由本发明方法制造的一些示例性玻璃和玻璃陶瓷，以及用于制造这些玻璃的熔体，分别基于玻璃、玻璃陶瓷或熔体的总重量，包括重量百分数为至少75％的Al₂O₃(在一些实施例中，至少80％、85％或者甚至至少90％；在一些实施例中，在75％到90％的范围内)，重量百分数至少1％的Y₂O₃(在一些实施例中，至少5％、至少10％、至少15％、至少20％或者甚至是25％；在一些实施例中，在10％到25％、15％到25％的范围内)。

由本发明方法制造的一些示例性玻璃和玻璃陶瓷，以及用于制造这些玻璃的熔体，分别基于玻璃、玻璃陶瓷或熔体的总重量，包括重量百分数为至少75％的Al₂O₃(在一些实施例中，至少80％、85％或者甚至至少90％)，重量百分数为至少10％的Y₂O₃(在一些实施例中，至少15％、20％或者甚至至少25％)。

由本发明方法制造的一些示例性玻璃和玻璃陶瓷，以及用于制造这些玻璃的熔体，分别基于玻璃、玻璃陶瓷或熔体的总重量，包括重量百分数为至少75％的Al₂O₃(在一些实施例中，至少80％或者甚至至少85％)，重量百分数在0到25％范围内的La₂O₃(在一些实施例中，0到10％或者甚至是0到5％)，重量百分数在5％到25％范围内的Y₂O₃(在一些实施例中，5％到20％或者甚至是10％到20％)，重量百分数在0到8％范围内的MgO(在一些实施例中，0到4％或者甚至是0到2％)。

由本发明方法制造的一些示例性玻璃和玻璃陶瓷，以及用于制造这些玻璃的熔体，分别基于玻璃、玻璃陶瓷或熔体的总重量，包括重量百分数为至少75％的Al₂O₃(在一些实施例中，至少80％、85％或者甚至至少90％)，以及重量百分数达到10％的SiO₂(在一些实施例中，在0.5％到5％、0.5％到2％或0.5％到1％的范围内)。

由本发明方法制造的一些示例性玻璃和玻璃陶瓷，以及用于制造这些玻璃的熔体包括ZrO₂和/或HfO₂，分别基于玻璃、玻璃陶瓷或熔体的总重量，ZrO₂和/或HfO₂的重量百分数可以是至少5％、10％、15％或者甚至是至少20％。

可以应用于本发明方法的其它玻璃成分包括那些在以下申请中所披露的：2001年8月2日提交、现在被放弃的美国专利申请No.09/922526、09/922527、09/922528和09/922530，每个都在2002年8月2日提交的10/211597、10/211638、10/211629、10/211598、10/211630、10/211639、10/211034、10/211044、10/211628、10/211491、10/211640、10/211684，以及在同一天提交的申请10/358910、10/358708、10/358855、10/358765。

根据本发明方法使用的一些玻璃可以具有，例如，在约750℃到约950℃范围内的T_g。

玻璃和玻璃陶瓷的平均硬度可以按如下方式测定。将部分材料镶在镶样树脂(例如，从Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名称为“TRANSOPTIC POWDER”)中，通常是在直径约2.5cm、高约1.9cm的树脂圆柱中。使用抛光机(例如，从Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名称为“ECOMET3”)利用传统的抛光技术制备镶样部分。样品用金刚石轮抛光约3分钟，再用45、30、15、9、3和1微米抛光膏每种抛光5分钟。使用装有维氏压头的传统显微硬度计(例如，从日本东京Mitutoyo Corporation得到的商品名称为“MITUTOYOMVK-VL”)在100克加压载荷下测量显微硬度。显微硬度测量是根据ASTM Test Method E384(Test Methods for Microhardness forMaterials(1991))中说明的准则进行的。

在本发明方法中使用的一些玻璃的平均硬度例如至少为5GPa(更希望的是，至少6GPa、7GPa、8GPa或9GPa；通常在约5GPa到约10GPa范围内)，本发明制造的玻璃陶瓷的硬度至少为5GPa(更希望的是，至少6GPa、7GPa、8GPa、9GPa、10GPa、11GPa、12GPa、13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa或18GPa(或更高)；通常在约5GPa到约18GPa范围内)。本发明制造的磨粒的平均硬度至少为15GPa，在一些实施例中，至少16GPa、至少17GPa或者甚至是至少18GPa。

在本发明方法中使用的一些玻璃的热膨胀系数例如在至少25℃到约900℃的温度范围内为约5×10^-6/K到约11×10^-6/K。

通常，并且优选地，本发明制造的陶瓷的(真)密度，有时称为比重，通常至少是理论密度的70％。更加优选地，本发明制造的玻璃和玻璃陶瓷的(真)密度至少是理论密度的75％、80％、85％、90％、95％，96％、97％、98％、99％、99.5％或者甚至是100％。根据本发明制造的磨粒的密度至少是理论密度的85％、90％、92％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％或者甚至是100％。

使用根据本发明制造的含有玻璃和玻璃陶瓷的颗粒作为填料或增强材料可以用于生产制品。例如，本发明的颗粒可以在复合材料(例如，陶瓷、金属或聚合物(热固性或热塑性))中用作填料或增强材料。虽然用于制造复合材料的颗粒尺寸、形状和数量可以取决于，例如，特定的基体材料和所述复合材料的用途，但颗粒的尺寸通常在约0.1到1500微米的范围内，更典型的是1到500微米，优选的是2到100微米。对于在聚合物中的应用，颗粒的数量优选的是约0.5％到约75％(重量百分数)，更优选的是约1％到约50％(重量百分数)。热固性聚合物的例子包括：酚醛树脂、三聚氰胺、尿素甲醛、丙烯酸酯、环氧树脂、氨基甲酸酯，等等。热塑性聚合物的例子包括：尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚酯、聚酰胺，等等。

用于增强聚合物材料(即，根据本发明方法制造的玻璃和玻璃陶瓷颗粒分散在聚合物中)的例子包括防护涂层，例如，应用于水泥、家具、地板、公路、木材、类木材材料、陶瓷，等等，以及防滑涂层和注塑成形塑料零件和部件。

根据本发明方法制造的磨粒一般包括晶体陶瓷(例如，体积百分数至少75％、80％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％或甚至100％的晶体陶瓷)。在另一个方面，本发明提供粒度分布从细到粗的多种颗粒，其中多种颗粒中的至少一部分是根据本发明的磨粒。在另一个方面，根据本发明实施例的磨粒一般包括玻璃陶瓷(例如，体积百分数至少75％、80％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％或甚至100％)。

使用本领域公知的技术可以将磨粒筛分和分级，包括使用工业认可的分级标准，例如ANSI(Americal National Standard Institute)、FEPA(Federation Europeenne des Fabricants de Products Abrasifs)和JIS(Japanese Industrial Standard)。但是，由于制造的陶瓷颗粒可能已经具有窄的粒度分布(例如，本质上所有颗粒可以具有相同尺寸)，因此分级不是得到所需粒度分布所必需的。制造不同尺寸和/或形状的陶瓷颗粒(例如，给定模具的模具孔或空腔可以具有不同的孔或空腔和/或形状)也在本发明范围内，这可以提供较宽的粒度分布。

磨粒可以使用宽范围的粒度，通常是从约0.1到约5000微米的范围，更典型的是从约1到约2000微米，优选地从约5到约1500微米，更优选地从约100到1500微米。

在给定的粒度分布中，将是一个从粗颗粒到细颗粒的粒度范围。在磨料领域中，此范围有时称为“粗”、“控制”和“细”分数。根据工业接受的分级标准分级的磨粒具有在数字极限范围内每个名义粒级的粒度分布。这些工业接受的分级标准包括那些公知的，例如，Americal National Standard Institute，Inc.(ASNI)标准、Federation ofEuropean Producers of Abrasive Products(FEPA)标准和JapaneseIndustrial Standard(JIS)标准。ANSI粒级规格(即，规定的名义粒级)包括：ANSI4、ANSI6、ANSI8、ANSI16、ANSI24、ANSI36、ANSI40、ANSI50、ANSI60、ANSI80、ANSI100、ANSI120、ANSI150、ANSI180、ANSI220、ANSI240、ANSI280、ANSI320、ANSI360、ANSI400和ANSI600。FEPA粒级规格包括：P8、P12、P16、P24、P36、P40、P50、P60、P80、P100、P120、P150、P180、P220、P320、P400、P500、P600、P800、P1000和P1200。JIS粒级规格包括：JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000和JIS10000。

破碎和筛分之后，通常得到多个不同的磨料粒度分布或粒级。这些粒级可能不满足特定时间制造商或供应商的需要。为了减少库存，可以回收不需要的粒级，返回到熔体中形成玻璃。此回收可以在破碎步骤之后进行，此时颗粒尚处于未筛分成特定粒度分布的大块或小碎片状态(有时称为“细粉”)。

在另一个方面，本发明提供磨料团粒，每个团粒包括用粘结剂结合在一起的、本发明制造的多个磨粒。在另一个方面，本发明提供包括粘结剂和多个磨粒的磨具(例如，涂附磨具、结合磨具(包括瓷、树脂和金属结合的磨轮、切割轮、镶嵌块、镗磨油石)、无纺布磨具和磨刷)，其中至少一部分研磨颗粒是根据本发明制造的磨粒(包括团聚的磨粒)。制造这些磨具以及使用这些磨具的方法是本领域一般技术人员公知的。并且，根据本发明制造的磨粒可以应用于使用磨粒的研磨应用中，例如，研磨剂的膏(如，抛光剂)、研磨介质、喷砂介质、振动球磨介质，等等。

涂附磨具一般包括背衬、磨粒以及至少一种粘结剂，粘结剂用于将磨粒附着在背衬上。背衬可以是任何适合的材料，包括布、聚合物薄膜、纤维、无纺布网、纸及其组合以及它们的经处理形式。粘结剂可以是任何适合的粘结剂，包括无机和有机的粘结剂(包括可热固化树脂和可辐射固化树脂)。磨粒存在于涂附磨具的一层或两层中。

涂附磨具的一个例子表示在图1中。参看图1，涂附磨具1具有背衬(基材)2和磨料层3。磨料层3包括根据本发明方法生产的磨粒4，磨粒4通过底胶(make coat)5和底漆(size coat)6固定在背衬2的主表面上。在一些情况下还使用面漆(未图示)。

结合磨具通常包括通过有机、金属或陶瓷粘结剂保持在一起的磨粒有形块体。这种有形块体可以是，例如，轮的形式，如研磨轮或切割轮。研磨轮的直径通常约1cm到约1米，切割轮的直径约1cm到80cm以上(更典型的是3cm到约50cm)。切割轮的厚度通常约0.5mm到约5cm，更典型的是约0.5mm到约2cm。有形块体也可以是，例如，镗磨油石、节块、镶嵌块、盘(如，双盘磨具)或其它传统结合的耐磨形状。基于结合磨具的总体积，结合磨具通常包括体积百分数约3-50％的粘结材料，体积百分数约30-90％的磨粒(或者磨粒混合物)，体积百分数高达50％的添加剂(包括研磨助剂)以及体积百分数高达70％的孔。

图2表示一个典型的研磨轮。参看图2，表示研磨轮10，它包括根据本发明方法制造的磨粒11，成形为轮并装在毂12上。

无纺布磨具通常包括开孔的柔软聚合物丝结构，根据本发明制造的磨粒分布在整个结构中并通过有机粘结剂结合在其中。丝的例子包括聚酯纤维、聚酰胺纤维、芳族聚酰胺纤维。一种示例性的无纺布磨具表示在图3中。参看图3，表示一种典型的无纺布磨具的示意图(放大约100倍)，其中包括作为基体的纤维垫50，根据本发明的磨粒52通过粘结剂54粘结在上面。

有用的研磨刷包括具有多个刷毛单元和背衬的那些制品(参见，例如，美国专利No.5427595(Pih1等人)、5443906(Pih1等人)、5679067(Johnson等人)以及5903951(Inota等人))。希望这些研磨刷的制造是通过聚合物和磨粒的混合物注射成形。

制造磨具的适合的有机粘结剂包括热固性有机聚合物。适合的热固性有机聚合物包括酚醛树脂、尿素甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、具有侧α，β-未饱和羰基的聚酰胺塑料树脂、环氧树脂、丙烯酸聚氨酯、丙烯酸环氧树脂及其组合。粘结剂和/或磨粒中还可以包括添加剂，例如纤维、润滑剂、润湿剂、触变剂、表面活性剂、颜料、染料、抗静电剂(例如，炭黑、氧化钒、石墨，等等)、偶联剂(例如，硅烷、钛酸盐、锆铝酸盐，等等)、增塑剂、悬浮剂，等等。选择这些可选添加剂是为了提供所需性能。偶联剂能提高对磨粒和/或填料的粘附力。可对粘结剂的化学成分进行热固化、放射固化或它们的组合。关于粘结剂化学的其它细节请参见美国专利No.4588419(Caul等人)、4751138(Tumey等人)以及5436063(Follett等人)。

更特别地关注陶瓷结合磨料，表现出非晶结构并且通常是硬的陶瓷结合材料是本领域公知的。在一些情况下，陶瓷结合材料包括晶相。根据本发明制造的结合的、瓷化磨具可以是轮(包括切割轮)的形状、镗磨油石、镶嵌块或其它传统结合磨料形状。在一些实施例中，根据本发明制造的陶瓷结合磨具是研磨轮的形式。

用于形成陶瓷结合材料的金属氧化物的例子包括：二氧化硅、硅酸盐、氧化铝、苏打、氧化钙、氧化钾、氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化锂、氧化镁、氧化硼、硅酸铝、硼硅酸盐玻璃、硅酸锂铝以及它们的组合，等等。通常，陶瓷结合材料可以由包括10％到100％玻璃粉的成分制成，但更典型的成分包括20％到80％玻璃粉，或者30％到70％玻璃粉。陶瓷结合材料的其余部分是非玻璃料物质。另外，陶瓷粘结剂可以从含有非玻璃料的成分得到。陶瓷结合材料通常的熟化温度在约700℃到约1500℃范围内，经常在约800℃到约1300℃范围内，有时在约900℃到约1200℃范围内，或者甚至在约950℃到约1100℃范围内。结合熟化的实际温度取决于，例如，特定的结合化学。

在一些实施例中，陶瓷结合材料包括那些含有二氧化硅、氧化铝(优选的氧化铝重量百分数为至少10％)，以及氧化硼(优选的氧化硼重量百分数为至少10％)的材料。在大多数情况下，陶瓷结合材料还包括碱金属氧化物(例如，Na₂O或K₂O)(在一些情况下，碱金属氧化物的重量百分数为至少10％)。

粘结剂材料也可以含有填料或研磨助剂，通常以颗粒的形式。通常，颗粒材料是无机材料。本发明有用的填料的例子包括：金属碳酸盐(如，碳酸钙(如，白垩、方解石、泥灰岩、石灰华、大理石和石灰石)、碳酸钙镁、碳酸钠、碳酸镁)、二氧化硅(如，石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、硅酸盐(如，滑石、粘土(蒙脱石)、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、铝硅酸钠、硅酸钠)、金属硫酸盐(如，硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸铝钠、硫酸铝)、石膏、蛭石、木屑、三水合铝、炭黑、金属氧化物(如，氧化钙(石灰)、氧化铝、二氧化钛)以及金属亚硫酸盐(如，亚硫酸钙)。

一般地，添加研磨助剂增加磨具使用寿命。研磨助剂是对磨损的化学和物理过程有明显作用的物质，将使性能提高。虽然不想被理论束缚，但可以相信，研磨助剂将(a)减小磨粒与被研磨工件之间的摩擦，(b)防止磨粒被“盖帽”(即，防止金属颗粒焊到磨粒顶部)，或者至少减小磨粒被盖帽的趋势，(c)减小磨粒与工件之间的界面温度，或者(d)减小研磨力。

研磨助剂包括很多不同的物质并且可以是无机基的或有机基的物质。研磨助剂的化学物质的例子包括：蜡、有机卤化物、卤化物盐和金属及其合金。有机卤化物通常在研磨过程中分解并释放出卤素的酸或气态卤化物。这些物质的例子包括氯化蜡，如四氯萘、五氯萘和聚氯乙烯。卤化物盐包括氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾以及氯化镁。金属的例子包括：锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛。其它各种各样的研磨助剂包括：硫、有机硫化合物、石墨和金属硫化物。使用不同研磨助剂的组合也在本发明范围内，并且在一些情况下这可以得到增强效应。

研磨助剂在涂附磨具和结合磨具中特别有用。在涂附磨具中，研磨助剂通常应用于面漆(supersize coat)，施加在磨粒表面。但有时，研磨助剂也被加入到底漆中。通常，涂附磨具中使用的研磨助剂的数量为约50-300g/m²(优选的是约80-160g/m²)。在陶瓷结合磨具中，研磨助剂通常浸到磨具的孔隙中。

磨具可以含有100％的本发明磨粒，或者将该磨粒与其它磨粒和/或稀释颗粒混合成的掺混物。但是，在磨具的磨粒中，重量百分数至少2％，优选的至少5％，更优选的约30-100％是根据本发明制造的磨粒。在一些情况下，根据本发明制造的磨粒可以与其它磨粒和/或稀释颗粒混合，重量比为5％∶75％，约25％∶75％，约40％∶60％，或者约50％∶50％(即，重量相等)。适合的传统磨粒的例子包括熔融氧化铝(包括熔融白刚玉、热处理氧化铝和熔融棕刚玉)、碳化硅、碳化硼、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆以及由溶胶-凝胶得到的磨粒，等等。由溶胶-凝胶得到的磨粒可以是有晶种的或无晶种的。同样地，由溶胶-凝胶得到的磨粒可以是随机形状或具有与其相关的形状，例如棒状或三角形。溶胶-凝胶磨粒的例子包括以下专利中披露的那些：美国专利No.4314827(Leitheiser等人)、4518397(Leitheiser等人)、4623364(Cottringer等人)、4744802(Schwabel)、4770671(Monroe等人)、4881951(Wood等人)、5011508(Wald等人)、5090968(Pellow)、5139978(Wood)、5201916(Berg等人)、5227104(Bauer)、5366523(Rowenhorst等人)、5429647(Larmie)、5498269(Larmie)、5551963(Larmie)。使用氧化铝粉作为原料来源制造烧结氧化铝磨粒的其它细节可以参见，例如，美国专利No.5259147(Falz)、5593467(Monroe)和5665127(Moltgen)。与熔融磨粒有关的其它细节请参见，例如，美国专利No.1161620(Coulter)、1192709(Tone)、1247337(Saunders等人)、1268533(Allen)和2424645(Baumann等人)、3891408(Rowse等人)、3781172(Pett等人)、3893826(Quinan等人)、4126429(Watson)、3781172(Pett等人)、3893826(Quinan等人)、4126429(Watson)、4457767(Poon等人)、5023212(Dubot等人)、5143522(Gibson等人)以及5336280(Dubots等人)，以及美国专利申请No.09/495978、09/496422、09/946638以及09/496713，每个都在2000年2月2日提交；以及09/618876、09/618879、09/619106、09/619191、09/619192、09/619215、09/619289、09/619563、09/619729、09/619744和09/620262，每个都在2000年7月19日提交；2000年11月2日提交的09/704843以及2001年1月30日提交的09/772730。与陶瓷磨粒有关的其它细节请参见，例如，美国专利申请No.09/922526、09/922527、09/922528、09/922530，它们于2001年8月2日提交，现在已被放弃；10/211597、10/211638、10/211629、10/211598、10/211630、10/211639、10/211034、10/211044、10/211628、10/211491、10/211640、10/211684，每个都在2002年8月2日提交；以及与本申请同一天提交的10/358910、10/358708、10/358855、10/358765。在一些情况下，与包含100％任一种磨粒的磨具相比，用磨粒的混合物可以制成研磨性能提高的磨具。

如果存在磨粒的混合物，则形成混合物的磨粒类型可以是相同尺寸的。另外，磨粒类型可以具有不同粒度。例如，较大尺寸的磨粒可以是根据本发明制造的磨粒，较小尺寸的颗粒可以另一种磨粒类型。相反，例如，较小尺寸磨粒可以根据本发明制造的磨粒，而较大尺寸的颗粒可以是另一种磨粒类型。

适合的稀释颗粒的例子包括：大理石、石膏、燧石、二氧化硅、氧化铁、硅酸铝、玻璃(包括玻璃泡和玻璃珠)、氧化铝泡、氧化铝珠和稀释团粒。根据本发明的磨粒也可以结合在磨料团粒中或与之混合。磨料团粒通常包括多个磨粒、粘结剂和可选择的添加剂。粘结剂可以是有机和/或无机的。磨料团粒可以是随机的形状，或者具有与之相关的预定形状。磨料团粒通常的粒度范围为约100到约5000微米，通常约250到约2500微米。与磨料团粒有关的其它细节可以参见，例如，美国专利No.4311489(Kressner)、4652275(Bloecher等人)、4799939(Bloecher等人)、5549962(Holmes等人)、5975988(Christianson)，以及美国专利申请No.09/688444和09/688484，2000年10月16日提交，09/688444、09/688484和09/688486，它们均于2000年10月16日提交；以及09/971899、09/972315和09/972316，它们均于2001年10月5日提交。

磨粒可以均匀分布在磨具中，或者聚集在磨具上选定的区域或部分。例如，在涂附磨具中可以有两层磨粒。第一层包括除了根据本发明制造的磨粒以外的磨粒，第二层(最外层)包括根据本发明制造的磨粒。同样地，在结合磨具中，研磨轮可以有两个明显不同的部分。最外部分可以包括根据本发明制造的磨粒，而最内部分没有。另外，根据本发明制造的磨粒可以均匀分布在整个结合磨具中。

与涂附磨具有关的进一步细节请参见，例如，美国专利No.4734104(Broberg)、4737163(Larkey)、5203884(Buchanan等人)、5152917(Pieper等人)、5378251(Culler等人)、5417726(Stout等人)、5436063(Follett等人)、5496386(Broberg等人)、5609706(Benedict等人)、5520711(Helmin)、5954844(Law等人)、5961674(Gagliardi等人)、5975988(Christianson)。与结合磨具有关的进一步细节请参见，例如，美国专利No.4543107(Rue)、4741743(Narayanan等人)、4800685(Haynes等人)、4898597(Hay等人)、4997461(Markhoff-Matheny等人)、5037453(Narayanan等人)、5110332(Narayanan等人)、5863308(Qi等人)。与陶瓷结合磨具有关的进一步细节请参见，例如，美国专利No.4543107(Rue)、4898597(Hay等人)、4997461(Markhoff-Matheny等人)、5094672(Giles Jr.等人)、5118326(Sheldon等人)、5131926(Sheldon等人)、5203886(Sheldon等人)、5282875(Wood等人)、5738696(Wu等人)、5863308(Qi)。与无纺布磨具有关的进一步细节请参见，例如，美国专利No.2958593(Hoover等人)。

本发明提供一种研磨表面的方法，所述方法包括将根据本发明制造的至少一个磨粒与工件表面接触；以及移动至少一个磨粒或者所接触的表面，用磨粒研磨所述表面的至少一部分。使用根据本发明制造的磨粒研磨的方法从粗加工(即，高压大数量去除)到抛光(例如，用涂附磨料带抛光医学植入物)，其中后者通常使用较细粒级(例如，ANSI220或更细)的磨粒进行。磨粒也可以用于精确研磨应用场合，例如，用陶瓷结合砂轮研磨凸轮轴。用于特殊研磨应用的磨粒尺寸，对于本领域一般技术人员是显然的。

使用根据本发明制造的磨粒研磨可以在干或湿的方式下进行。对于湿研磨，所用的液体可以按薄雾到完全浇注的方式提供。常用的液体的例子包括：水、水溶性油、有机润滑剂和乳状液。该液体可以用于减少与硬度有关的热量和/或作为润滑剂。液体中可以含有少量的添加剂，例如杀菌剂、防泡剂，等等。

根据本发明制造的磨粒可以应用于研磨工件，例如，金属铝、碳钢、低碳钢、工具钢、不锈钢、硬化钢、钛、玻璃、陶瓷、木材、类木材材料(例如，胶合板和颗粒板)、涂料、油漆表面、有机涂层表面，等等。在研磨过程中施加的力通常从约1kg到约100kg。

下面将通过以下的例子进一步解释本发明的优点和实施例，这些例子中使用的特定材料和数量，以及其它的条件和细节，不构成对本发明的过度限制。除非另作说明，所有的份数和百分数是基于重量的。除非另作说明，所有例子含有不明显数量的SiO₂、B₂O₃、P₂O₅、GeO₂、TeO₂、As₂O₃和V₂O₅。

实施例1

在250毫升氧化铝球磨筒(直径7.3cm)中装入50g混合粉(19.25g氧化铝粉(从Alcoa Industrial Chemicals，Bauxite，AR得到，商品名称为“A16SG”)，21.25g氧化镧粉(从Molycorp Inc.，MountainPass，CA得到，并在批量混合之前在700℃下煅烧6小时)，以及9.5g氧化锆粉(从Zirconia Sales，Inc.Marietta，GA得到，商品名称为“DK-2”))，75g异丙醇，以及200g氧化铝球磨介质(圆柱形，高度和直径都是0.635cm，99.9％氧化铝，从Coors，Golden CO得到的)。将聚乙烯瓶内的物质在每分钟60转(rpm)下球磨16小时。球磨之后，取出球磨介质，将料浆倒在温的(约75℃)玻璃(“PYREX”)盘上，使其干燥和冷却。通过在漆刷帮助下使其筛过20目筛(筛孔为850微米)，将干燥的混合物(饼)破碎。将得到的过筛的粒状粉在1400℃下在空气中加热30分钟，去除挥发性物质并使粉末团聚。

再将团聚的粉末装入石墨坩埚(空腔尺寸：内径1.35cm，深12.7cm，在长约60cm和直径1.587cm的石墨棒一端加工)，然后插入石墨管式炉。该管式炉相对水平面倾斜约30度。将炉子加热到2000℃。炉管中的气氛是流动的氩气。坩埚内的物料在炉子热区保持5分钟，同时不断转动石墨棒形成均匀熔体。熔化结束时，将石墨棒末端(即，坩埚)从炉子中拉出，并将其中的物料倒在一对钢辊上(长45cm，直径5.25cm)，该钢辊以约40rpm的速度沿相反方向旋转。打孔的连续环状钢模板(钢筛网，厚0.3mm，宽20cm，长90cm)具有底边宽2mm的多个小等边三角形空腔。孔彼此分开2mm，并相对彼此按直线方式排列。钢模板夹在两个辊之间，基本如图4和4a所示。在双辊的旋转带动下，连续环状钢筛网连续旋转。填充在模具的三角形空腔内的熔体凝固，形成等边三角形形状，底边宽度略小于2mm。

通过差热分析(DTA)确定得到的等边三角形形状的颗粒的相组成(玻璃/非晶/晶体)。如果相应的DTA曲线显示材料具有放热结晶峰(T_x)，则将材料归类为非晶。如果该曲线显示材料在低于T_x的温度还具有吸热峰(T_g)，则认为材料含有玻璃相。如果材料的DTA曲线没有这些峰，则认为含有晶相。

利用以下方法对实施例1成形的等边三角形颗粒进行差热分析(DTA)。使用从位于德国Selb的Netzsch Instruments得到的、商品名称为NETZSCH STA 409DTA/TGA的仪器进行DTA测试。使用铁锤将一部分成形的颗粒破碎并过筛，收集-140+170目大小的颗粒部分(即，在筛孔尺寸105微米和筛孔尺寸90微米的筛子之间收集的颗粒部分)。将一定数量的筛分样品(约350毫克)置于100微升的Al₂O₃样品支架中。将样品在静态空气下以10℃/分钟的速率从室温(约25℃)加热到1100℃。

样品的DTA曲线，如图10所示，如同曲线中的向下变化所表明的，在约854℃的温度下存在吸热过程。可以相信，此过程是由于玻璃材料的玻璃转变(T_g)造成的。同一材料在约932℃的温度下存在放热过程，如同曲线中的尖峰所表明的。可以相信，此过程是由于材料的结晶(T_x)造成的。因此，可以确定材料为玻璃态。

将玻璃态的成形颗粒在电加热炉中在1300℃热处理1小时进行结晶。使用光学显微镜观察得到的热处理后颗粒，发现其是不透明的(颗粒在热处理之前是透明的)。据信热处理后颗粒不透明是颗粒析晶的结果。非晶材料(包括玻璃材料)由于缺少诸如晶界之类的光散射中心通常是较为透明的，而晶体颗粒的不透明是由于晶界的光散射效应造成的。

利用粉末X射线衍射，即XRD(使用X射线衍射仪(从Philips，Mahwah，NJ得到的商品名称为PHILIPS XRG 3100)，利用波长1.54050埃的铜Kα1放射线)确定结晶颗粒中存在的相。通过对比晶体材料XRD曲线中存在的峰与JCPDS(Joint Committee on PowderDiffraction Standards)数据库(由International Center for DiffractionData出版)提供的晶相XRD图案，确定存在的物相。得到的晶体材料包括LaAlO₃、ZrO₂(立方、四方)、LaAl₁₁O₁₈和过渡型Al₂O₃相。

根据ASTM标准E112-96(“Standard Test Methods forDetermining Average Grain Size”)，利用线截法可以确定平均晶粒尺寸。将样品镶在镶样树脂(从Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名称为“TRANSOPTIC POWDER”)中，通常是在直径约2.5cm、高约1.9cm的树脂圆柱中。使用抛光机(从Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名称为“ECOMET3”)利用传统的抛光技术制备镶样部分。该样品用金刚石轮抛光约3分钟，再用45、30、15、9、3和1微米抛光膏每种抛光5分钟。用一薄层金-钯溅射该镶嵌和抛光的样品，并用扫描电镜(购自JEOL，Peabody，MA的Model JSM 840A)观察。使用样品中看到的组织的典型背散射电子(BSE)数字照片按如下所述确定平均晶粒尺寸。对与划过数字照片的单位长度随机直线相交的晶粒数量(N_L)计数，由此数量利用以下方程确定平均晶粒尺寸：

平均晶粒尺寸＝1.5/N_LM

式中，N_L是与单位长度直线相交的晶粒数量，M是数字照片的放大倍数。

热处理后材料的平均硬度可以按如下方式测定。将部分材料镶在镶样树脂(从Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名称为“TRANSOPTIC POWDER”)中，通常是在直径约2.5cm、高约1.9cm的树脂圆柱中。使用抛光机(从Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名称为“ECOMET3”)利用传统的抛光技术制备镶样部分。样品用金刚石轮抛光约3分钟，再用45、30、15、9、3和1微米抛光膏每种抛光5分钟。使用装有维氏压头的传统显微硬度计(从日本东京Mitutoyo Corporation得到的商品名称为“MITUTOYO MVK-VL”)在100克加压载荷下测量显微硬度。显微硬度测量是根据ASTM TestMethod E384Test(Methods for Microhardness for Materials(1991))中说明的准则进行的。

热处理后实施例1材料的平均硬度是17.5GPa，这是基于10个测量点的平均值。

实施例2

按如上所述的实施例1制备实施例2，但不同之处在于位于辊之间的筛网宽30cm，长90cm，厚0.5mm，等边三角形的底边宽3mm。模具上的三角形孔彼此相距2mm，并相对彼此排成直线。得到的成形等边三角形颗粒的底边宽度略小于3mm。

按如上所述的实施例1，通过差热分析(DTA)确定相组成(玻璃/非晶/晶体)。成形等边三角形颗粒的DTA曲线，显示在约856℃的温度下存在吸热过程，如同曲线中的向下变化表明的。可以相信，此过程是由于玻璃材料的玻璃转变(T_g)造成的。同一材料在约933℃的温度下存在放热过程，如同曲线中的尖峰表明的。可以相信，此过程是由于材料的结晶(T_x)造成的。因此，可以确定材料为玻璃态。

将成形的等边三角形颗粒在电加热炉中在1300℃热处理1小时进行结晶。使用光学显微镜观察得到的热处理后颗粒，发现其是不透明的(颗粒在热处理之前是透明的)。据信热处理后颗粒不透明是颗粒析晶的结果。

实施例3

按如上所述的实施例1制备实施例3，但不同之处在于位于辊之间的筛网宽30cm，长90cm，厚0.6mm，孔的形状是边长2mm的正方形。模具上的正方形孔彼此相距1.5mm，并相对彼此排成直线。得到的正方形颗粒的边长略小2mm。

按如上所述的实施例1，通过差热分析(DTA)确定相组成(玻璃/非晶/晶体)。正方形颗粒的DTA曲线，在约855℃的温度下存在吸热过程，如同曲线中的向下变化表明的。可以相信，此过程是由于玻璃材料的玻璃转变(T_g)造成的。同一材料在约935℃的温度下存在放热过程，如同曲线中的尖峰表明的。可以相信，此过程是由于材料的结晶(T_x)造成的。因此，可以确定材料为玻璃态。

将正方形颗粒在电加热炉中在1300℃热处理1小时进行结晶。使用光学显微镜观察该热处理后颗粒，发现其是不透明的(颗粒在热处理之前是透明的)。据信热处理后颗粒不透明是至少一部分玻璃结晶的结果。

实施例4

按如上所述的实施例1制备实施例4，但不同之处在于位于辊之间的筛网宽20cm，长90cm，厚0.6mm，孔的形状是直径2mm的圆形。模具上的圆形孔彼此相距2mm，并相对彼此排成直线。得到的圆形颗粒的直径略小2mm。

按如上所述的实施例1，通过差热分析(DTA)确定相组成(玻璃/非晶/晶体)。圆形颗粒的DTA曲线显示，在约855℃的温度下存在吸热过程，如同曲线中的向下变化表明的。可以相信，此过程是由于玻璃材料的玻璃转变(T_g)造成的。同一材料在约933℃的温度下存在放热过程，如同曲线中的尖峰表明的。可以相信，此过程是由于材料的结晶(T_x)造成的。因此，可以确定材料为玻璃态。

将圆形颗粒在电加热炉中在1300℃热处理1小时进行结晶。使用光学显微镜观察该热处理后颗粒，发现其是不透明的(颗粒在热处理之前是透明的)。据信热处理后颗粒不透明是至少一部分玻璃结晶的结果。

实施例5

按如上所述的实施例1制备实施例5，但不同之处在于所用的50g混合粉原料是20.5g氧化铝粉(从Alcoa Industrial Chemicals，Bauxite，AR得到，商品名称为“A16SG”)，20.5g氧化钆粉(从Molycorp Inc.，Mountain Pass，CA得到)，以及9.0g氧化锆粉(从Zirconia Sales，Inc.，Marietta，GA得到，商品名称为“DK-2”)，并且位于辊之间的筛网宽20cm，长90cm，厚0.6mm，孔的形状是边长2mm的正方形。模具上的正方形孔彼此相距1.5mm，并相对彼此排成直线。得到的正方形颗粒的边长略小2mm。

按如上所述的实施例1，通过差热分析(DTA)确定相组成(玻璃/非晶/晶体)。正方形颗粒的DTA曲线显示，在约895℃的温度下存在吸热过程，如同曲线中的向下变化表明的。可以相信，此过程是由于玻璃材料的玻璃转变(T_g)造成的。同一材料在约930℃的温度下存在放热过程，如同曲线中的尖峰表明的。可以相信，此过程是由于材料的结晶(T_x)造成的。因此，可以确定材料为玻璃态。

将这些正方形颗粒在电加热炉中在1300℃热处理1小时进行结晶。使用光学显微镜观察该热处理后颗粒，发现其是不透明的(颗粒在热处理之前是透明的)。据信热处理后颗粒不透明是至少一部分玻璃结晶的结果。

如同实施例1描述的(使用BSE图像)，使用SEM，对此样品进行组织分析，未发现任何晶粒比200nm粗。

实施例6

按如上所述的实施例1制备实施例6，但不同之处在于所用的50g混合粉原料是27.9g氧化铝粉(从Alcoa Industrial Chemicals，Bauxite，AR得到，商品名称为“A16SG”)，14.3g氧化钇粉(从H.C.Stark Newton，MA得到)，以及7.8g氧化锆粉(从Zirconia Sales，Inc.，Marietta，GA得到，商品名称为“DK-2”)，并且位于辊之间的筛网宽20cm，长90cm，厚0.6mm，孔的形状是边长2mm的正方形。模具上的正方形孔彼此相距1.5mm，并相对彼此排成直线。得到的正方形颗粒的边长略小2mm。

按如上所述的实施例1，通过差热分析(DTA)确定相组成(玻璃/非晶/晶体)。正方形颗粒的DTA曲线显示，在约906℃的温度下存在吸热过程，如同曲线中的向下变化表明的。可以相信，此过程是由于玻璃材料的玻璃转变(T_g)造成的。同一材料在约934℃的温度下存在放热过程，如同曲线中的尖峰表明的。可以相信，此过程是由于材料的结晶(T_x)造成的。因此，可以确定材料为玻璃态。

将正方形颗粒在电加热炉中在1300℃热处理1小时进行结晶。使用光学显微镜观察该热处理后颗粒，发现其是不透明的(颗粒在热处理之前是透明的)。据信热处理后颗粒不透明是至少一部分玻璃结晶的结果。

实施例7

按如上所述的实施例1制备实施例7，但不同之处在于模具是宽25cm、长50cm并刻有空腔的镍基板，空腔是金字塔形空腔(1mm×1mm的正方形底面，高0.5mm)。图11是得到的金字塔形板的扫描电镜(SEM)数字照片。

将得到的凝固材料板轻微破碎，使板沿金字塔底面的侧边碎开，得到其正方形底面边长约1mm、高约0.5mm的金字塔形颗粒。

按如上所述的实施例1，通过差热分析(DTA)确定金字塔形颗粒的相组成(玻璃/非晶/晶体)。金字塔形颗粒的DTA曲线显示，在约854℃的温度下存在吸热过程，如同曲线中的向下变化表明的。可以相信，此过程是由于玻璃材料的玻璃转变(T_g)造成的。同一材料在约933℃的温度下存在放热过程，如同曲线中的尖峰表明的。可以相信，此过程是由于材料的结晶(T_x)造成的。因此，可以确定材料为玻璃态。

将这些金字塔形颗粒在电加热炉中在1300℃热处理1小时进行结晶。使用光学显微镜观察该热处理后颗粒，发现其是不透明的(颗粒在热处理之前是透明的)。据信热处理后颗粒不透明是至少一部分玻璃结晶的结果。

按上面实施例1所述测定热处理后材料的均匀硬度，结果是每个17.5GPa。

在不偏离本发明范围和精神的情况下，本领域的一般技术人员将清楚本发明的不同修改和变化。并且，应该理解的是，本发明并不过度地限于这里给出的说明性实施例。

Claims (138)

1.一种制造陶瓷颗粒的方法，所述方法包括：

提供第一和第二基本相对的表面；

提供具有至少一个颗粒孔或空腔的模具；

使熔体流到所述模具的至少一部分的所述至少一个颗粒孔或空腔中，所述玻璃熔体是以下(a)至(h)中的至少一种：

(a)包括Al₂O₃以及除Al₂O₃以外的第一金属氧化物的熔体，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，该熔体含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；

(b)包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物的熔体，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物以及第二金属氧化物总计占熔体重量的至少80重量％，并且该熔体含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；

(c)包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；

(d)包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；

(e)包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；

(f)包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；

(g)包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；或者

(h)包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；

使所述模具和熔体经过处于压力下的所述第一和第二基本相对的表面之间，从而使所述至少一个颗粒孔或空腔中的熔体处于压力下；以及

将所述至少一个颗粒孔或空腔中的熔体至少部分冷却，以得到含有玻璃的陶瓷颗粒，所述玻璃包含以下(a)至(h)中之一：

(a)Al₂O₃以及除Al₂O₃以外的第一金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，该玻璃含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；

(b)Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物以及第二金属氧化物总计占玻璃重量的至少80重量％，并且所述玻璃含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；

(c)REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％；

(d)REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％；

(e)REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；

(f)REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；

(g)REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；或者

(h)REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

2.如权利要求1所述的方法，其中至少一部分陶瓷颗粒是玻璃颗粒。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述第一和第二基本相对的表面是第一和第二辊的外表面。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述模具是环状的薄板。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述模具围绕一根轴线旋转。

6.如权利要求2所述的方法，其中至少一个颗粒孔或空腔具有从如下组中选择的至少一种形状：三角形、正方形、矩形、立方形、圆形、圆柱形、半圆柱形、星形、月牙形、半圆形和金字塔形。

7.如权利要求2所述的方法，还包括对陶瓷颗粒进行热处理，将至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷颗粒。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，该熔体含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，该玻璃含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述熔体还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物，并且所述玻璃还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物。

10.如权利要求7所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占熔体重量的至少80重量％，该熔体含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占玻璃重量的至少80重量％，该玻璃含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

11.如权利要求7所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

12.如权利要求7所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

13.如权利要求7所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

14.如权利要求7所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

15.如权利要求7所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

16.如权利要求7所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

17.如权利要求2所述的方法，还包括对玻璃颗粒进行热处理，将至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷磨粒。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度为至少17GPa。

19.如权利要求17所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度为至少18GPa。

20.如权利要求17所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度为至少19GPa。

21.如权利要求17所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度为至少20GPa。

22.如权利要求17所述的方法，其中至少一部分加热是利用回转窑进行的。

23.如权利要求17所述的方法，还包括将玻璃陶瓷磨粒分级，提供具有规定名义粒级的多个颗粒。

24.如权利要求17所述的方法，还包括将有待被热处理的玻璃颗粒分级，提供具有规定名义粒级的多个颗粒。

25.如权利要求17所述的方法，还包括将至少一部分玻璃陶瓷磨粒结合到磨具中。

26.如权利要求25所述的方法，其中所述磨具是结合磨具、无纺布磨具或涂附磨具。

27.如权利要求17所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，该熔体含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，该玻璃含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

28.如权利要求27所述的方法，其中所述熔体还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物，并且所述玻璃还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物。

29.如权利要求17所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占熔体重量的至少80重量％，该熔体含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占玻璃重量的至少80重量％，该玻璃含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

30.如权利要17所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

31.如权利要求17所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

32.如权利要求17所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

33.如权利要求17所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

34.如权利要求17所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

35.如权利要求17所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

36.如权利要求1所述的方法，其中所述模具是环状的薄板。

37.如权利要求36所述的方法，其中所述模具围绕一根轴线旋转。

38.如权利要求1所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，该熔体含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，该玻璃含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

39.如权利要求38所述的方法，其中所述熔体还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物，并且所述玻璃还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物。

40.如权利要求1所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占熔体重量的至少80重量％，该熔体含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占玻璃重量的至少80重量％，该玻璃含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

41.如权利要求1所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

42.如权利要求1所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

43.如权利要求1所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

44.如权利要求1所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

45.如权利要求1所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

46.如权利要求1所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

47.一种制造陶瓷颗粒的方法，所述方法包括：

提供具有多个颗粒空腔的辊；

使熔体流到至少一部分的所述多个颗粒空腔中，所述熔体包括：

(a)包括Al₂O₃以及除Al₂O₃以外的第一金属氧化物的熔体，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，该熔体含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；

(b)包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物的熔体，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物以及第二金属氧化物总计占熔体重量的至少80重量％，并且该熔体含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；

(c)包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；

(d)包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；

(e)包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；

(f)包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；

(g)包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；或者

(h)包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；

将所述颗粒空腔中的熔体至少部分冷却，得到含有玻璃的陶瓷颗粒，所述玻璃包括以下(a)至(h)中之一：

(a)Al₂O₃以及除Al₂O₃以外的第一金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，，其中基于该玻璃的总重量，该玻璃含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；

(b)Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物以及第二金属氧化物总计占玻璃重量的至少80重量％，并且所述玻璃含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；

(c)REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％；

(d)Al₂O₃、REO或Y₂O₃的至少一种以及ZrO₂或HfO₂的至少一种，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％；

(e)REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；

(f)Al₂O₃、REO或Y₂O₃的至少一种以及ZrO₂或HfO₂的至少一种，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；

(g)REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；或者

(h)Al₂O₃、REO或Y₂O₃的至少一种以及ZrO₂或HfO₂的至少一种，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

48.如权利要求47所述的方法，其中至少一部分的所述陶瓷颗粒是玻璃颗粒。

49.如权利要求48所述的方法，还包括将一个表面接触空腔中的熔体，使空腔中的熔体处于压力下。

50.如权利要求48所述的方法，其中所述颗粒空腔具有从如下组中选择的至少一种形状：三角形、正方形、矩形、立方形、圆形、圆柱形、半圆柱形、星形、月牙形、半圆形和金字塔形。

51.如权利要求48所述的方法，还包括对所述玻璃颗粒进行热处理，以将至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷颗粒。

52.如权利要求51所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，该熔体含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，该玻璃含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

53.如权利要求52所述的方法，其中所述熔体还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物，并且所述玻璃还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物。

54.如权利要求51所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占熔体重量的至少80重量％，该熔体含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占玻璃重量的至少80重量％，该玻璃含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

55.如权利要51所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

56.如权利要求51所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

57.如权利要求51所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

58.如权利要求51所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

59.如权利要求51所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

60.如权利要求51所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

61.如权利要求48所述的方法，还包括对所述玻璃颗粒进行热处理，以将至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷磨粒。

62.如权利要求61所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度为至少17GPa。

63.如权利要求61所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度为至少18GPa。

64.如权利要求61所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度为至少19GPa。

65.如权利要求61所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度为至少20GPa。

66.如权利要求61所述的方法，其中至少一部分加热是利用回转窑进行的。

67.如权利要求61所述的方法，还包括将所述玻璃陶瓷磨粒分级，提供具有规定名义粒级的多个颗粒。

68.如权利要求61所述的方法，还包括将有待被热处理的玻璃颗粒分级，以提供具有规定名义粒级的多个颗粒。

69.如权利要求61所述的方法，还包括将至少一部分的所述玻璃陶瓷磨粒结合到磨具中。

70.如权利要求69所述的方法，其中所述磨具是结合磨具、无纺布磨具或涂附磨具。

71.如权利要求61所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，该熔体含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，该玻璃含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

72.如权利要求71所述的方法，其中所述熔体还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物，并且所述玻璃还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物。

73.如权利要求61所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占熔体重量的至少80重量％，该熔体含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B²O³、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占玻璃重量的至少80重量％，该玻璃含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

74.如权利要61所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

75.如权利要求61所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

76.如权利要求61所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

77.如权利要求61所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

78.如权利要求61所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

79.如权利要求61所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

80.如权利要求47所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，该熔体含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，该玻璃含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

81.如权利要求80所述的方法，其中所述熔体还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物，并且所述玻璃还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物。

82.如权利要求47所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占熔体重量的至少80重量％，该熔体含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占玻璃重量的至少80重量％，该玻璃含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

83.如权利要47所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

84.如权利要求47所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

85.如权利要求47所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

86.如权利要求47所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

87.如权利要求47所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

88.如权利要求47所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

89.一种制造陶瓷颗粒的方法，所述方法包括：

提供第一和第二基本相对的表面；

提供具有至少一个颗粒孔或空腔的模具；

使熔体流到所述模具的至少一部分的至少一个颗粒孔或空腔中；

使所述模具和熔体经过处于压力下的所述第一和第二基本相对的表面之间，从而使所述至少一个颗粒孔或空腔中的熔体处于压力下；

将所述至少一个颗粒孔或空腔中的熔体至少部分冷却，以得到含有玻璃的陶瓷颗粒；以及

对陶瓷颗粒进行热处理，使至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷颗粒，其中玻璃陶瓷的平均硬度为至少13GPa。

90.如权利要求89所述的方法，其中至少一部分陶瓷颗粒是玻璃颗粒。

91.如权利要求90所述的方法，其中所述第一和第二基本相对的表面是第一和第二辊的外表面。

92.如权利要求90所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度为至少15GPa。

93.如权利要求92所述的方法，其中至少一个颗粒孔或空腔具有从如下组中选择的至少一种形状：三角形、正方形、矩形、立方形、圆形、圆柱形、半圆柱形、星形、月牙形、半圆形和金字塔形。

94.如权利要求92所述的方法，还包括将所述玻璃陶瓷颗粒分级，提供具有规定名义粒级的多个颗粒。

95.如权利要求92所述的方法，还包括将有待被热处理的玻璃颗粒分级，以提供具有规定名义粒级的多个颗粒。

96.如权利要求92所述的方法，还包括将至少一部分的所述玻璃陶瓷磨粒结合到磨具中。

97.如权利要求96所述的方法，其中所述磨具是结合磨具、无纺布磨具或涂附磨具。

98.如权利要求90所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度为至少17GPa。

99.如权利要求98所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，该熔体含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，该玻璃含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

100.如权利要求99所述的方法，其中所述熔体还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物，并且所述玻璃还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物。

101.如权利要求98所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占熔体重量的至少80重量％，该熔体含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占玻璃重量的至少80重量％，该玻璃含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

102.如权利要98所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

103.如权利要求98所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

104.如权利要求98所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

105.如权利要求98所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

106.如权利要求98所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

107.如权利要求98所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

108.如权利要求90所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度为至少18GPa。

109.如权利要求90所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度为至少19GPa。

110.如权利要求90所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度为至少20GPa。

111.一种制造陶瓷颗粒的方法，所述方法包括：

提供具有多个颗粒空腔的辊；

使熔体流到至少一部分的所述多个颗粒空腔中；

将所述颗粒空腔中的熔体至少部分冷却，得到含有玻璃的陶瓷颗粒；以及

对陶瓷颗粒进行热处理，使至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷颗粒，其中玻璃陶瓷的平均硬度为至少13GPa。

112.如权利要求111所述的方法，其中至少一部分陶瓷颗粒是玻璃颗粒。

113.如权利要求112所述的方法，还包括将一个表面接触空腔中的熔体，使空腔中的熔体处于压力下。

114.如权利要求112所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度为至少15GPa。

115.如权利要求112所述的方法，其中所述颗粒空腔具有从如下组中选择的至少一种形状：三角形、正方形、矩形、立方形、圆形、圆柱形、半圆柱形、星形、月牙形、半圆形和金字塔形。

116.如权利要求112所述的方法，还包括将所述玻璃陶瓷颗粒分级，以提供具有规定名义粒级的多个颗粒。

117.如权利要求112所述的方法，还包括将有待被热处理的玻璃颗粒分级，以提供具有规定名义粒级的多个颗粒。

118.如权利要求112所述的方法，还包括将至少一部分的所述玻璃陶瓷磨粒结合到磨具中。

119.如权利要求118所述的方法，其中所述磨具是结合磨具、无纺布磨具或涂附磨具。

120.如权利要求112所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度为至少17GPa。

121.如权利要求120所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，该熔体含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，该玻璃含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

122.如权利要求121所述的方法，其中所述熔体还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物，并且所述玻璃还包括除Al₂O₃和第一金属氧化物以外的不同的第三金属氧化物。

123.如权利要求120所述的方法，其中所述熔体包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占熔体重量的至少80重量％，该熔体含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；并且所述玻璃包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物和第二金属氧化物总计占玻璃重量的至少80重量％，该玻璃含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅。

124.如权利要120所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

125.如权利要求120所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％。

126.如权利要求120所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；并且所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

127.如权利要求120所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃。

128.如权利要求120所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

129.如权利要求120所述的方法，其中所述熔体包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；所述玻璃包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

130.如权利要求112所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度为至少18GPa。

131.如权利要求112所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度为至少19GPa。

132.如权利要求112所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度为至少20GPa。

133.一种制造陶瓷颗粒的方法，所述方法包括：

提供具有多个颗粒孔的辊，其中所述辊具有内主表面和外主表面，并且所述颗粒孔在外主表面到内主表面之间延伸；

使熔体流到至少一部分的所述多个颗粒孔中，所述熔体包括：

(a)包括Al₂O₃以及除Al₂O₃以外的第一金属氧化物的熔体，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，该熔体含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；

(b)包括Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物的熔体，所述Al₂O₃占该熔体总重量的至少35重量％，其中基于该熔体的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物以及第二金属氧化物总计占熔体重量的至少80重量％，并且该熔体含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；

(c)包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；

(d)包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少80重量％；

(e)包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；

(f)包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；

(g)包括REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；或者

(h)包括REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃的熔体，其中基于该熔体的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占该熔体的至少60重量％，并且该熔体含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；

至少部分冷却颗粒孔中的熔体，得到含有玻璃的陶瓷颗粒，所述玻璃包括以下(a)至(h)中之一：

(a)Al₂O₃以及除Al₂O₃以外的第一金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，，其中基于该玻璃的总重量，该玻璃含有总计不超过10重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；

(b)Al₂O₃、除Al₂O₃以外的第一金属氧化物以及除Al₂O₃以外的不同的第二金属氧化物，所述Al₂O₃占该玻璃总重量的至少35重量％，其中基于该玻璃的总重量，Al₂O₃、第一金属氧化物以及第二金属氧化物总计占玻璃重量的至少80重量％，并且所述玻璃含有总计不超过20重量％的As₂O₃、B₂O₃、GeO₂、P₂O₅、SiO₂、TeO₂和V₂O₅；

(c)REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REOP或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％；

(d)REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少80重量％；

(e)REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；

(f)REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超过20重量％的SiO₂以及不超过20重量％的B₂O₃；

(g)REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，所述REO或Y₂O₃的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅；或者

(h)REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃，其中基于该玻璃的总重量，REO或Y₂O₃的至少一种、ZrO₂或HfO₂的至少一种以及Al₂O₃总计占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有总计不超过40重量％的SiO₂、B₂O₃和P₂O₅。

134.如权利要求133所述的方法，其中所述熔体从辊的外主表面流入所述颗粒孔，从而使得熔体朝所述辊的内主表面流动。

135.如权利要求125所述的方法，其中至少一部分陶瓷颗粒是玻璃颗粒。

136.一种制造陶瓷颗粒的方法，所述方法包括：

提供具有多个颗粒孔的辊，其中所述辊具有内主表面和外主表面，并且所述颗粒孔在外主表面到内主表面之间延伸；

使熔体流到至少一部分的所述多个颗粒孔中；

将所述颗粒孔中的熔体至少部分冷却，得到含有玻璃的陶瓷颗粒；以及

将所述陶瓷颗粒进行热处理，使至少一部分玻璃转变成玻璃陶瓷颗粒，其中玻璃陶瓷的平均硬度为至少13GPa。

137.如权利要求136所述的方法，其中所述熔体从辊的外主表面流入所述颗粒孔，从而使得熔体朝所述辊的内主表面流动。

138.如权利要求136所述的方法，其中至少一部分陶瓷颗粒是玻璃颗粒。

Images