TW201522600A - 粘結的磨料物品及形成方法 - Google Patents

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Abstract

一種磨料物品包括一本體，該本體具有包含在一粘結劑材料內的磨料顆粒，該粘結劑材料包括一金屬或金屬合金，其中該本體包括至少約1.3的VAG/VBM比率，其中VAG係該本體的總體積內的磨料顆粒的體積百分比並且VBM係該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。

Description

粘結的磨料物品及形成方法
以下內容是針對粘結的磨料物品，並且更具體地說是包括多個包含在一粘結劑材料內的磨料顆粒的粘結的磨料物品，該粘結劑材料包括一金屬或金屬合金。
用於機加工應用的磨料典型地包括粘結的磨料物品以及塗覆的磨料物品。塗覆的磨料物品總體上是分層的物品，該等物品包括一背襯和將磨料顆粒固定在背襯上的一粘合劑塗層，其最常見的例子係砂紙。粘結的研磨工具由處於輪狀、盤狀、段狀、鑲嵌針狀、磨石狀以及其他工具形狀(它們可以被安裝在一機加工裝置上，例如一研磨或拋光裝置)的形式的硬的、並且典型是整體的、三維的磨料複合材料組成。
粘結的研磨工具經常具有至少兩個相，包括磨料顆粒以及粘結劑材料。某些粘結的磨料物品可以具有處於孔隙率形式的一另外的相。粘結的研磨工具能以不同的“等級”以及“結構”來製造，該等等級以及結構係根據本領域的慣例由磨料複合材料的相對硬度以及密度(等級)以及由該複合材料內的磨料顆粒、粘結劑以及孔隙率的體積百分比(結構)來限定的。
一些粘結的研磨工具在對於電子以及光學產業中使用的某些類型的工件(包括，例如金屬、陶瓷以及晶體材料)進行研磨並且成形中 可以是特別有用的。在其他情況下，某些粘結的研磨工具可以用於對工業應用的超級磨料材料進行整形。在使用具有金屬粘結的磨料物品對某些工件進行研磨和成形的背景下，總體上該過程涉及針對維護該粘結的磨料物品的大量的時間以及勞動。也就是說，總體上金屬粘結的磨料物品要求定期的修正(truing)和整修(dressing)操作以保持該磨料物品的研磨能力。
工業上繼續要求能夠進行研磨的改進的方法及物品。
根據一第一方面，一種磨料物品包括一本體，該本體具有多個包含在一粘結劑材料內的磨料顆粒，該粘結劑材料包括一金屬或金屬合金。該本體包括至少約1.3的VAG/VBM比率，其中VAG係該本體的總體積內的磨料顆粒的體積百分比並且VBM係該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。
根據另一方面，一種磨料物品包括一本體，該本體具有多個包含在一粘結劑材料內的磨料顆粒，該粘結劑材料包括一金屬或金屬合金，其中該本體包括至少約1.5的VP/VBM比率，其中VP係該本體的總體積內的包含磨料顆粒以及填充劑的微粒材料的體積百分比並且VBM係該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。該粘結劑材料具有的平均斷裂韌度(K1c)係不大於約4.0MPa m0.5。
在又另一方面，一種磨料物品包括一本體，該本體具有多個包含在一粘結劑材料內的磨料顆粒，該粘結劑材料包括一金屬或金屬合金，其中該本體包括一活性粘結劑組合物，該活性粘合組合物包括占該粘結劑材料的總體的至少約1vol%的一活性粘結劑組合物。該本體進一步包括至少約5vol%的孔隙率，並且其中該粘結劑材料包括不大於約4.0MPa0.5的平均斷裂韌度(K1c)。
在仍另一方面，一種磨料物品包括一本體，該本體具有多個包含 在一粘結劑材料內的磨料顆粒，該粘結劑材料包括一金屬或金屬合金，其中該本體包括至少約1.5的VP/VBM比率，其中VP係該本體的總體積內的包含磨料顆粒以及填充劑的微粒材料的體積百分比並且VBM係該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。該本體包括占該本體的總體積的至少約5vol%的孔隙率，其中該孔隙率的大部分是連通孔隙率，該連通孔隙率限定了延伸穿過該本體體積的多個連通孔的一網路。
根據另一方面，一種磨料物品包括一本體，該本體具有多個包含在一粘結劑材料內的磨料顆粒，該粘結劑材料包括一金屬或金屬合金，其中該本體包括至少約1.3的VAG/VBM比率，其中VAG係該本體的總體積內的磨料顆粒的體積百分比並且VBM係該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。該本體包括一活性粘結劑組合物，該活性粘結劑組合物包括占該粘結劑材料的總體積的至少約10vol%的一活性粘結劑組合物。
在又另一方面，一種形成磨料物品的方法包括，形成一包括磨料顆粒和粘結劑材料的混合物，其中該粘結劑材料包括一金屬或金屬合金，並且將該混合物成型以形成一生坯物品。該方法進一步包括將該生坯物品在一溫度下進行燒結以進行液相燒結並且形成一磨料本體，該磨料本體包括該等包含在該粘結劑材料中的磨料顆粒，其中該本體包括至少約3：2的VP：VBM比率，其中VP係該本體的總體積內的包含磨料顆粒以及填充劑的微粒材料的體積百分比並且VBM係該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。
另一方面包括一種磨料物品，該磨料物品具有一粘結的磨料本體，該本體包括多個包含在由一有金屬或金屬合金製成的粘結劑材料內的磨料顆粒，其中該粘結劑材料包括一複合材料，該複合材料包括一粘結相以及一沉澱相，該沉澱相具有一構成，該構成包括一活性粘 結劑組合物的至少一個要素以及該粘結劑材料的至少一個要素。
詳細說明
以下內容總體上是針對粘結的磨料物品，該等粘結的磨料物品在一個三維材料基質中結合了磨料顆粒。粘結的磨料物品利用了一體積的固定在一個三維粘結劑材料基質內的磨料顆粒。此外，以下內容包括了關於形成此種粘結的磨料物品的方法以及此種粘結的磨料物品的應用的描述。
根據一實施方式，用於形成一磨料物品的方法可以藉由形成一包含磨料顆粒以及粘結劑材料的混合物而開始。該等磨料顆粒可以包括一硬質材料。例如，該等磨料顆粒可以具有至少約7的莫氏硬度。在其他磨料本體中，該等磨料顆粒可以具有的莫氏硬度係至少8，或甚至於至少9。
在具體的情況下，該等磨料顆粒可以是由一無機材料製成的。適合的無機材料可以包括：碳化物類、氧化物類、氮化物類、硼化物類、碳氧化物類、氧硼化物類、氧氮化物類、以及它們的組合。磨料顆粒的具體例子包括：碳化矽、碳化硼、氧化鋁、氧化鋯、氧化鋁-氧化鋯複合顆粒、氮化矽、賽隆、以及硼化鈦。在某些情況下，該等磨料顆粒可以包括一超級磨料材料，如金剛石、立方氮化硼、以及它們的組合。在特定情況下，該等磨料顆粒可以主要由金剛石組成。在其他實施方式中，該等磨料顆粒可以主要由立方氮化硼組成。
該等磨料顆粒可以具有不大於約1000微米的平均砂礫尺寸。在其他實施方式中，該等磨料顆粒具有的平均砂礫尺寸可以是不大於約750微米，如不大於約500微米、不大於約250微米、不大於約200微米、或甚至不大於約150微米。在特定情況下，在此的實施方式的該等磨料顆粒具有的平均砂礫尺寸可以是在約1微米與約1000微米之間的範圍內，例如在約1微米與500微米之間、或甚至在約1微米與200微米之間。
進一步關於該等磨料顆粒，該等磨料顆粒的形態可以藉由一長寬比來描述，該長寬比係長度與寬度的尺寸之比。將瞭解的是該長度係該磨料砂礫的最長尺寸並且該寬度係一給定磨料砂礫的第二最長尺寸。根據在此的實施方式，該等磨料顆粒具有的長寬比(長度：寬度)可以是不大於約3：1或甚至不大於約2：1。在特定情況下，該等磨料顆粒可以是基本上等軸的，使得它們具有約1：1的長寬比。
該等磨料顆粒可以包括其他特徵，包括例如一塗層。該等磨料顆粒可以塗覆有一塗覆材料，該材料可以是一無機材料。適當的無機材料可以包括：陶瓷、玻璃、金屬、金屬合金、以及它們的一組合。在特定情況下，該等磨料顆粒可以被電鍍有一金屬材料，並且更具體地是一過渡金屬組合物。此類塗覆的磨料顆粒可以促進在磨料顆粒與粘結劑材料之間的改進的粘結(例如，化學粘結)。
在某些情況下，該混合物可以包括一特定分佈的磨料顆粒。例如，該混合物可以包括磨料顆粒的砂礫尺寸的一多峰分佈，使得在該混合物中存在著精細、中間、以及粗糙的砂礫尺寸的特定分佈。在一特定情況下，該混合物可以包括一雙峰分佈的磨料顆粒，該等磨料顆粒包括具有精細的平均砂礫尺寸的精細顆粒、以及具有粗糙的平均砂礫尺寸的粗糙磨料顆粒，其中該粗糙的平均砂礫尺寸顯著大於該精細的平均砂礫尺寸。例如，該粗糙的平均砂礫尺寸可以比該精細的平均砂礫尺寸大出至少約10%、至少約20%、至少約30%、或甚至大出至少約50%(基於該精細的砂礫尺寸)。將瞭解的是該混合物可以包括磨料顆粒的其他多峰分佈，包括例如，一種三峰分佈或四峰分佈。
還將瞭解的是具有相同組成的磨料顆粒可以具有不同的機械特性，包括例如，脆性。該混合物，以及最終形成的粘結的磨料本體可以結合磨料顆粒的一混合物，該混合物可以是相同組成的、但具有不同的機械特性或等級。例如，該混合物可以包括單一組成的磨料顆粒， 使得該混合物僅包括金剛石或立方氮化硼。然而，該金剛石或立方氮化硼可以包括不同等級的金剛石或立方氮化硼的一混合物，使得該等磨料顆粒具有不同的等級和不同的機械特性。
該等磨料顆粒被提供在該混合物中的量值可以是使得最終形成的磨料物品包含一特定量值的磨料顆粒。例如，該混合物可以包括一大半含量(例如，大於50vol%)的磨料顆粒。
根據一實施方式，該粘結劑材料可以是一金屬或金屬合金材料。例如，該粘結劑材料可以包括一粉末組合物，該組合物包括至少一種過渡金屬元素。在特定情況下，該粘結劑材料可以包括一選自下組的金屬，該組包括：銅、錫、銀、鉬、鋅、鎢、鐵、鎳、銻、以及它們的一組合。在一具體的實施方式中，該粘結劑材料可以是一包括銅和錫的金屬合金。該銅和錫的金屬合金可以是一青銅材料，該青銅材料可以由組成分別為按重量計60：40的銅和錫而形成。
根據一具體實施方式，該銅和錫的金屬合金可以包括某一銅含量，使得最終形成的粘結的磨料物品具有適當的機械特徵和研磨性能。例如，該銅和錫的金屬合金可以包括不大於約70%的銅，如不大於約65%的銅、不大於約60%、不大於約50%的銅、不大於約45%的銅、或甚至不大於約40%的銅。在特定情況下，銅的量值係在約30%與約65%之間的範圍內，並且更特別地是在約40%與約65%之間。
某些銅和錫的金屬合金可以具有最少量的錫。例如，該金屬合金可以包括占該組合物總量的至少約30%的錫。在其他情況下，錫的量可以更大，例如至少約35%、至少約40%、至少約45%、至少約50%、至少約60%、至少約65%、或甚至於至少約75%。某些粘結劑材料可以包括具有的錫量在約30%與約80%之間、約30%與約70%之間、或甚至約35%與約65%之間的範圍內的一銅和錫的金屬合金。
在一替代實施方式中，該粘結劑材料可以是一錫基材料，其中該 等錫基材料包括相對材料中的其他組分而言含有大半含量的錫的多種金屬和金屬合金。例如，該粘結劑材料可以主要由錫組成。而且，可以使用包括不大於約10%的其他合金化材料(特別是金屬)的某些錫基粘結劑材料。
該混合物可以包含相等部分的磨料顆粒與粘結劑。然而，在某些實施方式中，該混合物可以被形成為使得該混合物中粘結劑材料的量可以小於磨料顆粒的量。這樣一混合物有助於具有某些特性的一粘結的磨料物品，將在此更詳細地描述。
除了該磨料顆粒和粘結劑材料之外，該混合物可以進一步包括一活性粘結劑組合物先質。該活性粘結劑組合物先質包括一可以加入該混合物中的材料，該先質之後協助該粘結的磨料本體的某些組分(包括例如微粒材料(例如，磨料顆粒和/或填充劑)與粘結劑材料)之間的化學反應。該活性粘結劑組合物先質能以少量加入到該混合物中，並且特別地以小於該混合物中存在的磨料顆粒量的量值加入。
根據一實施方式，該活性粘結劑組合物先質可以包括含一金屬或金屬合金的一組合物。更具體地說，該活性粘結劑組合物先質可以包括含氫的一組合物或錯合物。例如，該活性粘結劑組合物先質可以包括一金屬氫化物，並且更具體地可以包括一諸如氫化鈦的材料。在一實施方式中，該活性粘結劑組合物先質主要由氫化鈦組成。
該混合物一般包括少量的該活性粘結劑組合物先質。例如，該混合物可以包括占該混合物總重量的不大於約40wt%的活性粘結劑組合物先質。在其他實施方式中，該混合物內的活性粘結劑組合物先質的量值可以更小，如不大於約35wt%、不大於約30wt%、不大於約28wt%、不大於約26wt%、不大於約23wt%、不大於約18wt%、不大於約15wt%、不大於約12wt%、或甚至不大於約10wt%。在特定情況下，該混合物內的活性粘結劑組合物先質的量值可以在約2wt%與約40 wt%之間的範圍內，如在約4wt%與約35wt%之間、在約8wt%與約28wt%之間、在約10wt%與約28wt%之間、或甚至在約12wt%與約26wt%之間。
該混合物可進一步包括一粘合劑材料。該粘合劑材料可以用於在該粘結的磨料物品的成型過程中提供適當的強度。某些適合的粘合劑材料可以包括一有機材料。例如，該有機材料可以是諸如熱固性材料、熱塑性塑膠、黏合劑、及其組合的一材料。在一特定情況下，該粘合劑材料的有機材料包括：諸如聚醯亞胺類、聚醯胺類、樹脂類、芳族聚醯胺類、環氧化物、聚酯類、聚氨酯類、乙酸酯類、纖維素及其組合的一材料。在一實施方式中，該混合物可以包括如下一粘合劑材料，該材料利用了一熱塑性材料的組合，該組合被配置為在特定溫度下固化。在另一實施方式中，該粘合劑材料可以包括一適合於促進該混合物的組分之間的附連的粘合劑材料。該粘合劑可以處於液體的形式，包括例如一水基或非水基化合物。
一般，該粘合劑材料能以小量值(按重量計)存在於該混合物中。例如，該粘合劑存在的量值可以顯著小於該磨料顆粒、粘結劑材料、或該活性粘結劑組合物先質的量值。例如，該混合物可以包括占該混合物總重量的不大於約40wt%的粘合劑材料。在其他實施方式中，該混合物內的粘合劑材料的量值可以更小，如不大於約35wt%、不大於約30wt%、不大於約28wt%、不大於約26wt%、不大於約23wt%、不大於約18wt%、不大於約15wt%、不大於約12wt%、或甚至不大於約10wt%。在特定情況下，該混合物內的粘合劑材料的量值可以在約2wt%與約40wt%之間的範圍內，如在約4wt%與約35wt%之間、在約8wt%與約28wt%之間、在約10wt%與約28wt%之間、或甚至在約12wt%與約26wt%之間。
該混合物可進一步包括某一量值的填充劑。該等填充劑可以是一 微粒材料，該微粒材料可以替換該混合物中的某些組分，包括例如該等磨料顆粒。值得注意地，該等填充劑可以是可以摻入該混合物中的一微粒材料，其中該等填充劑在最終形成的粘結的磨料本體中基本上維持了它們的原始尺寸和形狀。適當的填充劑的例子可以包括：氧化物、碳化物、硼化鈣、矽化物、氮化物、氧氮化合物、碳氧化物、矽酸鹽、石墨、矽、金屬間化合物、陶瓷、空心陶瓷、熔融矽石、玻璃、玻璃陶瓷、空心玻璃球、天然材料如貝殼、以及它們的一組合。
值得注意地，某些填充劑具有的硬度可以小於該等磨料顆粒的硬度。另外，該混合物可以被形成為使得該等填充劑存在的量值係不大於該混合物總體積的約90vol%。使用體積百分比來描述填充劑的含量，因為填充劑可以根據微粒的類型而具有變化的密度，如空心球體對比重微粒。在其他實施方式中，該混合物內的填充劑的量值可以是不大於約80wt%，如不大於約70wt%、不大於約60wt%、不大於約50wt%、不大於約40wt%、不大於約30wt%、或甚至不大於約20wt%。
某些成型工藝可以利用比磨料顆粒量更大的量值的填充劑材料。例如，可以將幾乎全部的磨料顆粒用一或多種填充劑材料來替換。在其他情況下，可以將大半含量的磨料顆粒用填充劑材料來替換。在其他實施方式中，可以將小部分的磨料顆粒用填充劑材料來替換。
此外，該等填充劑具有的平均微粒尺寸可以顯著小於該等磨料顆粒的平均砂礫尺寸。例如，該等填充劑的平均微粒尺寸可以比該等磨料顆粒的平均砂礫尺寸小至少約5%，如小至少約10%，如小至少約15%、小至少約20%、或甚至小至少約25%，基於該等磨料顆粒的平均砂礫尺寸。
在某些其他實施方式中，該等填充劑可以具有大於該等磨料顆粒的平均微粒尺寸，特別是在填充劑為空心體的背景下。
在特定情況下，該填充劑材料可以具有不大於約10MPa m0.5的斷 裂韌度(K1c)，如使用從CSM Indentation Testers,Inc.(瑞士)或類似公司可得到的一金剛石探針經由ISO 14577的標準化試驗藉由奈米壓痕試驗測得的。在其他實施方式中，該填充劑具有的斷裂韌度(K1c)可以是不大於約9MPa m0.5，如不大於約8MPa m0.5、或甚至不大於約7MPa m0.5。而且，該等填充劑的平均斷裂韌度可以是在約0.5MPa m0.5與約10MPa m0.5之間的範圍內，如在約1MPa m0.5與約9MPa m0.5之間的範圍內、或甚至在約1MPa m0.5與約7MPa m0.5之間的範圍內。
在形成該混合物之後，形成該粘結的磨料物品的方法藉由剪切該混合物而繼續使得它具有適當的流變學特徵。例如，可以將該混合物剪切直到它具有一特定的粘度(如至少約100厘泊)、並且可以具有是半液體的一稠度(例如，一泥狀的稠度)。在其他情況下，它可以具有低得多的粘度，如一糊劑。
在剪切該混合物之後，該方法藉由由該混合物來形成團聚體而繼續。形成團聚體的過程可以在開始時包括一乾燥該混合物的過程。具體地說，該乾燥過程可以在適合於使該混合物中所含的粘結劑內的一有機組分(例如，熱固性材料)固化的溫度下進行、並且去除該混合物內的某些揮發物(例如，濕氣)的一部分。因此，在適當固化該粘合劑材料內的有機材料之後，該混合物可以具有一硬化的或半硬化的形式。特別合適的乾燥溫度可以是不大於約250℃，並且更特別地是在約0℃與約250℃之間的範圍內。
在適當溫度下乾燥該混合物之後，可以藉由破碎該硬化的形式來繼續這個形成團聚體的過程。在破碎該硬化的形式之後，該等破碎的顆粒包括該混合物中所含組分的團聚體，包括該等磨料顆粒和粘結劑材料。該形成團聚體的過程接著可以包括篩選該破碎的微粒以得到團聚體尺寸的一適當分佈。
在形成團聚體之後，可以藉由將該等團聚體成型為最終形成的粘 結的磨料物品的所希望形狀來繼續該過程。一適當的成型過程包括用該等團聚顆粒填充一模具。在填充該模具之後，可以壓製該等團聚體以形成一具有該模具的尺寸的生坯(即，未燒結的)。根據一實施方式，壓製可以在至少約0.01ton/in2的該粘結的磨料物品的面積的一壓力下進行。在其他實施方式中，該壓力可以更大，如在至少約0.1tons/in2、至少約0.5tons/in2、至少約1ton/in2、或甚至於至少約2tons/in2的等級上。在一具體的實施方式中，進行壓製的壓力係在約0.01ton/in2與約5tons/in2之間的範圍內，或更特別地是在約0.5tons/in2與約3tons/in2之間的範圍內。
在使混合物成型以形成該生坯物品之後，可以藉由處理該生坯物品來繼續該方法。處理可以包括熱處理該生坯物品，並且特別是燒結該生坯物品。在一具體的實施方式中，處理包括液相燒結而形成該粘結的磨料本體。值得注意地，液相燒結包括形成該生坯物品的某些組分(特別是該粘結劑材料)的一液相，使得在該燒結溫度下該粘結劑材料的至少一部分存在于該液相中並且自由流動。值得注意地，液相燒結不是通常地用於藉由使用一金屬粘結劑材料來形成粘結的磨料的一工藝。
根據一實施方式，處理該生坯物品包括將該生坯物品加熱到至少400℃的一液相燒結溫度。在其他實施方式中，該液相燒結溫度可以更大，例如至少500℃、至少約650℃、至少約800℃、或甚至於至少約900℃。在特定情況下，該液相燒結溫度可以是在約400℃與約1100℃之間的範圍內，如在約80℃、與約1100℃之間、並且更特別地是，在約800℃與1050℃之間的範圍內。
處理(並且特別是燒結)可以在一特定的持續時間內進行。該液相燒結溫度下的燒結可以進行至少約10分鐘、至少約20分鐘、至少約30分鐘、或甚至於至少約40分鐘的一持續時間。在具體的實施方式中， 該液相燒結溫度下的燒結持續的時間可以在約10分鐘與約90分鐘之間的範圍內，如在約10分鐘與60分鐘之間、或甚至在約15分鐘與約45分鐘之間。
處理該生坯物品可以進一步包括在特定的氣氛下進行一液相燒結過程。例如，該氣氛可以是具有不大於約10-2托壓力的一減壓氣氛。在其他實施方式中，該減壓氣氛具有的壓力可以是不大於約10-3托、不大於約10-4托、如不大於約10-5托、或甚至不大於約10-6托。在特定情況下，該減壓氣氛可以在約10-2托與約10-6托之間的範圍內。
另外，在處理該生坯物品的過程中，並且特別是在一液相燒結過程中，該氣氛可以是一非氧化性(即，還原性)氣氛。用於形成該還原性氣氛的適當氣態種類可以包括：氫氣、氮氣、稀有氣體、一氧化碳、離解氨、以及它們的一組合。在其他實施方式中，在處理該生坯物品的過程中可以使用一惰性氣氛來限制該等金屬和金屬合金組分的氧化。
在完成該處理過程之後，形成了將磨料顆粒結合在一金屬粘結劑材料中的一粘結的磨料物品。根據一實施方式，該磨料物品可以具有一擁有特定特徵的本體。例如，根據一實施方式，該粘結的磨料本體可以具有比該本體內的粘結劑材料體積顯著更大的磨料顆粒體積。該粘結的磨料本體可以具有至少約1.3的VAG/VBM之比，其中VAG代表該粘結的磨料本體的總體積內磨料顆粒的體積百分比，並且VBM代表該粘結的磨料本體的總體積內粘結劑材料的體積百分比。根據另一實施方式，該VAG/VBM之比可以是至少約1.5，如至少約1.7、至少約2.0、至少約2.1、至少約2.2、或甚至於至少約2.5。在其他實施方式中，該粘結的磨料本體可以被形成為使得該VAG/VBM之比係在約1.3與約9.0之間的範圍內，如在約1.3與約8.0之間，如在約1.5與約7.0之間，如在約1.5與約6.0之間、在約2.0與約5.0之間、在約2.0與約4.0之間、在約2.1與 約3.8之間、或甚至在約2.2與約3.5之間。
在更具體的意義上，該粘結的磨料本體可以包括占該粘結的磨料本體總體積的至少約30vol%的磨料顆粒。在其他情況下，磨料顆粒的含量更大，如至少約45vol%、至少約50vol%、至少約60vol%、至少約70vol%、或者甚至於至少約75vol%。在具體的實施方式中，該粘結的磨料本體包括的磨料顆粒占該粘結的磨料本體總體積的約30vol%與約90vol%之間，如在約45vol%與約90vol%之間、在約50vol%與約85vol%之間、或甚至在約60vol%與約80vol%之間。
該粘結的磨料本體可以包括占該粘結的磨料本體總體積的不大於約45vol%的粘結劑材料。根據某些實施方式，該粘結劑材料的含量更小，例如不大於約40vol%、不大於約30vol%、不大於約25vol%、不大於約20vol%、或者甚至不大於15vol%。在具體的實施方式中，該粘結的磨料本體包括的粘結劑材料占該粘結的磨料本體總體積的約5vol%與約45vol%之間，如在約5vol%與約40vol%之間、在約5vol%與約30vol%之間、或甚至在約10vol%與約30vol%之間。
根據另一實施方式，這裡的粘結的磨料本體可以包括某一含量的孔隙率。例如，該粘結的磨料本體可以具有占該粘結的磨料本體總體積的至少5vol%的孔隙率。在其他實施方式中，該粘結的磨料本體具有的孔隙率可以占該本體總體積的至少約10vol%，如至少約12vol%、至少約18vol%、至少約20vol%、至少約25vol%、至少約30vol%、或甚至於至少約35vol%。而且，在其他實施方式中，該粘結的磨料本體可以包括占該本體總體積的不大於約80vol%的孔隙率。在其他物品中，對於該本體的總體積，該粘結的磨料本體可以具有不大於約70vol%、不大於約60vol%、55vol%的孔隙率，如不大於約50vol%的孔隙率、不大於約48%的孔隙率、不大於約44vol%的孔隙率、不大於約40vol%的孔隙率、或甚至不大於約35vol%的孔隙率。將瞭解的 是該孔隙率可以落入在此列出的該等最小和最大值任意之間的範圍內。
該粘結的磨料本體可以被形成為使得該粘結的磨料本體內的某一含量的孔隙率係連通孔隙率。連通孔隙率限定了延伸穿過該粘結的磨料本體體積的多個連通通道(即，孔)的一網路。例如，該本體的孔隙率的大半可以是連通孔隙率。事實上，在特定情況下，該粘結的磨料本體可以被形成為使得該粘結的磨料本體記憶體在的孔隙率的至少60%、至少約70%、至少約80%、至少約90%、或甚至於至少約95%係連通孔隙率。在某些情況下，該本體記憶體在的孔隙率基本上全都是連通孔隙率。因此，該粘結的磨料本體可以由兩個相的一連續網路來限定：由該粘結劑和磨料顆粒限定的一固體相、以及由遍及該粘結的磨料本體在該固相之間延伸的孔隙率所限定的一第二連續相。
根據另一實施方式，對於該粘結的磨料本體的總體積而言，與該粘結劑材料(VBM)相比，該粘結的磨料本體可以具有一特定比率的微粒材料(VP)，該微粒材料包括磨料顆粒以及填充劑。將瞭解的是該微粒材料和該粘結劑材料的量值以該組分作為該本體總體積一部分的體積百分比而測得。例如，這裡該等實施方式的粘結的磨料本體可以具有至少約1.5的比率(VP/VBM)。在其他實施方式中，該比率(VP/VBM)可以是至少約1.7、至少約2.0、至少約2.2、至少約2.5、或甚至於至少約2.8。在特定情況下，該比率(VP/VBM)可以是在1.5與約9.0之間的範圍內，如在約1.5與8.0之間，如在約1.5與約7.0之間、在約1.7與約7.0之間、在約1.7與約6.0之間、在約1.7與約5.5之間、或甚至在約2.0與約5.5之間。這樣，該粘結的磨料本體可以結合與該粘結劑材料相比更高含量的微粒材料，該微粒材料包括填充劑和磨料顆粒。
根據一實施方式，該磨料本體可以包括一量值(vol%)的填充劑，該量值可以小於、等於、或甚至大於該粘結的磨料本體的總體積記憶 體在的磨料顆粒的量值(vol%)。某些磨料物品可以使用占該粘結的磨料本體總體積的不大於約75vol%的填充劑。根據某些實施方式，該本體中的填充劑含量可以是不大於約50vol%、不大於約40vol%、不大於約30vol%、不大於約20vol%、或者甚至不大於約15vol%。在具體的實施方式中，該粘結的磨料本體包括的填充劑占該粘結的磨料本體總體積的約1vol%與約75vol%之間，如在約1vol%與約50vol%之間、在約1vol%與約20vol%之間、或甚至在約1vol%與約15vol%之間。在一情況下，該粘結的磨料本體可以基本上不含填充劑。
這裡該等實施方式的粘結的磨料本體可以具有一特定含量的活性粘結劑組合物。如將瞭解的，該活性粘結劑組合物可以是由該活性粘結劑組合物先質與該粘結的磨料本體的某些組分(包括例如，磨料顆粒、填充劑、以及粘結劑材料)之間的一反應所形成的一反應產物。該活性粘結劑組合物可以有助於該本體內的微粒(例如，磨料顆粒或填充劑)與該粘結劑材料之間的化學結合，這可以有助於微粒在該粘結劑材料中的保持。
具體地說，該活性粘結劑組合物可以包括不同的相，該等相可以被安置在該粘結的磨料本體的不同區域中。此外，該活性粘結劑組合物可以根據該組合物的位置而具有一特定的組成。例如，該活性粘結劑組合物可以包括一沉澱的相以及一介面相。該沉澱的相可以存在於該粘結劑材料中並且可以作為一不同的相被分散遍及該粘結劑材料的體積。該介面相可以被安置在該微粒材料(即，磨料顆粒和/或填充劑)與該粘結劑材料之間的介面處。該介面相可以繞著在該本體的微粒材料的表面區域的大部分而延伸。儘管沒有完全理解，但理論上該等不同的相以及該活性粘結劑組合物的組成上的差別係歸因於該等成形工藝，特別是液相燒結。
因此，該粘結劑材料可以是包含一粘結劑相以及一沉澱的相的一 複合材料，該等相係單獨的相。該沉澱的相可以由包含該活性粘結劑組合物的至少一種元素以及該粘結劑材料的至少一種元素的一組合物製成。值得注意地，該沉澱的相可以包括開始使作為粘結劑材料提供在該混合物中的至少一種金屬元素。該沉澱的相可以是一金屬或金屬合金化合物或錯合物。在具體實施方式中，該沉澱的相可以包括一選自以下材料組的材料，該組由以下各項組成：鈦、釩、鉻、鋯、鉿、鎢、以及它們的一組合。在更特別的情況下，該沉澱的相包括鈦、並且可以主要由鈦和錫組成。
該粘結劑材料的粘結劑相可以包括一過渡金屬元素，並且特別是包括在該原始粘結劑材料中用於形成該混合物的一金屬元素。這樣，該粘結劑相可以由一選自下金屬組的材料形成，該組由以下各項組成：銅、錫、銀、鉬、鋅、鎢、鐵、鎳、銻、以及它們的一組合。在特定情況下，該粘結劑相可以包括銅、並且可以是一銅基化合物或錯合物。在某些實施方式中，該粘結劑相主要由銅組成。
該介面相可以包括該活性粘結劑組合物的至少一種元素。此外，該介面相可以包括該微粒材料的至少一種元素。這樣，該介面相可以是藉由該活性粘結劑組合物與該微粒之間的化學反應所形成的一化合物或錯合物。某些介面相材料包括：碳化物、氧化物、氮化物、硼化物、氮氧化合物、硼氧化合物、碳氧化物、以及它們的一組合。該介面相可以包括一金屬，並且更特別地可以是結合了一金屬的一化合物，如一金屬碳化物、金屬氮化物、金屬氧化物、金屬氧氮化合物、金屬硼氧化合物、或金屬碳氧化物。根據一實施方式，該介面相主要由下組中的一材料形成，該組包括：碳化鈦、氮化鈦、硼氮化鈦、鈦鋁氧化物、以及它們的一組合。
此外，該介面相可以具有至少約0.1微米的平均厚度。然而，並且更特別地，該介面相可以根據該介面相所覆蓋的微粒材料的尺寸而具 有不同的厚度。例如，關於具有小於10微米的平均尺寸的磨料顆粒和/或填充劑，該介面相具有的厚度可以在該微粒的平均尺寸的約1%至20%之間。對於具有的平均尺寸在約10微米與約50微米之間的範圍內的微粒材料，該介面相具有的厚度可以在該微粒的平均尺寸的約1%至約10%之間的範圍內。對於具有的平均尺寸在約50微米與約500微米之間的範圍內的微粒材料，該介面相具有的厚度可以在該微粒的平均尺寸的約0.5%至約10%之間的範圍內。對於具有的平均尺寸大於約500微米的微粒材料，該介面相具有的厚度可以在該微粒的平均尺寸的約0.1%至約0.5%之間的範圍內。
圖8-11包括根據一實施方式的一粘結的磨料本體的微結構的放大圖像。圖8包括一粘結的磨料本體的一部分的截面的一張掃描電鏡圖像(在背散射模式下運行)，該粘結的磨料本體包括磨料顆粒801以及在該等磨料顆粒801之間延伸的粘結劑材料803。如所展示的，該粘結劑材料803包括兩個不同的材料相：由一較淡顏色表示的並且延伸穿過粘結劑材料803體積的一沉澱的相805、以及由一較深顏色表示的並且延伸穿過粘結劑材料803體積的一粘結劑相806。
圖9-11包括圖8的粘結的磨料本體的相同區域的放大圖像，使用了微探針分析來確定存在於該本體的某些區域中的選定元素。圖9包括圖8的區域的一微探針圖像，其模式被設定為確定富含銅的區域，使得更淡的區域表示存在銅的區域。根據一實施方式，該粘結劑材料803可以包括銅和錫的一金屬合金。根據一更具體的實施方式，該粘結劑材料803的粘結劑相806(是該粘結劑材料803的至少兩個不同的相之一)可以比該沉澱的相805具有更大的量值銅存在。
圖10包括圖8和圖9的區域的放大圖像，使用了微探針分析來確定存在於該粘結的磨料本體的某些區域中的選定元素。圖10使用了一微探針，其模式被設定為確定存在錫的區域，使得更淡的區域表示錫更 多的區域。如所展示的，該粘結劑材料803的沉澱的相805比粘結劑相806具有更大含量的錫。
圖11包括圖8-10的區域的放大圖像，使用了微探針分析。具體地說，圖11使用了一微探針，其模式被設定為確定存在鈦的區域，使得更淡的區域表示鈦更多的區域。如所展示的，該粘結劑材料803的沉澱的相805比粘結劑相806具有更大含量的鈦。圖11還提供了磨料顆粒801與粘結劑材料803的介面處的介面相1101的證據。如圖11所顯示的，介面相1101包括特別高含量的鈦，表明該活性粘結劑組合物先質的鈦可以優先遷移到該微粒(即，磨料顆粒801)的介面並且與該等磨料顆粒進行化學反應而形成如在此描述的一介面相化合物。
圖8-11提供了一意外現象的證據。儘管這沒有完全被理解，但該原始的包括銅和錫的粘結劑材料在加工過程中被分開，這在理論上是歸因於該液相燒結過程。該錫和銅變為不同的相，分別是沉澱的相805和粘結劑相806。此外，該錫優先與存在於該活性粘結劑組合物先質材料中的鈦結合而形成該沉澱的相805。
根據一實施方式，該粘結的磨料本體可以包括占該粘結劑材料的總體積的至少約1vol%的該活性粘結劑組合物，這部分包括該活性粘結劑組合物的所有相，如該介面相和該沉澱物相。在其他情況下，該粘結劑內的活性粘結劑組合物的量值可以更大，例如至少約4vol%、至少約6vol%、至少約10vol%、至少約12vol%、至少約14vol%、至少約15vol%、或者甚至於至少約18vol%。在特定情況下，該粘結劑材料包含的活性粘結劑組合物的量值係在約1vol%與約40vol%之間的範圍內，如在約1vol%與30vol%之間、在約1vol%與約25vol%之間、在約4vol%與約25vol%之間、或者在約6vol%與約25vol%之間。在某些情況下，對於該粘結劑材料的總體積，活性粘結劑組合物的量值係在約10vol%與約30vol%之間的範圍內，在約10vol%與約25vol% 之間、或甚至在約12vol%與約20vol%之間。
該粘結的磨料本體被形成為使得該粘結劑材料可以具有一特定的斷裂韌度(K1c)。該粘結劑材料的韌度可以藉由微壓痕試驗或奈米壓痕試驗進行測量。微壓痕試驗藉由在一拋光的樣品上產生裂紋的原理來測量斷裂韌性，這係藉由在該材料(包括例如在當前情況下，是在該粘結劑材料中)內的一特定位置處載入一壓痕器。例如，可以根據“Indentation of Brittle materials”,Microindentation Techniques in Materials Science and Engineering,ASTM STP 889,D.B.Marshall and B.R.Lawn pp 26-46中揭露的方法來進行一適當的微壓痕試驗。根據一實施方式，該粘結的磨料本體具有一粘結劑材料，該粘結劑材料具有的平均斷裂韌度(K1c)為不大於約4.0MPa m0.5。在其他實施方式中，該粘結劑材料的平均斷裂韌度(K1c)可以是不大於約3.75MPa m0.5，如不大於約3.5MPa m0.5、不大於約3.25MPa m0.5、不大於約3.0MPam0.5、不大於約2.8MPa m0.5、或甚至不大於約2.5MPa m0.5。該等粘結劑材料的平均斷裂韌度可以是在約0.6MPam0.5與約4.0MPam0.5之間的範圍內，如在約0.6MPa m0.5與約3.5MPa m0.5之間的範圍內、或甚至在約0.6MPa m0.5與約3.0MPa m0.5之間的範圍內。
這裡該等實施方式的磨料物品可以具有特別的特性。例如，該粘結的磨料本體具有的破裂模量(MOR)可以是至少約2000psi，如至少約4000psi，並且更特別地是至少約6000psi。
這裡該等實施方式的粘結的磨料本體證明瞭在用於某些研磨操作中的特殊特性。具體而言，粘結的研磨輪可以用於未整修的研磨操作中，其中該粘結的磨料本體在該本體經歷一修正操作之後並不要求一整修操作。傳統地，進行修正操作來給予該磨料本體所希望的輪廓和形狀。修正之後，對該磨料本體進行整修，典型地是用一同等硬的或更硬的磨料元件來去除磨損的砂礫並且暴露出新的磨料顆粒。整修係 用於常規磨料物品的一耗時且必須的過程用於確保該磨料物品的恰當操作。發現這裡該等實施方式的粘結的磨料本體在使用過程中要求顯著更少的整修並且具有超過常規磨料物品的顯著改進的性能參數。
例如，在一實施方式中，在一未整修的研磨操作過程中，一實施方式的粘結的磨料本體可以具有不大於約40%的功率變化，其中該功率變化係由公式[(Po-Pn)/Po]×100%描述的。Po代表在一初始研磨週期中用該粘結的磨料本體研磨一工件所用的研磨功率(Hp或Hp/in)並且Pn代表在第n個研磨週期中研磨該工件所用的研磨功率(Hp或Hp/in)，其中n4。因此，該功率變化衡量了從一初始研磨週期到一後續研磨週期的研磨功率上的變化，其中經歷了至少4個研磨週期。
具體而言，該等研磨週期可以按一連貫方式完成，這意味著在該等研磨週期之間在該粘結的磨料物品上沒有進行修正或整修操作。這裡該等實施方式的粘結的磨料本體在某些研磨操作的過程中可以具有不大於約25%的功率變化。在另外其他的實施方式中，該粘結的磨料本體的功率變化可以是不大於約20%，如不大於約15%，或甚至不大於約12%。某些磨料本體的功率變化可以是在約1%與約40%之間的範圍內，如在約1%與約20%之間、或甚至在約1%與約12%之間。
進一步關於該功率變化，將要注意的是初始研磨週期(Po)與在第n個研磨週期中研磨該工件所用的研磨功率(Pn)之間的研磨功率的變化可以在多個研磨週期上進行測量，其中“n”係大於或等於4。在其他情況下，“n”可以是大於或等於6(即，至少6個研磨週期)、大於或等於10、或甚至大於或等於12。此外，將瞭解的是第n個研磨週期可以代表連貫的研磨週期，其中在該等研磨週期之間不在磨料物品上完成整修。
根據一實施方式，該粘結的磨料本體可以用於在其中的材料去除率(MRR’)係至少約1.0英寸3/分鐘/英寸(in3/min/in)[10毫米3/秒/ 毫米(mm3/sec/mm)]的研磨操作中。在其他實施方式中，使用這裡該等實施方式的粘結的磨料本體的研磨操作可以按至少約4.0in3/min/in[40mm3/sec/mm]的材料去除率進行，如至少約6.0in3/min/in[60mm3/sec/mm]、至少約7.0in3/min/in[70mm3/sec/mm]、或甚至於至少約8.0in3/min/in[80mm3/sec/mm]。利用這裡該等實施方式的粘結的磨料本體的某些研磨操作進行時的材料去除率(MRR’)可以是在約1.0in3/min/in[10mm3/sec/mm]與約20in3/min/in[200mm3/sec/mm]之間的範圍內、在約5.0in3/min/in[50mm3/sec/mm]與約18in3/min/in[180mm3/sec/mm]之間的範圍內、在約6.0in3/min/in[60mm3/sec/mm]與約16in3/min/in[160mm3/sec/mm]之間的範圍內、或甚至在約7.0in3/min/in[70mm3/sec/mm]與約14in3/min/in[140mm3/sec/mm]之間的範圍內。
此外，該粘結的磨料本體可以被用於在其中該粘結的磨料本體以特定的表面速度旋轉的研磨操作中。表面速度係指該輪在與該工件的接觸點處的速度。例如，該粘結的磨料本體旋轉時的速度可以是至少1500每分鐘表面英尺(sfpm)，如至少約1800，如至少約2000sfpm、至少約2500sfpm、至少約5000sfpm、或甚至於至少10000sfpm。在特定情況下，該粘結的磨料本體旋轉時的速度可以在約2000sfpm與約15000sfpm之間的範圍內，如在約2000sfpm與12000sfpm之間。
該粘結的磨料本體可能適合於用在不同的研磨操作中，包括例如切入研磨操作、緩給進研磨操作、剝落研磨操作、槽研磨操作、以及類似操作。在一特定情況下，該粘結的磨料本體適合用於端銑刀研磨應用中。在其他情況下，該粘結的磨料本體可能有用於對硬質和脆性工件(包括例如藍寶石和石英材料)進行打薄。
此外，這裡該等實施方式的粘結的磨料本體可以用於如下研磨操作，其中在研磨後，該工件具有的平均表面粗糙度(Ra)係不大於約 50微英寸(約1.25微米)。在其他情況下，該工件的平均表面粗糙度可以是不大於約40微英寸(約1微米)、或甚至不大約30微英寸(約0.75微米)。
在其他實施方式中，在用這裡該等實施方式的粘結的磨料物品進行研磨的過程中，至少三個連貫的研磨操作的平均表面粗糙度變化可以是不大於約35%。應注意的是連貫的研磨操作係其中在每個研磨操作之間不進行修正操作的該等操作。平均表面粗糙度的變化可以作為在進行每個單獨的研磨操作的地方該工件上的每個位置處所測得的該工件的平均表面粗糙度(Ra)的標準差來計算。根據某些實施方式，至少三個連貫的研磨操作的平均表面粗糙度變化可以是不大於約25%、不大於約20%、不大於約15%、不大於約10%、或甚至不大於約5%。
根據其他實施方式，該粘結的磨料物品可以具有至少約1200的G比率。該G比率係從工件上去除的材料體積除以從該粘結的磨料本體上藉由磨損而損失的材料體積。根據另一實施方式，該粘結的磨料本體具有的G比率可以是至少約1300，如至少約1400、至少約1500、至少約1600、至少約1700、或甚至於至少約1800。在某些情況下，該粘結的磨料本體的G比率可以是在約1200與約2500之間的範圍內，如在約1200與約2300之間、或甚至在約1400與約2300之間。在此指出的該等G比率值可以在這裡指出的材料去除率下實現。此外，所描述的該等G比率值可以在這裡描述的各種工件材料類型上實現。
在其他意義上，該粘結的磨料物品具有的G比率可以顯著改進的超過了常規的磨料物品，特別是金屬粘結的磨料物品。例如，根據在此該等實施方式的粘結的磨料本體的G比率可以比一常規的磨料物品的G比率大出至少約5%。在其他情況下，G比率的改進可以更大，如至少約10%、至少約15%、至少約20%、至少約25%、或甚至於至少約 30%。該粘結的磨料物品的具體實施方式證明瞭與常規的粘結的磨料相比在G比率方面的增大，這種增大係在約5%與約200%之間的範圍內、在約5%與約150%之間、在約5%與約125%之間、在約5%與約100%之間、在約10%與約75%之間、或甚至在約10%與約60%之間。
某些粘結的磨料本體證實了足夠接近一穩態研磨功率的一初始研磨功率。一般，對於常規的金屬粘結的磨料物品而言，該穩態研磨功率與初始研磨功率顯著不同。這樣，與常規的金屬粘結的磨料物品相比，從初始研磨功率的研磨功率增大相對於這裡該等實施方式的粘結的磨料本體是特別低的。例如，這裡該等實施方式的粘結的磨料本體具有的初始研磨功率的增大可以是不大於約40%，如由公式[(Po-Pn)/Po]×100%所定義的。在該公式中，Po代表在一初始研磨週期中用該粘結的磨料本體研磨該工件所用的初始研磨功率(Hp或Hp/in)並且Pn代表在第n個研磨週期中用該粘結的磨料本體研磨該工件所用的研磨功率(Hp或Hp/in)，其中n16。將瞭解的是該等研磨週期可以是連貫的研磨週期，其中不進行該粘結的磨料本體的修正或整修。
根據一實施方式，在使用這裡該等實施方式的粘結的磨料物品的研磨操作過程中，初始研磨功率的增大係不大於約35%，如不大於約30%、不大於約25%、不大於約20%、不大於約18%、不大於約15%、不大於約12%、不大於約10%、或甚至不大於約8%。在特定情況下，該粘結的磨料本體能夠進行如下研磨操作：其中，初始研磨功率的增大可以是在約0.1%與約40%之間的範圍內，如在約0.1%與約30%之間的範圍內、在約1%與約15%之間的範圍內、在約1%與約12%之間的範圍內、或甚至在約1%與約8%的範圍內。
在其他實施方式中，該等粘結的磨料本體證實了在約3英寸/分鐘的最小給進速率下在至少約400秒的研磨時間內初始研磨功率的增大係不大於約10%。該初始研磨功率的增大可以由公式[(P400-Po)/Po]× 100%來定義，其中Po代表在第一研磨週期中用該粘結的磨料本體來初始研磨該工件所用的初始研磨功率(Hp或Hp/in)並且P400代表在400秒的研磨之後用該粘結的磨料本體研磨該工件所用的研磨功率(Hp或Hp/in)。在某些其他的研磨操作中，該粘結的磨料本體在約3英寸/分鐘的最小給進速率下在至少約400秒的研磨時間內具有的初始研磨功率的增大可以是不大於約8%，如不大於約6%，如不大於約4%、或甚至不大於約2%。在特定的研磨應用中，該粘結的磨料本體證實了在約3英寸/分鐘的最小給進速率下在至少約400秒的研磨時間內初始研磨功率的增大係在約0.1%與約10%之間的範圍內，如在約0.1%與約8%之間，如在約0.1%與約6%之間、或甚至在約0.1%與約4%之間。
這裡該等實施方式的粘結的磨料本體可以具有特殊的研磨性能，其中在至少3英寸/分鐘的最小給進速率下在至少約800秒的研磨時間內該初始研磨功率的增大係不大於約20%。此類應用的初始研磨功率的增大可以由公式[(P800-Po)/Po]×100%來定義，其中Po代表在第一研磨週期中用該粘結的磨料本體初始研磨該工件所用的初始研磨功率(Hp或Hp/in)並且P800代表在800秒的研磨之後用該粘結的磨料本體研磨該工件所用的研磨功率(Hp或Hp/in)。而且，對於這裡該等實施方式的某些粘結的磨料物品，在3英寸/分鐘的最小給進速率下在至少800秒的時間內該初始研磨功率的增大可以更小，如不大於約15%、不大於約10%、或甚至不大於約8%。這裡該等粘結的磨料本體在約3英寸/分鐘的最小給進速率下在至少800秒的研磨時間內具有的初始研磨功率的增大可以是在約0.1%與約20%之間的範圍內，如在約0.1%與約18%之間，如在約0.1%與約15%之間、或甚至在約0.1%與約8%之間。此類特性可能特別適合於在研磨硬質或超硬工件時該粘結的磨料本體的功能化。
根據另一實施方式，該粘結的磨料本體在至少約6英寸/分鐘的最 小給進速率下在至少800秒的研磨時間內可以具有一有限的初始研磨功率的增大。例如，該初始研磨功率的增大在約6英寸/分鐘的最小給進速率下在至少800秒的研磨時間內可以是不大於約20%，如不大於約15%、不大於約12%、或甚至不大於約10%。此類特性可能特別適合於在研磨硬質或超硬工件時該粘結的磨料本體的功能化。
這裡該等實施方式的粘結的磨料本體可以適合用於研磨某些工件，如特別硬的工件。例如，工件可以具有至少5GPa的平均維氏硬度。在其他情況下，該工件的平均維氏硬度可以是至少約10GPa或甚至於至少約15GPa。
該工件可以由金屬、金屬合金、氮化物、硼化物、碳化物、氧化物、氮氧化合物、硼氧化合物、碳氧化物、以及它們的組合製成。在特定情況下，該等工件可以是金屬碳化物，包括例如，碳化鎢。在由碳化鎢製成的工件上進行研磨的示例性條件下，該碳化鎢工件內的鈷的量值可以是在按重量計約5%與約12%之間的範圍內。
在進行某些研磨操作時，例如，在特別硬的材料上，該粘結的磨料本體可以在至少1800sfpm的速率下運行。在特定情況下，該粘結的磨料本體旋轉時的速率可以是至少1900sfpm、至少約2200sfpm、或甚至於至少2350sfpm。在特定情況下，在研磨操作過程中該粘結的磨料本體旋轉時的速率可以是在約1800sfpm與約3100sfpm之間的範圍內，更特別地是，在約1900sfpm與約2350sfpm之間的範圍內。
此外，這裡該等實施方式的粘結的磨料物品適合於某些研磨操作，例如像在特別硬的工件上以某些給進速率而進行的。例如，該給進速率可以是至少約2英寸/分鐘。在其他情況下，該給進速率可以更大，如至少約3英寸/分鐘、至少約3.5英寸/分鐘、或至少約4英寸/分鐘。具體的實施方式可以將該粘結的磨料本體用於如下研磨操作中：其中該給進速率係在約2英寸/分鐘與約10英寸/分鐘之間的範圍內，如在約3 英寸/分鐘與約8英寸/分鐘之間的範圍內。
在又一實施方式中，該粘結的磨料本體可以用於如下研磨操作中：其中在用磨料修正輪對該粘結的磨料本體進行修正之後，該粘結的磨料本體能夠對一具有至少5GPa的平均維氏硬度的工件研磨至少17個連貫的研磨週期而不超過該研磨機器的最大轉軸功率。這樣，該等粘結的磨料本體證實了一改進的工作壽命，特別是在研磨硬質材料工件的情況下。事實上，該粘結的磨料本體能夠在使用一修正操作之前進行至少約20個連貫的研磨週期、至少約25個連貫的研磨週期、或至少約30個連貫的研磨週期。將瞭解的是提及連貫的研磨週期係指以一連續方式進行的、在研磨週期之間不進行該粘結的磨料本體的修正或整修的那些研磨週期。
這裡該等實施方式的粘結的磨料本體與常規的粘結的磨料本體相比，總體上，常規的粘結的磨料物品在要求一修正操作用於再銳化和表面重修之前在比較硬的工件上進行了不大於約16個連貫的研磨週期。這樣，這裡該等實施方式的粘結的磨料本體證實了優於常規的金屬粘結的、粘結的磨料的一可用研磨時間的改進，如藉由在必須要一修正操作或者研磨功率超過研磨機器的功率容量之前所進行的連貫的研磨週期的數目而測量的。
工業上測量研磨性能的另一值得注意的改進係部件數/整修，這係對於在一具體的磨料物品在該磨料物品要求整修以維持性能之前可以機加工的部件數目的衡量。根據一實施方式，這裡該等實施方式的粘結的磨料本體與一常規的金屬粘結的磨料物品相比可以在一工件上具有至少約10%的研磨效率的增大，如藉由部件數/整修所測得的。根據另一實施方式，與常規的金屬粘結的磨料物品相比該研磨效率的增大係至少約20%，如至少約30%、至少約40%、或甚至於至少約50%。值得注意地，此類常規的金屬粘結的磨料物品可以包括習知技術的物 品，如從Saint-Gobain Corporation可得到的G-Force和Spector品牌的磨料物品。在具體情況下，藉由部件數/整修所測得的研磨效率的增大可以是在約10%與約200%之間的範圍內，如在約20%與約200%之間、在約50%與約200%之間、或在約50%與約150%之間的等級上。將瞭解的是此種改進可以在這裡描述的研磨條件下在這裡描述的工件上實現。
另外，這裡該等實施方式的粘結的磨料物品可以具有在工業上由磨損速率測得的研磨性能的改進，這係對一磨料物品在研磨過程中經歷的磨損的一衡量。根據一實施方式，這裡該等實施方式的粘結的磨料本體具有磨損速率的改進，使得該磨料物品與一常規的金屬粘結的磨料物品相比以小至少5%的速率發生磨損。根據另一實施方式，與常規的金屬粘結的磨料物品相比該磨損速率係小至少約8%，如至少約10%、至少約12%、或甚至於至少約15%。在特定情況下，該磨損速率的改進可以是在約5%與約100%之間的範圍內，如在約5%與約75%之間、在約5%與約0%之間、或在約5%與約50%之間的等級上。將瞭解的是此種改進可以在這裡描述的研磨條件下在這裡描述的工件上實現。
在工業上衡量的研磨性能的另一值得注意的改進係磨損速率，這係對一磨料物品在研磨過程中經歷的磨損的一衡量。根據一實施方式，這裡該等實施方式的粘結的磨料本體可以具有磨損速率的改進，使得該磨料物品與一常規的金屬粘結的磨料物品相比以小至少5%的速率發生磨損。根據另一實施方式，與常規的金屬粘結的磨料物品相比該磨損速率係小至少約8%，如至少約10%、至少約12%、或甚至於至少約15%。在特定情況下，該磨損速率的改進可以是在約5%與約100%之間的範圍內，如在約5%與約75%之間、在約5%與約60%之間、或在約5%與約50%之間的等級上。將瞭解的是此種改進可以在這裡描述的研磨條件下在這裡描述的工件上實現。
這裡該等實施方式的磨料物品證實了的在研磨性能上的另一顯著改進包括可用研磨速率的增大。研磨速率係在不犧牲表面光潔度或超過該機器或粘結的磨料物品的研磨功率的情況下可以成型一工件的速度。根據一實施方式，這裡該等實施方式的粘結的磨料本體可以具有研磨速率的改進，使得該磨料物品與一常規的金屬粘結的磨料物品相比能以快至少5%的速率進行研磨。在其他情況下，與常規的金屬粘結的磨料物品相比，該研磨速率可以更大，如大出至少約8%、至少約10%、至少約12%、至少約15%、至少約20%、或甚至於至少約25%。對於這裡的某些粘結的磨料物品，研磨速率的改進可以是在約5%與約100%之間的範圍內，如在約5%與約75%之間、在約5%與約60%之間、或甚至在約5%與約50%之間的等級上。將瞭解的是此種改進可以在這裡描述的研磨條件下在這裡描述的工件上實現。
值得注意地，此種研磨速率的改進可以在保持在此指出的其他研磨參數的同時得以實現。例如，研磨速率的改進可以在還具有在此指出的初始研磨功率的有限增大、在此指出的表面光潔度的有限變化、以及在此指出的有限磨損速率的同時得以實現。
圖12包括根據一實施方式的一粘結的磨料本體的一放大圖像。如所展示的，該粘結的磨料本體包括在一粘結劑材料1202中包含的並且被其包圍的磨料顆粒1201，該粘結劑材料包括一金屬或金屬合金材料。如進一步展示的，該粘結的磨料本體具有一基本上開放的結構，包括在該等磨料顆粒1201以及粘結劑材料1202之間延伸的孔1203。從圖12中很明顯，該粘結的磨料本體包括顯著量值(vol%)的磨料顆粒1201，使得該結構主要包含藉由該粘結劑材料1202而粘結在一起的磨料顆粒1201。此外，該等磨料顆粒1201係彼此緊鄰的，並且極少的粘結劑材料1202將磨料顆粒1201分開，從而證明瞭磨料顆粒1201與粘結劑材料1202之間的高比率。
801、1201‧‧‧磨料顆粒
803、1202‧‧‧粘結劑材料
805‧‧‧沉澱的相
806‧‧‧粘結劑相
1101‧‧‧介面相
1203‧‧‧孔
藉由參見附圖可以更好地理解本揭露，並且使其許多特徵和優點對於熟習該項技術者變得清楚。
圖1包括根據一實施方式的粘結的磨料本體的研磨功率(馬力/英寸(HP/in))相對於研磨週期數目的曲線圖。
圖2包括根據一實施方式的粘結的磨料本體的表面粗糙度(Ra)相對於研磨週期數目的曲線圖。
圖3包括根據一實施方式的粘結的磨料本體以及一常規樣品的研磨功率(HP/in)相對於研磨週期數目的曲線圖。
圖4包括根據一實施方式的粘結的磨料本體以及一常規樣品的研磨功率(HP)相對於兩個不同的材料去除率(即，4.5英寸3/分鐘/英寸(in3/min/in)以及5.1in3/min/in)的橫條圖。
圖5包括根據一實施方式的粘結的磨料本體以及一常規樣品在兩個不同的材料去除率下的研磨比率(G-比率)的橫條圖。
圖6包括根據一實施方式的粘結的磨料本體以及一常規樣品的轉軸功率(馬力(Hp))相對於研磨時間(秒(sec))的曲線圖。
圖7包括根據一實施方式的粘結的磨料本體以及一常規樣品的轉軸功率(Hp)相對於研磨時間(sec)的曲線圖。
圖8至圖11包括根據一實施方式的粘結的磨料本體的微結構的放大圖像。
在不同的圖中使用相同的參考符號表示相似的或相同的事項。
實例
實例1
將一第一粘結的磨料樣品製成一具有工業上理解的1A1形狀的4 英寸直徑的輪。該樣品的成形包括產生一混合物，該混合物包括45.96克青銅粉末(即銅：錫為按重量計60：40)，該粉末具有325美國篩目的大小、是從位於27 Philo Curtis Road,Sandy Hook,CT 06482,USA的Connecticut Engineering Associate Corporation得到的。將該青銅粉末與5.11克具有相同大小的、購自Chemetall Chemical Products,New Providence New Jersey,USA的氫化鈦進行乾混。還將具有-120/+140的美國篩目大小的立方氮化硼磨料顆粒與該青銅粉末和氫化鈦進行混合。該等磨料顆粒係來自Saint-Gobain Ceramics and Plastics,Worcester,MA，並且是作為CBN-V可商購的。
在添加該等磨料顆粒之後，將8.15克有機粘合劑加入該混合物中並將該混合物剪切至一泥漿稠度。該有機粘合劑包括一種由Wall Colmonoy Co.在品牌名稱S-binder下出售的熱塑樹脂以及來自Vitta Corporation的一K424粘結劑。接著將該混合物烘乾以去除濕氣。將乾燥過的混合物破碎並篩分以得到團聚體。將該等團聚體放入一具有環形形狀並且限定了4英寸的外部公稱直徑和3.2英寸的內部直徑的鋼質模具中。在2.4tons/in2下壓製該等團聚體以形成一生坯物品。將該生坯物品在950℃下於一具有的壓力為約10-4托的還原氣氛中燒結30分鐘。最終形成的粘結的磨料具有3.0的比率(VAG/VBM)以及占該本體的總體積為34體積百分比的孔隙率(100%的連通孔隙率)的量值。
使用環氧樹脂將一鋼質內芯附接到該粘結的磨料本體上並進一步精整、平衡並進行速度試驗以完成該輪的製造過程。為識別而將該輪標記為樣品1。
使用樣品1在Bryant OD/ID研磨機上以一外部圓柱形切入研磨方式來研磨一52100軸承鋼工件，該工件開始時被硬化至58-62HRC。該等工件處於52100鋼盤的形式，直徑4英寸，並且該研磨操作係一外部圓柱形切入研磨。開始時，在研磨之前將樣品1安裝在該機器轉軸上並 用一BPR金剛石輥進行修正，該輥從Saint-Gobain Abrasives,Arden,NC作為BPR輥可商購。修正參數在表1中示出。
在修正之後不用磨料棒來整修樣品1，因為該磨料砂礫被充分暴露，讀取該等磨料本體用於一未整修的研磨操作的讀數。研磨參數在表2中示出。
圖1包括在表2提供的研磨條件下在兩個不同的材料去除率(MRR’)下(即，1in3/min/in和2in3/min/in)樣品1的研磨功率(HP/in)相對於研磨週期數的一曲線圖。若所證實的，曲線101證明了樣品1能夠在1in3/min/in的MRR’下以11Hp/in的初始研磨功率以及5個連貫的研磨週期後10Hp/in的研磨功率而研磨該工件。曲線103顯示樣品1能夠在2in3/min/in的MRR’下以19Hp/in的初始研磨功率以及5個連貫的研磨週期後16Hp/in的研磨功率而研磨該工件。在1in3/min/in的MRR’下樣品1在研磨該工件時的功率變化係9%，並且在2in3/min/in的MRR’下樣品1在研磨該工件時的功率變化係16%。因此，樣品1證實了在一初始研磨功率與5個連貫的研磨操作之後的一穩態研磨功率之間的很小的變化。該工件具有約0.25英寸的寬度並且該等磨輪樣品被形成為具有0.5英寸的寬度。用來計算MRR’的寬度為0.25英寸，係該工件的寬度。
圖1進一步包括一常見地從Saint-Gobain Corporation作為G-Force磨輪B181-75UP061可商購的常規的金屬粘結的磨料物品(樣品MBS1)的研磨功率(HP/in)相對於研磨週期數的兩個曲線圖。如所證實的，曲線103證明樣品MBS1能夠在1in3/min/in的MRR’下以40Hp/in的初始研磨功率研磨該工件。在5個連貫的研磨週期後，對於1in3/min/in的MRR’，樣品MBS1以10Hp/in的功率進行研磨。樣品MBS1證實了在一未整修的研磨操作中75%的功率變化。
曲線104證明樣品MBS1能夠在2in3/min/in的MRR’下以50Hp/in的初始研磨功率研磨該工件。在5個連貫的研磨週期後，對於2in3/min/in 的MRR’，樣品MBS1以10Hp/in的功率進行研磨。樣品MBS1證實了在一未整修的研磨操作中84%的功率變化。很清楚，在一未整修的研磨操作中，這裡該等實施方式的粘結的磨料物品證實了優於習知技術的磨輪的在研磨功率變化方面顯著改進的性能。
圖2包括在表2提供的研磨條件下在這兩個不同的材料去除率(MRR’)(即，1in3/min/in和2in3/min/in)下樣品1的表面光潔度或表面粗糙度(Ra)相對於研磨週期數的一曲線圖。如所證實的，樣品1(曲線201和202所代表的)在這兩個材料去除率下在多個連貫的研磨週期之後在該工件上提供了不大於約30微英寸的表面光潔度(Ra)。此外，在初始研磨操作與第五個研磨週期之間所有測得的表面光潔度值的變化(即，所有測量結果的標準差)不變化大於2。
圖2進一步包括在表2提供的研磨條件下在這兩個不同的材料去除率(MRR’)(即，1in3/min/in和2in3/min/in)下樣品BMS1的表面光潔度(Ra)相對於研磨週期數。如曲線203和204證實的，樣品MBS1在這兩個材料去除率下實現的表面光潔度在這兩個材料去除率下初始地是30微英寸、並且在另外的連貫研磨時顯著升高，其值在1in3/min/in和2in3/min/in的材料去除率下分別是50微英寸和約60微英寸。樣品MBS1在這兩個材料去除率下的平均表面光潔度係約40微英寸並且在這兩個材料去除率下表面光潔度的變化(標準差)係約10。很清楚，與樣品MBS1相比，樣品1能夠在多個連貫的研磨週期之後在該工件上提供優越的表面光潔度。
實例2
使用與在此提供的樣品1相同的方法來製作樣品2。樣品2包括一定量值的熔融矽石填充劑材料，這代替了該磨料顆粒材料的25%。該熔融矽石的尺寸係-120/+140美國篩目並且是由Washington Mills生產的。最終形成的粘結的磨料具有2.3的比率(VP/VBM)以及占該本體的 總體積為29%體積百分比的孔隙率(100%的連通孔隙率)的量值。
為了比較，在該試驗中也包括一B126-M160VT2B規格的玻璃化的CBN磨輪作為樣品C1。這樣一研磨輪常見地是從Saint-Gobain Corporation作為B126-M160VT2B磨料輪可商購的。
圖3包括在表2提供的條件下樣品1、樣品2、和樣品C1的研磨功率(HP/in)相對於研磨週期數的曲線圖。在研磨過程中使用2in3/min/in的材料去除率。如曲線301所證實的，樣品1能夠以18Hp/in的初始研磨功率以及5個連貫的研磨週期後16Hp/in的研磨功率研磨該工件，功率變化係約16%。曲線303顯示樣品2能夠以17Hp/in的初始研磨功率以及5個連貫的研磨週期後15Hp/in的研磨功率研磨該工件，功率變化係約12%。藉由比較，該常規的玻璃化的粘結的磨料樣品與樣品2具有相同的功率變化，並且功率變化係約12%。這樣並且相當意外地，樣品1和2儘管是金屬粘結的磨料物品，但行為更像一玻璃化的粘結的磨料物品，具有一脆性的粘結劑組分以及低的功率變化。
實例3
使用與樣品1相同的成形方法來形成一第三樣品(樣品3)。使用372克的具有60/40銅/錫的一金屬粘結劑組合物、41克的一氫化鈦的活性粘結劑組合物先質、359克的B181尺寸的CBN-V磨料顆粒、131克的尺寸100篩目的從Saint-Gobain Grains and Powders作為38A氧化鋁可得的填充劑、以及58克的實例1中使用的粘結劑來形成該初始混合物。樣品3具有2.5的比率(VP/VBM)以及約29vol%的孔隙率。
在一由4140鋼製成的工件的外部直徑上在一剝落研磨操作中使用樣品3，該工件的形狀係具有5英寸直徑和11英寸長度的一圓形條。該工件被硬化至40-45HRC。將樣品3與從Saint Gobain Abrasives作為B150-M150-VT2B可商購的一常規的、玻璃化的CBN磨輪(樣品C2)進行比較。
樣品3被形成為一大的粘結的磨輪，被安裝在一鋼盤周邊上以形成一20英寸直徑的磨輪。使用一金剛石輥來修正樣品3並且將該樣品用來研磨該工件，而沒有任何的後續整修以便暴露出砂礫。修正條件在下表3中示出。研磨條件在表4中示出。
結果匯總在圖4和圖5中。圖4包括研磨功率(Hp)相對於兩個不同的材料去除率(即，9.6in3/min/in和12in3/min/in)的一橫條圖。條401代表在9.6in3/min/in的材料去除率下在初始一趟之後樣品3研磨該工件的過程中所使用的研磨功率。條402代表在該工件上在9.6in3/min/in的材料去除率下在25個連貫的研磨週期(即，趟數)之後樣品3研磨該工件的過程中的研磨功率。如所展示的，樣品3證實了在不經歷修正操作的情況下在25個連貫的研磨週期上在研磨功率方面非常 小的變化。事實上，估計該研磨功率的變化係小於約12%。
條403和404證明了在該工件上在9.6in3/min/in的材料去除率下在樣品C2研磨過程中以及在25個連貫的研磨週期(即，趟數)之後所使用的研磨功率。在樣品3與樣品C2的對比中，注意到樣品3與常規的金屬粘結的磨料物品相比其行為更像一玻璃化的粘結的磨料物品。
條405代表在12in3/min/in的材料去除率下在初始趟之後樣品3研磨該工件的過程中所使用的研磨功率。條406代表在該工件上在12in3/min/in的材料去除率下在25個連貫的研磨週期(即，趟數)之後樣品3研磨該工件的過程中所使用的研磨功率。而且，樣品3證實了在不經歷修正操作的情況下在25個連貫的研磨週期上在研磨功率方面非常小的變化。事實上，估計該研磨功率的變化係小於約10%。
條407和408證明了在工件上在12in3/min/in的材料去除率下樣品C2研磨該工件的過程中在一初始趟中以及25個連貫的研磨週期(即，趟數)之後所使用的研磨功率。在樣品3與樣品C2的對比中，注意到樣品3與常規的金屬粘結的磨料物品相比其行為更像一玻璃化的粘結的磨料物品。
圖5包括樣品3和樣品C2的研磨比率(G比率)相對於兩個不同的材料去除率(即，9.6in3/min/in和12in3/min/in)的一橫條圖。如所展示的，在這兩個材料去除率下，樣品3具有顯著大於樣品C2的一G比率。事實上，儘管樣品3與樣品C2相比其轉軸功率和表面光潔度幾乎相同，但在這兩個材料去除率下樣品3的G比率比樣品C1的G比率大出35%至50%。
實例4
根據實例1中提供的方法來製造一第四樣品(樣品4)。初始混合物使用138克的具有60/40銅-錫的一金屬粘結劑組合物、15克的作為活性粘結劑組份先質的氫化鈦、20克的實例1的有機粘結劑、以及164克 的從Saint-Gobain Ceramics和Plastics作為RB 270/325美國篩目的金剛石砂礫可得到的金剛石形成。樣品4具有2.3的比率(VAG/VBM)以及約36vol%的孔隙率。
該研磨操作包括對具有1英寸直徑以及按重量計10%的鈷作為粘合劑的一碳化鎢工件開槽(fluting)。對比一具有18.75vol%磨料顆粒、71.25vol%粘結劑、類型為RB 270/325美國篩目的金剛石磨料顆粒的習知技術的金屬粘結的輪(從Saint-Gobain Corporation可得到的G-Force Abrasive)，來對樣品4的研磨性能進行測試。
在使用前對這兩個樣品進行離線修正和整修。將該樣品安裝在一鋼質心軸上並且進行平衡。用碳化矽輪修正該樣品，該輪具有100砂礫、H等級以及玻璃化的粘結劑，常用於此類過程。使該樣品以該碳化矽輪的表面速度的約1/10進行旋轉，該碳化矽輪以約5000sfpm運轉。儘管該樣品輪在旋轉，但它以0.001英寸的切口深度和10in/min的橫向速率被修正直到認為該輪合適。還將每個樣品用200篩目的碳化矽輪進行整修以暴露出砂礫用於研磨。用棒進行的整修在所有研磨開始時完成以便從相同的基準點開始。
研磨試驗的結果提供在圖6中。圖6包括樣品1在三種不同條件下以及樣品C2在一條件下的轉軸功率(Hp)相對於研磨時間(sec)的一曲線圖。曲線601代表樣品C2並且以3000rpm的輪速度和3.75英寸/分鐘的研磨速率來進行研磨。如所展示的，樣品C2經歷了對於連貫的研磨週期所必須的研磨功率的顯著增大。該初始研磨功率係約1.8Hp並且在持續約1200秒時間的16個研磨週期之後急劇增大至3Hp。樣品C2經歷了從臨界研磨功率至少40%的研磨功率的增大。
相比之下，樣品4證明了對於不同研磨條件在初始磨損功率上的顯著更小的增加。曲線602展示了樣品4在該工件上在3000rpm和3.75inches/min的研磨速率下的研磨功率。其條件與用於測試樣品C2的研磨 條件相同。如曲線602所展示的，樣品4具有約1.5Hp的初始研磨功率以及在16個連貫的研磨週期之後將近1200秒時為2Hp的最終研磨功率。樣品4證實了僅僅25%的臨界功率的增大。樣品4證實了與樣品C2相比顯著改進的可用研磨壽命。
曲線603展示了樣品4在該工件上在2500rpm和3.75inches/min的研磨速率下的研磨功率。如曲線603所展示的，樣品4具有約1.8Hp的初始研磨功率以及在16個連貫的研磨週期之後將超過1200秒時為1.8Hp的最終研磨功率。樣品4有效地證實了對於所有該等研磨週期而言臨界功率沒有增加，表明了與樣品C2相比顯著改進的可用研磨壽命。
曲線604展示了樣品4在該工件上在2500rpm和6.5inches/min的研磨速率下的研磨功率。如曲線604所展示的，樣品4具有約2.8Hp的初始研磨功率以及在16個連貫的研磨週期之後約800秒時為1.9Hp的最終研磨功率。樣品4有效地證實了對於所有該等研磨週期而言臨界功率沒有增加，表明了與樣品C2相比顯著改進的可用研磨壽命。
除了以上指出的研磨性能方面的差異，在整修之前，樣品4的粘結的磨料本體(曲線602和603)能夠繼續研磨出總計40個槽，這對應於10個部件。相比之下，樣品C2在需要整修之前能夠研磨出總共16個槽，這對應於總共4個部件。這樣，樣品4證實了在研磨性能上優於常規樣品C2的約125%的改進，如藉由部件數/整修所測得的。
此外，在曲線601與604的比較中，證明了樣品4能夠具有在常規樣品C2基礎上改進的研磨速率。在曲線604的研磨條件下，樣品4證明了與樣品C2相比在約700秒內研磨相同數目的部件(總共4個)的能力，後者樣品需要約1100秒。因此，樣品4證實了在研磨時間方面的300秒的改進，這對應於超過常規樣品C2約36%的改進。此外，基於曲線601和604的給進速率條件，樣品4證明了與常規樣品C2相比在研磨速率方面73%(使用英寸/分鐘)的改進。此外，樣品4實現了改進的研磨速率 同時維持了基本上相同的研磨功率，而樣品C2證明了在研磨功率方面的快速的且不令人滿意的增加。
實例5
在具有0.5英寸直徑的帶有6%鈷的碳化鎢工件上在一槽研磨操作中使用樣品4和樣品C2。這種類型的工件材料由於更高的碳化鎢含量而比實例4的工件更難以研磨(94%對90%)，如由曲線701與702之間的差異所證明的。曲線701代表樣品C2在一具有10%鈷粘合劑的碳化鎢工件上在3000rpm和6inches/min的研磨速率下在800秒研磨時間內的研磨功率。事實上，曲線701與圖6的曲線601相同。曲線702代表樣品C2在一具有6%鈷粘合劑的碳化鎢工件上在3000rpm和6inches/min的研磨速率下在800秒研磨時間內的研磨功率。如所展示的，研磨該具有10%鈷的工件所需的功率顯著小於研磨由具有僅僅6%鈷的碳化鎢(由於樣品C2)製成的工件所需的功率。
藉由比較，曲線703代表樣品4在具有僅僅6%鈷的碳化鎢工件上以2500rpm的速度和8inches/min的研磨速率在小於600秒的研磨時間內進行一研磨操作的研磨功率。如所展示的，在曲線703與702的對比中，樣品4能夠以更大的速率並且更有效地研磨更大量值的該碳化鎢工件。即，與樣品C2相比樣品4貫穿該等連貫的研磨週期經歷了在研磨功率方面顯著更小的改變。
在分別代表樣品4和樣品C2的研磨性能的曲線702與703的的進一步對比中，注意到樣品4也證實了研磨速率的改進。值得注意地，在具有很小的至沒有研磨功率的增大時，樣品4要求僅僅約500秒來研磨與樣品C2要求約800秒所實現的相同數目的部件。因此，樣品4實現了與常規樣品C2相比在研磨速率上約31%的增大。此外，與樣品C2研磨相同數目的部件所要求的時間相比更快。
這裡的粘結的磨料本體展示了與常規的金屬粘結的磨料物品相異 的組成和研磨特性。這裡該等實施方式的磨料物品的研磨特性與習知技術的金屬粘結的磨料物品相比更加類似於玻璃質的粘結的磨料物品。這裡該等實施方式的粘結的磨料本體展現了改進的有效研磨壽命、與其他常規的金屬粘結的磨料本體相比要求顯著更少的整修、並且具有與習知技術的金屬粘結的磨料本體相比改進的磨損特性。具體而言，該粘結的磨料本體在經歷一修正操作之後可以不要求一單獨的整修操作，這與常規的金屬粘結的、粘結的磨料物品的研磨條件係不同的。即，將一修正輪與一整修棒相結合用於對使用了金屬粘結劑材料的粘結的磨料本體進行表面重修和銳化在工業上是一典型的程式。因此，這裡該等實施方式的粘結的磨料本體與習知技術的金屬粘結的磨料物品相比能夠在每次整修中研磨更大數目的部件，從而得到更大的效率和更長的壽命。
此外，認為在此該等粘結的磨料本體的成形方法的具體方面要對某些組成和微結構特徵負責。這裡該等實施方式的粘結的磨料本體包括多個特徵的組合，它們可以歸因於該成形方法並且有助於改進的研磨性能，該等特徵，包括例如一活性粘結劑組合物、該活性粘結劑組合物的特殊相、以及此類相的特殊位置、孔隙率的類型和量值、磨料顆粒的類型和量值、填充劑的類型和量值、微粒與粘結劑之比、磨料與粘結劑之比、以及某些組分的機械特性(例如，斷裂韌性)。
在上文中，提及的多個具體的實施方式以及某些組分的連接物係說明性的。應當理解，提及的被聯接或者連接的多個部分係旨在揭露在所述部分之間的直接連接或者藉由一或多個插入部分的間接連接以便實施如在此討論的該等方法。這樣，以上揭露的主題應被認為是解說性的、而非限制性的，並且所附申請專利範圍旨在覆蓋落在本發明的真正範圍內的所有此類變體、增進、以及其他實施方式。因此，在法律所允許的最大程度上，本發明的範圍應由對以下申請專利範圍和 它們的等效物可容許的最寬解釋來確定，並且不應受以上的詳細的說明的約束或限制。
本揭露不得用於解釋或限制申請專利範圍的範圍或含義。另外，在上文中，說明中包括，為了使精簡揭露的目的而可能將不同的特徵集合在一起或者在一單獨的實施方式中描述。本揭露不得被解釋為反映了一意圖，即，提出要求的實施方式要求的特徵多於在每一項申請專利範圍中清楚引述的特徵。相反，如以下的申請專利範圍反映出，發明主題可以是針對少於任何揭露的實施方式的全部特徵。
1201‧‧‧磨料顆粒
1202‧‧‧粘結劑材料
1203‧‧‧孔

Claims (10)

  1. 一種磨料物品，其包括：一本體，該本體包括多個包含在一粘結劑材料內的磨料顆粒，該粘結劑材料包括金屬，其中該本體包括至少約1.5的VP/VBM比率，其中VP係該本體的總體積內的包含磨料顆粒以及填充劑的微粒材料的體積百分比，且VBM係該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比，並且其中該粘結劑材料包括不大於約4.0MPa m0.5的平均斷裂韌度(K1c)。
  2. 如請求項1之磨料物品，其中該粘結劑材料包含介於約0.6MPa m0.5及4.0MPa m0.5之間的平均斷裂韌度(K1c)。
  3. 如請求項2之磨料物品，其中該粘結劑材料包含介於約0.6MPa m0.5及3.0MPa m0.5之間的平均斷裂韌度(K1c)。
  4. 如請求項1之磨料物品，其中該VP/VBM比率係介於約1.5及約9.0之間。
  5. 如請求項4之磨料物品，其中該VP/VBM比率係介於約1.7及約6.0之間。
  6. 如請求項1之磨料物品，其中該本體包括至少約1.3的VAG/VBM比率，其中VAG係該本體的總體積內的磨料顆粒的體積百分比，並且VBM係該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。
  7. 如請求項6之磨料物品，其中該VAG/VBM比率係介於約1.3至約9.0之間。
  8. 如請求項1之磨料物品，其中該本體包括一活性粘結劑組合物，該活性粘結劑組合物占該粘結劑材料的總體的至少約1vol%。
  9. 如請求項8之磨料物品，其中該活性粘合組合物係以介於該粘結劑材料的總體的約1vol%至40vol%的含量存在。
  10. 如請求項8之磨料物品，其中該活性粘合組合物包含含有金屬的化合物。
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