阅读说明：本技术 磨料制品及其形成方法 (Abrasive article and method of forming the same ) 是由 斯里坎特·拉帕卡 斯特芬·E·福克斯 纳兰扬·沙兰吉 于 2019-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种磨料制品,所述磨料制品包括：粘结磨料本体,所述粘结磨料本体具有包括无机材料的粘结材料；磨料颗粒,所述磨料颗粒包含在所述粘结磨料本体的所述粘结材料内；孔隙率,所述孔隙率在占所述粘结磨料本体的总体积的至少55vol％至不大于90vol％的范围内；以及不大于45％的固相变化。(An abrasive article is disclosed, the abrasive article comprising: a bonded abrasive body having a bond material comprising an inorganic material; abrasive particles contained within the bond material of the bonded abrasive body; a porosity in a range of at least 55 vol% to not greater than 90 vol% of the total volume of the bonded abrasive body; and a solid phase change of no greater than 45%.)

具体实施方式

以下通常涉及适用于材料去除操作的粘结磨料制品。粘结磨料制品可用于各种应用中，包括例如表面磨削、精密磨削操作(例如齿轮磨削操作)等。在一个特定方面，磨料制品可包括具有高孔隙率的粘结磨料。

本文中提及的粘结磨料制品包括对磨料材料的三维体积的引用，该磨料材料具有包含在一定体积的粘结材料中的磨料颗粒。粘结磨料制品可不同于涂覆磨料制品，该涂覆磨料制品可利用包含在粘结材料层或粘合材料层中的单层磨料颗粒。此外，本文的实施例的粘结磨料制品可包括在本体的三维体积内的一些孔隙率。

图1包括根据一个实施例的用于形成磨料制品的流程图。如图所示，用于形成磨料制品的工艺可通过形成混合物在步骤101处开始。混合物可为包括在其中均匀混合的多种组分的浆料。根据一个实施例，形成混合物的工艺可包括提供载体材料。载体材料可为适于在其中包含固体组分的液体。例如，在一个特定实施例中，载体可包括水，更特别地，可基本上由水(诸如去离子水)组成。

形成混合物的工艺可包括将发泡剂添加至载体。发泡剂可作为用于发泡反应的反应物的材料，该发泡反应产生气泡，该气泡促进具有高孔隙率含量的磨料制品的形成。根据一个实施例，发泡剂可包括液体、气体、或固体材料。在一个实施例中，发泡可包括无机材料或有机材料。在一个特定实施例中，发泡剂可包括1,1,1,3,3–五氟丙烷141b–1,1-二氯-1-氟乙烷(例如245fa Ennovate 141b)、二环己基碳二亚胺、月桂酰肌氨酸钠(例如PerlastanL30)、过氧化氢、长链羧酸的钠盐或钾盐、硬脂酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯二钠、肌氨酸钠中的至少一种、或它们的任意组合。根据一个特定实施例，发泡剂优选为过氧化氢。

根据一个实施例，可以特定的含量添加发泡剂。例如，混合物可包括占混合物的总重量的至少0.5wt％，诸如至少1wt％、或至少2wt％、或至少3wt％、或至少4wt％、或至少5wt％、或至少6wt％、或至少7wt％、或至少8wt％、或至少9wt％、或至少10wt％、或至少12wt％、或至少14wt％、或至少16wt％、或至少18wt％、或至少20wt％、或至少22wt％、或至少24wt％、或至少26wt％、或至少28wt％、或至少30wt％的发泡剂。另外，在一个非限制性实施例中，混合物可包括占混合物的总重量的不大于50wt％，诸如不大于45wt％、或不大于40wt％、或不大于35wt％、或不大于30wt％、或不大于25wt％、或不大于20wt％、或不大于15wt％、或不大于10wt％、或不大于8wt％、或不大于5wt％的发泡剂。混合物可包括一定含量的发泡剂，其含量在包括上述任何最小百分比和最大百分比的范围内。

可在不同时间完成向混合物添加发泡剂，包括例如在添加任何干燥组分之前。在一个特定实施例中，可在添加任何其他组分之前，首先将发泡剂添加至混合物中。发泡剂可为发泡过程的反应物，该发泡过程促进在混合物或凝胶中形成的气泡的形成，并且进一步促进在最终成形的磨料制品中形成孔隙率。可将一种或多种发泡过程与发泡剂结合使用以促进发泡过程。

形成混合物的工艺可进一步包括将粘结前体材料添加至载体。粘结前体材料可为如下材料：变为最终成形的磨料制品的粘结材料的材料。根据一个实施例，粘结前体材料可包括粉末材料，该粉末材料可配置为形成最终成形的磨料制品的粘结材料。在一个实施例中，粘结前体材料可包括无机材料，诸如但不限于金属、金属合金、陶瓷、玻璃材料或玻璃料材料、或它们的任意组合。粘结前体材料可包括处于非晶相、多晶相、单晶相、或它们的任意组合的无机材料。

根据一个实施例，可以特定的含量添加粘结前体材料。例如，混合物可包括占混合物的总重量的至少1wt％，诸如至少2wt％、或至少3wt％、或至少4wt％、或至少5wt％、或至少6wt％、或至少7wt％、或至少8wt％、或至少9wt％、或至少10wt％、或至少12wt％、或至少14wt％、或至少16wt％、或至少18wt％、或至少20wt％、或至少22wt％、或至少24wt％、或至少26wt％、或至少28wt％、或至少30wt％的前体粘结材料。另外，在一个非限制性实施例中，混合物可包括占混合物的总重量的不大于30wt％，诸如不大于28wt％、或不大于25wt％、或不大于22wt％、或不大于20wt％、或不大于18wt％、或不大于15wt％、或不大于12wt％、或不大于10wt％、或不大于8wt％、或不大于5wt％、或不大于3wt％的前体粘结材料。混合物可包括一定含量的粘结前体材料，其含量在包括上述任何最小百分比和最大百分比的范围内。

根据另一个实施例，形成混合物的工艺可包括将胶凝剂添加至混合物。可在不同时间完成向混合物添加胶凝剂，包括例如在添加任何干燥组分之前。胶凝剂可为有助于将混合物改变为凝胶的材料。胶凝剂可与胶凝过程(包括例如加热)结合使用，以促进凝胶化过程。

根据一个实施例，胶凝剂可为有机材料，诸如树胶。例如，胶凝剂可选自由以下项组成的组：琼脂、琼脂糖、黄原胶、羧甲基纤维素、结冷胶、角叉菜胶、瓜尔豆胶、塔拉胶、纤维素胶、刺槐豆胶、或它们的任意组合。根据一个特定实施例，胶凝剂可优选为结冷胶。

对于某些实施例，混合物可包括一定含量的胶凝剂以促进形成经改善的磨料制品。例如，混合物可包括占混合物的总重量的至少0.1wt％，诸如至少0.2wt％、或至少0.5wt％、或至少0.8wt％、或至少1wt％、或至少1.5wt％、或至少2wt％、或至少2.5wt％、或至少3wt％、或至少3.5wt％、或至少4wt％、或至少4.5wt％、或至少5wt％、或至少5.5wt％、或至少6wt％、或至少6.5wt％、或至少7wt％、或至少7.5wt％的胶凝剂。在一个非限制性实例中，混合物可包括占混合物的总重量的不大于10wt％，诸如不大于9wt％、或不大于8wt％、或不大于7wt％、或不大于6wt％、或不大于5wt％、或不大于4wt％、或不大于3wt％、或不大于2wt％、或不大于1wt％的胶凝剂。混合物可包括一定含量的胶凝剂，其含量在包括上述任何最小百分比和最大百分比的范围内。

混合物可进一步包括配置为形成最终成形的磨料制品的磨料组分的磨料颗粒。可在不同时间将磨料颗粒添加至到混合物，包括例如在将粘结前体材料添加至混合物之后。另外，应当理解，在其他实施例中，可将磨料颗粒与混合物中的其他组分中的一种或多种结合添加，包括例如但不限于胶凝剂、粘结前体材料、或一种或多种添加剂。磨料颗粒可包括诸如选自由以下项组成的组的材料：氧化物、硼化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氧化物、无定形、单晶、多晶、超硬磨料、或它们的任意组合。在一个特定实施例中，磨料颗粒可包括氧化铝，并且可基本上由氧化铝组成。

混合物可包括一定含量的磨料颗粒，以有利于磨料制品的合适制造和/或改善性能。例如，在一个实施例中，混合物可包括占混合物的总重量的至少20wt％，诸如至少22wt％、或至少24wt％、或至少26wt％、或至少28wt％、或至少30wt％、或至少35wt％、或至少40wt％、或至少45wt％、或至少50wt％、或至少55wt％、或至少60wt％、或至少65wt％、或至少70wt％的磨料颗粒。在另一个非限制性实施例中，混合物可包括占混合物的总重量的不大于80wt％，诸如不大于75wt％、或不大于70wt％、或不大于65wt％、或不大于60wt％、或不大于55wt％、或不大于50wt％、或不大于45wt％、或不大于40wt％、或不大于35wt％、或不大于30wt％，诸如不大于25wt％的磨料颗粒。混合物可包括一定含量的磨料颗粒，其含量在包括上述任何最小百分比和最大百分比的范围内。

混合物可进一步包括一种或多种添加剂，所述一种或多种添加剂可有利于改善磨料制品的制造和/或性能。一些示例性添加剂可包括但不限于分散剂、表面活性剂、阳离子剂、发泡催化剂、或它们的任意组合。如本文所用，分散剂可防止混合物因静电排斥或空间排斥而絮凝。如本文所用，表面活性剂可降低两种液体之间、固体与液体之间、或气体与液体之间的表面张力。如本文所用，阳离子剂可为与胶凝剂交联的离子化合物(例如盐)，该胶凝剂可为阴离子材料。如本文所用，发泡催化剂可为配置为促进发泡剂(例如过氧化氢)分解的任何化学物质。

可在不同时间将一种或多种添加剂添加至混合物中，包括例如在将固体组分添加至混合物之后，包括例如粘结前体材料和磨料颗粒。另外，应当理解，在其他实施例中，可将一种或多种添加剂与混合物中的其他组分中的一种或多种结合添加，包括例如但不限于发泡剂、胶凝剂、粘结前体材料、或一种或多种添加剂。添加添加剂的顺序对于促进磨料制品的合适的形成也可能是重要的。例如，在至少一个实施例中，可在其他添加剂中的至少一种之后添加阳离子剂。对于某些工艺，可在添加分散剂和/或表面活性剂之后添加阳离子剂。在其他示例中，可在添加添加剂(诸如分散剂，表面活性剂、和/或阳离子剂)中的至少一种之后添加发泡催化剂。在至少一个实施例中，发泡催化剂可为添加至混合物的最终组分。

发泡催化剂的合适实例可包括无机材料，诸如固体无机材料。例如，发泡催化剂可包括氧化物或碘化物组合物。在一个特定实施例中，发泡催化剂可为碘化钾、氧化铁、氧化镁、氧化铜、或它们的任意组合。在某些示例中，发泡催化剂可由碘化钾组成。

混合物可包括特定含量的发泡催化剂，以有利于改善磨料制品的制造和/或性能。例如，混合物可包括占混合物的总重量的至少0.1wt％，诸如至少0.2wt％、或至少0.5wt％、或至少0.8wt％、或至少1wt％、或至少1.5wt％、或至少2wt％、或至少2.5wt％、或至少3wt％、或至少3.5wt％、或至少4wt％、或至少4.5wt％、或至少5wt％的发泡催化剂。在另一个非限制性实施例中，混合物可包括占混合物的总重量的不大于6wt％，诸如不大于5wt％、或不大于4wt％、或不大于3wt％、或不大于2wt％、或不大于1wt％的发泡催化剂。混合物可包括一定含量的发泡催化剂，其含量在包括上述任何最小百分比和最大百分比的范围内。

分散剂可包括聚丙烯酸钠(例如Darvan 811)、具有颜料亲和基团的共聚物(例如BYK192)、聚偏甲基丙烯酸铵(例如Darvan C-N)、聚丙烯酸铵(例如Darvan 821A)、聚丙烯酸，在水中的丙烯酸类聚合物的铵盐(例如Dispex)、柠檬酸，十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种、或它们的任意组合。

混合物可包括特定含量的分散剂，以有利于改善磨料制品的制造和/或性能。例如，混合物可包括占混合物的总重量的至少0.1wt％，诸如至少0.2wt％、或至少0.5wt％、或至少0.8wt％、或至少1wt％、或至少1.5wt％、或至少2wt％、或至少2.5wt％、或至少3wt％、或至少3.5wt％、或至少4wt％、或至少4.5wt％、或至少5wt％的分散剂。在另一个非限制性实施例中，混合物可包括占混合物的总重量的不大于6wt％，诸如不大于5wt％、或不大于4wt％、或不大于3wt％、或不大于2wt％、或不大于1wt％的分散剂。混合物可包括一定含量的分散剂，其含量在包括上述任何最小百分比和最大百分比的范围内。

表面活性剂的合适实例可包括无机材料、有机材料、或它们的组合。合适的表面活性剂可包括硫酸盐、肌氨酸盐、月桂酸盐、硬脂酸盐、卵磷脂等。在一个特定实施例中，表面活性剂可包括月桂酰肌氨酸钠、月桂醇硫酸钠、月桂酸钠、硬脂酸钠、烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、脱水山梨糖醇、聚乙二醇、聚山梨酯、单硬脂酸甘油酯、卵磷脂、或它们的任意组合。

混合物可包括特定含量的表面活性剂，该特定含量的表面活性剂可有利于改善磨料制品的制造和/或性能。例如，混合物可包括占混合物的总重量的至少0.1wt％，诸如至少0.2wt％、或至少0.5wt％、或至少0.8wt％、或至少1wt％、或至少1.5wt％、或至少2wt％、或至少2.5wt％、或至少3wt％、或至少3.5wt％、或至少4wt％、或至少4.5wt％、或至少5wt％的表面活性剂。在另一个非限制性实施例中，混合物可包括占混合物的总重量的不大于6wt％，诸如不大于5wt％、或不大于4wt％、或不大于3wt％、或不大于2wt％、或不大于1wt％的表面活性剂。混合物可包括一定含量的表面活性剂，其含量在包括上述任何最小百分比和最大百分比的范围内。

阳离子剂的一些合适的实例可包括无机化合物，特别是盐，诸如硫酸盐、氯化物、铬酸盐、硝酸盐、碳酸盐(例如碳酸氢盐)、水合物等。在特定示例中，阳离子剂可包括包含碱元素、碱土元素、过渡金属元素、氢、或它们的组合的化合物。更特别地，阳离子剂可包括包含钠、钾、锂、铵、铜、镁、铁、钙、或它们的任意组合的化合物。在一个特定实施例中，阳离子剂优选为氯化钙或氯化钠。例如，阳离子剂可由氯化钙或氯化钠组成。

可在不同时间将阳离子剂添加至混合物，包括例如在将固体组分(例如磨料颗粒、一种或多种填料、粘结前体混合物)添加至混合物之后。在一个特定实施例中，阳离子剂可为在凝胶化之前添加至浆料中的最后组分。另外，应当理解，在其他实施例中，可将阳离子剂与混合物中的其他组分中的一种或多种结合添加，包括例如但不限于胶凝剂、粘结前体材料、磨料颗粒、或一种或多种添加剂。

混合物可包括特定含量的阳离子剂，该特定含量的阳离子剂可有利于改善磨料制品的制造和/或性能。例如，混合物可包括占混合物的总重量的至少0.1wt％，诸如至少0.2wt％、或至少0.5wt％、或至少0.8wt％、或至少1wt％、或至少1.5wt％、或至少2wt％、或至少2.5wt％、或至少3wt％、或至少3.5wt％、或至少4wt％、或至少4.5wt％、或至少5wt％的阳离子剂。在另一个非限制性实施例中，混合物可包括占混合物的总重量的不大于6wt％，诸如不大于5wt％、或不大于4wt％、或不大于3wt％、或不大于2wt％、或不大于1wt％的阳离子剂。混合物可包括一定含量的阳离子剂，其含量在包括上述任何最小百分比和最大百分比的范围内。

形成混合物的方法可包括在添加一种或多种组分的同时连续混合。特别地，可在添加组分的整个工艺中继续进行混合。在某些示例中，可以特定顺序添加组分，例如可首先添加胶凝剂，随后添加粘结前体材料和磨料颗粒。可在添加前体粘结材料和/或磨料颗粒之前或之后添加添加剂中的一种或多种，诸如分散剂，表面活性剂、和阳离子剂。在一个特定实施例中，可在添加发泡催化剂之前添加阳离子剂。根据一个实施例，可在添加发泡剂之后将发泡催化剂添加至混合物中，其中发泡催化剂与发泡剂相互作用以在混合物或凝胶中产生气泡。在某些示例中，可在添加胶凝剂之前将发泡剂添加至混合物中，并且可在添加胶凝剂之后将发泡催化剂添加至混合物中。

在至少一个实施例中，制备磨料制品的方法包括将混合物改变为凝胶。通过添加组分中的一种或多种，包括例如胶凝剂和/或一种或多种添加剂，可促进混合物的胶凝。根据一个特定实施例，混合物形成为凝胶的过程可包括首先形成包括凝胶和载体(诸如水)的混合物。在形成包括凝胶和水的混合物之后，可通过添加粘结前体材料、磨料颗粒、和一种或多种添加剂中的至少一种、或它们的任意组合来继续该工艺。在将粘结前体材料、磨料颗粒、和/或一种或多种添加剂添加至混合物之后，可通过将阳离子剂添加至混合物来继续该工艺。在特定示例中，可在将混合物形成为凝胶之前，在形成混合物的最后步骤中添加阳离子剂。

特别地，形成凝胶的工艺可包括将混合物加热至胶凝温度。更特别地，可在将混合物加热至胶凝温度的同时对混合物进行混合。在至少一个实施例中，胶凝温度可为至少50℃，诸如至少60℃、或至少70℃、或至少80℃、或至少90℃、或至少100℃。另外，在一个非限制性实施例中，胶凝温度可不大于100℃，诸如不大于90℃、或不大于80℃、或不大于70℃。应当理解，胶凝温度可在包括上述任何最低温度和最高温度的范围内。

用于将混合物形成为粘结磨料本体的工艺可进一步包括发泡过程。发泡过程包括在混合物或凝胶中的反应以产生气泡，该气泡夹带在混合物或凝胶中，随后将其去除以留下在生坯和最终成形的磨料制品中形成的孔隙率。更具体地，可将发泡催化剂添加至混合物或凝胶以与发泡剂反应，这可导致发泡剂分解以释放氧气，该氧气在混合物或凝胶中形成气泡。发泡过程可在混合物或凝胶上进行。在一个特定实施例中，发泡过程可在胶凝过程之前完成。在另一个实施例中，发泡过程可在胶凝过程之后完成，并且混合物改变为凝胶。在又一个实施例中，发泡过程可与胶凝过程同时进行。此外，在至少一个实施例中，在整个过程中进行混合

在形成凝胶(本文也可称为泡沫凝胶)之后，可通过从凝胶形成生坯来继续该工艺。根据一个实施例，形成生坯的工艺可包括压制、模制、铸造、干燥、冷冻、冷却、或它们的任意组合中的至少一个过程。在一个特定实施例中，形成生坯的工艺可包括铸造。可通过将凝胶倒入生产工具或形状和尺寸合适的铸件中来完成铸造。在形成生坯的工艺中，某些凝胶可能仍在形成。即，在生坯的形成过程中不一定需要完成凝胶化。另外，在某些示例中，可能期望在形成生坯的工艺之前将混合物完全胶凝。如本文所用，对凝胶的引用包括固体自支撑结构，该固体自支撑结构包括由凝胶中的固体颗粒限定的包含在集成网络中的水。凝胶可能具有特定的屈服应力，使得该凝胶为自支撑的。例如，凝胶可具有至少30Pa的屈服应力，诸如至少60Pa或至少130Pa。

在已形成生坯之后，可对生坯进行进一步的处理，以将生坯改变或转换为粘结磨料本体。在完成步骤101之后，该工艺可通过形成具有一定固相变化的粘结磨料本体而在步骤103处继续。例如，用于将生坯转换为最终成形的粘结磨料本体的一种或多种工艺可包括干燥、烧结、冷却、压制、玻璃化、或它们的任意组合。在一个特定实施例中，该工艺可包括铸造、冷却、干燥、和烧制。在玻璃化的粘结材料的情况下，烧制条件可适用于形成玻璃粘结材料。例如，烧制温度可为至少800℃、或至少900℃、或至少1000℃、或至少1100℃、或至少1200℃。另外，在一个实施例中，烧制温度可不大于1400℃、或不大于1300℃、或不大于1200℃、或不大于1100℃、或不大于1000℃、或不大于900℃。

最终成形的磨料制品可为限定粘结材料的互连网络的粘结磨料本体，该粘结磨料本体在粘结材料的三维体积(即，基体)中包含磨料颗粒。此外，粘结磨料本体可具有在整个本体中分布的一定量的孔隙率，并且限定出不同于粘结材料相和磨料颗粒相的相。

通过本文的实施例的工艺来形成的粘结磨料主体可具有特定特征。例如，粘结磨料本体可具有贯穿整个本体的相对较高的孔隙率和高度结构均匀性，以前这在粘结磨料行业中尚未实现。特别地，本文的实施例的粘结磨料制品可为泡沫粘结磨料本体。在另一方面，粘结磨料本体可基本上不含造孔剂或残余造孔材料。

图2包括根据一个实施例的粘结磨料本体的透视图。磨料制品200可包括粘结磨料本体201。粘结磨料本体201可包括配置为与研磨机的主轴接合的心轴孔202，用于使磨料制品200相对于工件旋转。如图2中进一步示出，粘结磨料本体包括限定轴向方向的轴向轴线203和限定在径向方向上的轴线的横向轴线204。轴向轴线203在由粘结磨料本体201的厚度(t)限定的垂直方向上延伸。横向轴线204在由粘结磨料本体201的直径(D)限定的径向方向上延伸。

根据一个实施例，粘结磨料本体201可具有至少5mm，诸如至少10mm、或至少20mm、或至少50mm、或至少100mm、或至少200mm、或至少300mm、或至少400mm、或至少500mm的直径(D)。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体可具有不大于800mm，诸如不大于700mm、或不大于600m、或不大于500mm、或不大于400mm、或不大于300mm、或不大于200mm、或不大于100mm、或不大于80mm、或不大于50mm、或不大于30mm的直径(D)。应当理解，直径(D)可在包括上述任何最小值和最大值的范围内。本文中提及的直径可为粘结磨料本体的平均直径，该平均直径为从多次测量中求出的平均值。

在另一个实施例中，粘结磨料本体201可具有取决于应用的特定体积。例如，粘结磨料本体201的体积可为至少1cm³。在其他示例中，粘结磨料本体201的体积可为至少10cm³、或至少20cm³、或至少30cm³、至少50cm³、或至少75cm³、或至少100cm³。另外，在另一个非限制性实施例中，本体的体积可不大于1000cm³、或不大于900cm³、或不大于800cm³、或不大于700cm³、或不大于600cm³、或不大于500cm³。应当理解，粘结磨料本体的体积可在包括上述任何最小值和最大值的范围内，诸如至少10cm³至不大于1000cm³的体积。

在又一个实施例中，粘结磨料本体201可具有配置为用于某些应用中的特定厚度(t)。例如，粘结磨料本体201可具有如下厚度，即该本体包括至少2mm，诸如至少3mm、或至少4mm、或至少5mm、或至少10mm、或至少15mm、或至少20mm、或至少30mm、或至少50mm、或至少100mm、或至少200mm、或至少300mm的厚度。另外，在另一个实施例中，粘结磨料本体201的厚度(t)可不大于500mm，诸如不大于400mm、或不大于300mm、或不大于200mm、或不大于100mm、或不大于80mm、或不大于60mm、或不大于40mm、或不大于20mm、或不大于10mm。应当理解，粘结磨料本体201的厚度(t)可在包括上述任何最小值和最大值的范围内，诸如至少2mm至不大于400mm的体积。本文中提及的厚度可为粘结磨料本体的平均厚度，该平均厚度是从多次测量中求出的平均值。

粘结磨料本体201可具有至少1:1，诸如至少2:1、或至少3:1、或至少4:1、或至少5:1，诸如至少为10:1、或至少20:1、或至少40:1、或至少50:1、或至少100:1、或至少150:1、或至少300:1、或至少500:1、或至少800:1、或至少1000:1的特定纵横比(D:t)。另外，在另一个非限制性实施例中，纵横比(D:t)可不大于100,000:1、或不大于10,000:1、或不大于1000:1、或不大于500:1、或不大于200:1、或不大于100:1、或不大于50:1。应当理解，纵横比可在包括上述任何最小比至最大比的范围内。

粘结磨料本体201可包括具有至少0.5微米，诸如至少1微米、或至少5微米、或至少10微米、或至少20微米、或至少50微米、或至少100微米、或至少200微米、或至少300微米、或至少400微米、或至少500微米、或至少800微米、或至少1000微米的平均粒度(D50)的磨料颗粒。在另一个实施例中，磨料颗粒可具有不大于5000微米，诸如不大于4000微米、或不大于3000微米、或不大于2000微米、或不大于1000微米、或不大于900微米、或不大于800微米、或不大于700微米、或不大于600微米、或不大于500微米、或不大于400微米、或不大于300微米、或不大于200微米、或不大于150微米、或不大于100微米、或不大于50微米、或不大于20微米、或不大于10微米的平均粒度(D50)。磨料颗粒可具有在包括上述任意最小值和最大值的范围内的平均粒度(D50)。在某些情况下，本文所述的粘结磨料本体可利用相对大尺寸的磨料颗粒，历史上已证明其难以均匀地分布在整个混合物和所得的粘结磨料本体中。当试图形成具有高孔隙率的磨料本体时，沉降的影响可能甚至更大。值得注意的是，由于其相对较大的尺寸，这样的磨料颗粒倾向于在凝胶和混合物中分离和附聚，从而导致磨料产品具有均匀性和密度变化。在一个特定的实施例中，磨料颗粒可具有在至少40微米至不大于5000微米的范围内、或在至少100微米至不大于3000微米的范围内、或在至少200微米至不大于3000微米的范围内、或甚至在至少50微米至不大于400微米的范围内的平均粒度(D50)。

磨料颗粒可具有各种组成、形状、尺寸和其他特征。例如，磨料颗粒可包括诸如选自要求保护的非团聚颗粒、团聚颗粒、成形磨料颗粒、成形磨料复合物、恒定厚度磨料颗粒(CTAP)、随机成形磨料颗粒或它们的任意组合的组的磨料颗粒类型。在另一个实施例中，磨料颗粒可包括诸如选自氧化物、硼化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氧化物、无定形、单晶、多晶、超硬磨料或它们的任意组合的组的材料。根据一个实施例，磨料颗粒可包括非团聚且随机成形的颗粒，其包括氧化铝，并且更具体地基本上由氧化铝组成。

根据一个实施例，粘结磨料本体201可具有特定结构，其可促进改善性能。例如，粘结磨料本体201可包括含量占粘结磨料本体201的总体积的至少1vol％，诸如至少2vol％、或至少3vol％、或至少5vol％、或至少7vol％、或至少10vol％、或至少15vol％、或至少20vol％、或至少25vol％、或至少30vol％的磨料颗粒。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201可包括含量占粘结磨料本体的总体积的不大于40vol％，诸如不大于35vol％、或不大于30vol％、或不大于25vol％、或不大于20vol％、或不大于15vol％、或不大于12vol％、或不大于10vol％的磨料颗粒。粘结磨料本体201中的磨料颗粒的含量可在包括上述任意最小百分比和最大百分比的范围内。

在一个特定方面，粘结磨料本体201可包括粘结材料，该粘结材料包括无机材料。无机材料的一些合适的实例可包括金属、金属合金、陶瓷、玻璃相或它们的任意组合。此外，粘结材料可包括玻璃相、非晶相、多晶相、单晶相或它们的任意组合中的至少一种。在某些情况下，粘结材料可基本上由多晶相、玻璃相或单晶相组成。

对于至少一个实施例，粘结材料可包括氧化物，诸如含玻璃氧化物的材料。氧化物的一些合适的实例可包括二氧化硅、氧化硼、氧化铝、碱性氧化物(M₂O)、碱土金属氧化物(MO)、过渡金属氧化物、稀土金属氧化物或它们的任意组合。在特定情况下，粘结材料可为钠钙玻璃材料、硼硅酸盐材料或铝硅酸盐材料。

粘结磨料本体201可包括特定含量的粘结材料，其可促进改善性能。例如，粘结磨料本体201可包括含量占粘结磨料本体的总体积的至少1vol％、或至少2vol％、或至少3vol％、或至少4vol％、或至少5vol％、或至少6vol％、或至少8vol％、或至少10vol％、或至少12vol％、或至少14vol％、或至少16vol％、或至少18vol％、或至少20vol％、或至少25vol％、或至少30vol％、或至少35vol％、或至少40vol％的粘结材料。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201可包括含量占粘结磨料本体的总体积的不大于65vol％，诸如不大于60vol％、或不大于55vol％、或不大于50vol％、或不大于45vol％、或不大于40vol％、或不大于35vol％、或不大于30vol％、或不大于25vol％、或不大于22vol％、或不大于20vol％、或不大于18vol％、或不大于16vol％、或不大于14vol％、或不大于12vol％、或不大于10vol％、或不大于8vol％、或不大于6vol％、或不大于4vol％的粘结材料。应当理解，粘结材料的含量可在包括上述任意最小值和最大值的范围内。

粘结磨料本体201可包括特定的结构，使得其具有相对于磨料颗粒的含量受控的粘结材料的含量。例如，在一种情况下，本体可具有在至少0.1至不大于10的范围内的ABR系数(Cb/Cap)，其中Cb代表粘结材料占粘结磨料本体201的总体积的vol％，并且Cap代表磨料颗粒占粘结磨料本体201的总体积的vol％。在特定情况下，粘结磨料本体201可具有至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.5、或至少2、或至少2.5、或至少3、或至少3.5、或至少4、或至少4.5、或至少5、或至少5.5、或至少6、或至少7、或至少8或至少9的ABR系数(Cb/Cap)。另外，在另一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201可具有不大于10，诸如不大于9、或不大于8.5、或不大于8、或不大于7.5、或不大于7、或不大于6.5、或不大于6、或不大于5.5、或不大于5、或不大于4.5、或不大于4、或不大于3.5、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.5、或不大于1或不大于0.5的ABR系数(Cb/Cap)。应当理解，ABR系数(Cb/Cap)可在包括上述任意最小值和最大值的范围内。

在另一个实施例中，粘结磨料本体201可具有特定类型和含量的孔隙率，其可促进改善磨料制品的性能。例如，粘结磨料本体201可具有至少10微米，诸如至少20微米、或至少30微米、或至少40微米、或至少50微米、或至少60微米、或至少70微米、或至少80微米、或至少90微米、或至少100微米、或至少200微米、或至少300微米、或至少400微米、或至少500微米、或至少600微米、或至少700微米、或至少800微米、或至少900微米的平均孔径。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201的孔隙率的平均孔径可不大于1000微米、或不大于900微米、或不大于800微米、或不大于700微米、或不大于600微米、或不大于500微米、或不大于400微米、或不大于300微米、或不大于200微米、或不大于100微米、或不大于80微米、或不大于60微米、或不大于40微米、或不大于20微米、或不大于10微米。应当理解，平均孔径可在包括上述任意最小值和最大值的范围内。

粘结磨料本体201可具有特定含量的孔隙率，其可促进改善性能。例如，粘结磨料本体201可包括占粘结磨料本体201的总体积的至少55vol％，诸如至少58vol％、或至少60vol％、或至少62vol％、或至少64vol％、或至少66vol％、或至少68vol％、或至少69vol％、或至少70vol％、或至少72vol％、或至少74vol％、或至少76vol％、或至少78vol％、或至少80vol％、或至少82vol％、或至少84vol％、或至少86vol％、或至少88vol％、或至少90vol％的孔隙率。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201可包括占粘结磨料本体的总体积的不大于95vol％、或不大于92vol％、或不大于90vol％、或不大于88vol％、或不大于86vol％、或不大于84vol％、或不大于82vol％、或不大于80vol％、或不大于78vol％、或不大于76vol％、或不大于74vol％、或不大于72vol％、或不大于70vol％的孔隙率。应当理解，粘结磨料本体201中孔隙率的含量可在包括上述任意最小百分比和最大百分比的范围内，诸如在占粘结磨料本体的总体积的至少60vol％且不大于90vol％的范围内、或在占粘结磨料本体的总体积的至少70vol％且不大于90vol％的范围内、或在占粘结磨料本体的总体积的至少70vol％且不大于85vol％的范围内。

粘结磨料本体201的孔隙率可包括开放孔隙率、闭合孔隙率或它们的组合。开放孔隙率可限定为延伸穿过粘结磨料本体201的互连通道。闭合孔隙率可限定粘结材料中包含的离散且隔离的空隙。根据一个实施例，

根据一个实施例，粘结磨料本体201可包括特定含量的开放孔隙率，其可促进改善性能。例如，粘结磨料本体201可包括占粘结磨料本体中孔隙率的总含量的至少10vol％，诸如至少15vol％、或至少20vol％、或至少30vol％、或至少40vol％、或至少50vol％、或至少60vol％、或至少70vol％、或至少80vol％、或至少90vol％的开放孔隙率。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201可包括不大于粘结磨料本体201中孔隙率的总体积的95vol％，诸如不大于90vol％、或不大于80vol％、或不大于70vol％、或不大于60vol％的开放孔隙率。在至少一个实施例中，粘结磨料本体201中的所有孔隙率可为开放孔隙率。应当理解，开放孔隙率的含量可在包括上述任意最小百分比和最大百分比的范围内。

根据一个实施例，粘结磨料本体201可包括特定含量的闭合孔隙率，其可促进改善性能。例如，粘结磨料本体201可包括占粘结磨料本体中孔隙率的总含量的至少1vol％，诸如至少2vol％、或至少4vol％、或至少6vol％、或至少8vol％、或至少10vol％、或至少15vol％、或至少20vol％、或至少30vol％、或至少40vol％的闭合孔隙率。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201可包括占粘结磨料本体中孔隙率的总含量的不大于50vol％，诸如不大于40vol％、或不大于30vol％、或不大于20vol％、或不大于15vol％、或不大于10vol％、或不大于8vol％、或不大于6vol％、或不大于4vol％的闭合孔隙率。在至少一个实施例中，粘结磨料本体201可不含闭合孔隙率。应当理解，闭合孔隙率的含量可在包括上述任意最小百分比和最大百分比的范围内。

根据一个实施例，粘结磨料本体201可具有如通过本文公开的成形工艺所实现的特定的孔径分布，并且其可促进改善性能。例如，粘结磨料本体201上的孔隙率可具有至少20微米、或至少30微米、或至少40微米、或至少50微米、或至少60微米、或至少70微米、或至少80微米、或至少90微米、或至少100微米、或至少200微米、或至少300微米、或至少400微米、或至少500微米、或至少600微米、或至少700微米、或至少800微米、或至少900微米的D90孔径。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201的D90孔径可不大于2000微米、或不大于1500微米、或不大于1000微米、或不大于900微米、或不大于800微米、或不大于700微米、或不大于600微米、或不大于500微米、或不大于400微米、或不大于300微米、或不大于200微米、或不大于100微米、或不大于80微米、或不大于60微米、或不大于40微米。应当理解，D90孔径可在包括上述任意最小值和最大值的范围内。如本文所用，D90孔径限定了孔径分布的90％百分比的孔径。换句话说，这是仅9％具有较大孔径的孔的孔径。

在另一方面，粘结磨料本体201上的孔隙率可具有至少0.01微米、或至少0.1微米、或至少1微米、或至少10微米、或至少20微米、或至少30微米、或至少40微米、或至少50微米、或至少60微米、或至少70微米、或至少80微米、或至少90微米、或至少100微米、或至少200微米、或至少300微米、或至少400微米、或至少500微米、或至少600微米、或至少700微米、或至少800微米、或至少900微米的D10孔径。另外，在一个非限制性实施例中，粘结磨料本体201的D10孔径可不大于900微米、或不大于800微米、或不大于700微米、或不大于600微米、或不大于500微米、或不大于400微米、或不大于300微米、或不大于200微米、或不大于100微米、或不大于80微米、或不大于60微米、或不大于40微米、或不大于30微米、或不大于20微米、或不大于10微米、或不大于1微米、或不大于0.1微米。应当理解，D10孔径可在包括上述任意最小值和最大值的范围内。如本文所用，D10孔径限定了孔径分布的10％百分比的孔径。换句话说，这是仅9％具有较小孔径的孔的孔径。

基于根据本文的实施例所述的制造方法，粘结磨料本体201可具有特定的微观结构。例如，粘结磨料本体201可具有由达西数定义的至少350、或至少360、或至少370、或至少380、或至少390、或至少400、或至少410、或至少420、或至少430、或至少440、或至少450、或至少475、或至少500的渗透性。另外，在一个非限制性实施例中，由达西数定义的渗透性可不大于1000、或不大于900、或不大于800、或不大于700、或不大于600。渗透性可根据ASTMD4525-13e2测量。

本文中实施例所述的工艺可促进形成具有特定等级和/或结构的粘结磨料制品，该粘结磨料制品利用相对大的磨料颗粒并且在整个本体的相分布方面具有优异的均匀性，这种方式以前无法通过常规处理来实现。值得注意的是，粘结磨料本体201可具有不大于45％的固相变化。与通过其他工艺制得的其他高孔隙率粘结磨料相比，低固相变化表明粘结磨料本体的均匀性更高。值得注意的是，胶凝和发泡的受控反应和时间安排促进整个粘结磨料的相的优异的均匀分布，这似乎促进了根据本文实施例所形成的粘结磨料的改善的操作。在一个实施例中，固相变化不大于38％，诸如不大于36％、或不大于34％、或不大于32％、或不大于30％、或不大于38％，或不大于36％、或不大于34％、或不大于32％、或不大于30％、或不大于28％、或不大于26％、或不大于24％、或不大于22％、或不大于20％、或不大于18％、或不大于16％、或不大于14％、或不大于12％、或不大于10％、或不大于8％、或不大于7％、或不大于6％、或不大于5％、或不大于4％、或不大于3％、或不大于2％。另外，在另一个非限制性实施例中，固相变化可为至少1％、或至少2％、或至少3％、或至少4％、或至少5％、或至少6％、或至少7％、或至少8％、或至少9％、或至少10％、或至少12％、或至少14％、或至少16％、或至少18％、或至少20％、或至少22％、或至少24％、或至少25％、或至少26％、或至少28％、或至少30％。应当理解，固相变化可在包括上述任意最小值和最大值的范围内。

经由X射线利用计算机断层扫描(CT)扫描对固相变化进行评估。为了评估粘结磨料本体的固相变化，从粘结磨料产品的各个位置切下多个随机样品。优选的是，每个样品或一系列样品占粘结磨料本体的整个厚度，使得人们可以评估在该本体的整个厚度上固相含量的差异。例如，可从粘结磨料本体获取单个样品，该样品占本体的整个厚度。另一种方法包括从轮上同一位置进行多次切割以获取多个样品，这些样品占粘结磨料本体的整个厚度。

标记一个或多个样品，然后使用X射线扫描以通过计算机断层扫描进行评估。本文中的评估是使用X射线机(以GE Phoenix V–tome xs225获得)进行的。在X射线机的样品的另一侧，放置了一个图像增强器或检测器。该检测器可以Dynamic 41-100从GE DigitalSolutions商购获得。该检测器耦合至用于向计算机发送模拟视频信号的计算机系统。该系统还包括一个可调接口单元，该接口单元连接至装有样品的计算机控制转台。可调接口单元也连接至计算机。

X射线扫描过程中的原始数据被发送到计算机，并使用Phoenix datosx CT软件基于断层图像重建创建图像。图3包括原始CT扫描图像的代表性图像。请注意，如果使用多个样品，则可将其剪切并粘贴在一起，以生成代表整个本体厚度微结构的复合CT扫描图像。然后，使用合适的图像分析软件(诸如ImageJ)将原始CT扫描图像修改为8位黑白图像。ImageJ使用Otsu方法从原始CT扫描图像中创建黑白图像。图4包括图3的图像的代表性8位黑白图像。然后使用ImageJ中的“轮廓”功能修改黑白图像，以在黑白图像中创建固相材料(即，黑色)的轮廓图像。图5包括执行“轮廓”功能后的图4的图像。

在ImageJ的分析特征下，“设置比例”功能用于将图像中的像素数量与实际距离(例如，微米)相关联。然后使用该功能来选择一个框，如图5所示，其中框的宽度(W)等于在粘结磨料本体中使用的颗粒的平均粒度的两倍。例如，如果本体中的磨料颗粒的D50为50微米，则框的宽度(W)为100微米。如图所示，在图像的两侧绘制了一个框，以评估图像两侧的固体材料的均匀性。请注意，绘制两个框，使得一侧与本体的上表面相交，并根据如本文所述的D50的2倍延伸至本体预定距离的深度。

通过绘制一个框选择轮廓图像的适当区域后，根据ImageJ软件中的“分析颗粒”功能分析该框中的区域。“分析颗粒”功能可对所选区域中固相区域的数量进行计数，并生成一组数据。该数据用于创建百分比面积与位置的图，如图6.图像左侧和右侧之间的百分比面积差是固相变化。例如，如果右侧的固体材料的百分比面积为80％，而左侧的固体材料的百分比面积为40％，则固相变化为40％(即，80％-40％＝40％)。

许多不同的方面和实施例都是可能的。本文描述了这些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，本领域的技术人员会理解，那些方面和实施例仅是说明性的，并不限制本发明的范围。实施例可以根据下面列出的任何一个或多个实施例。

实施例

实施例1.一种磨料制品，包括：

粘结磨料本体，所述粘结磨料本体包括：

粘结材料，所述粘结材料包括无机材料；

磨料颗粒，所述磨料颗粒包含在所述粘结磨料本体内；

孔隙率，所述孔隙率在占所述所述粘结磨料本体的总体积的至少55vol％至不大于90vol％的范围内；以及

固相变化，所述固相变化不大于45％。

实施例2.根据实施例1所述的磨料制品，其中固相变化不大于38％、或不大于36％、或不大于34％、或不大于32％、或不大于30％、或不大于38％、或不大于36％、或不大于34％、或不大于32％、或不大于30％、或不大于28％、或不大于26％、或不大于24％、或不大于22％、或不大于20％、或不大于18％、或不大于16％、或不大于14％、或不大于12％、或不大于10％、或不大于8％、或不大于7％、或不大于6％、或不大于5％、或不大于4％、或不大于3％、或不大于2％。

实施例3.根据实施例1所述的磨料制品，其中固相变化为至少1％、或至少2％、或至少3％、或至少4％、或至少5％、或至少6％、或至少7％、或至少8％、或至少9％、或至少10％、或至少12％、或至少14％、或至少16％、或至少18％、或至少20％、或至少22％、或至少24％、或至少25％、或至少26％、或至少28％、或至少30％。

实施例4.根据实施例1所述的粘结磨料制品，其中粘结磨料本体包括占粘结磨料本体的总体积的至少58vol％、或至少60vol％、或至少62vol％、或至少64vol％、或至少66vol％、或至少68vol％、或至少69vol％、或至少70vol％、或至少72vol％、或至少74vol％、或至少76vol％、或至少78vol％、或至少80vol％、或至少82vol％、或至少84vol％、或至少86vol％、或至少88vol％、或至少90vol％的孔隙率。

实施例5.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结磨料本体包括占粘结磨料本体的总体积的不大于95vol％、或不大于92vol％、或不大于90vol％、或不大于88vol％、或不大于86vol％、或不大于84vol％、或不大于82vol％、或不大于80vol％、或不大于78vol％、或不大于76vol％、或不大于74vol％、或不大于72vol％、或不大于70vol％的孔隙率。

实施例6.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结磨料本体的孔隙率包括在占粘结磨料本体的总体积的至少60vol％且不大于90vol％的范围内、或在占粘结磨料本体的总体积的至少70vol％且不大于90vol％的范围内、或在占粘结磨料本体的总体积的至少70vol％且不大于85vol％的范围内的孔隙率。

实施例7.根据实施例1所述的磨料制品，其中总孔隙率的至少一部分是开放孔隙率，其中开放孔隙率限定了延伸穿过粘结磨料本体的互连通道。

实施例8.根据实施例7所述的磨料制品，其中粘结磨料本体包括占粘结磨料本体中孔隙率的总含量的至少10vol％，或至少15vol％、或至少20vol％、或至少30vol％、或至少40vol％、或至少50vol％、或至少60vol％、或至少70vol％、或至少80vol％、或至少90vol％的开放孔隙率或基本上全部孔隙率是开放孔隙率。

实施例9.根据实施例7所述的磨料制品，其中粘结磨料本体包括占粘结磨料本体中孔隙率的总含量的不大于95vol％、或不大于90vol％、或不大于80vol％、或不大于70vol％、或不大于60vol％的开放孔隙率。

实施例10.根据实施例1所述的磨料制品，其中总孔隙率的至少一部分是闭合孔隙率，其中闭合孔隙率限定了粘结材料中包含的离散且隔离的空隙。

实施例11.根据实施例10所述的磨料制品，其中粘结磨料本体包括占粘结磨料本体中孔隙率的总含量的至少1vol％、或至少2vol％、或至少4vol％、或至少6vol％、或至少8vol％、或至少10vol％、或至少15vol％、或至少20vol％、或至少30vol％、或至少40vol％的闭合孔隙率。

实施例12.根据实施例10所述的磨料制品，其中粘结磨料本体包括占粘结磨料本体中孔隙率的总含量的不大于50vol％、或不大于40vol％、或不大于30vol％、或不大于20vol％、或不大于15vol％、或不大于10vol％、或不大于8vol％、或不大于6vol％、或不大于4vol％的闭合孔隙率。

实施例13.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结磨料本体不含闭合孔隙率。

实施例14.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结磨料本体为泡沫体。

实施例15.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结磨料本体基本上不含造孔剂。

实施例16.根据实施例1所述的磨料制品，其中孔隙率包括至少10微米且不大于1000微米的平均孔径(D50)。

实施例17.根据实施例1所述的磨料制品，其中孔隙率包括至少20微米且不大于2000微米的D90孔径。

实施例18.根据实施例1所述的磨料制品，其中孔隙率包括至少0.1微米且不大于900微米的D10孔径。

实施例19.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒具有不大于5000微米、或不大于4000微米、或不大于3000微米、或不大于2000微米、或不大于1000微米、或不大于900微米、或不大于800微米、或不大于700微米、或不大于600微米、或不大于500微米、或不大于400微米、或不大于300微米、或不大于200微米、或不大于150微米、或不大于100微米、或不大于50微米、或不大于20微米、或不大于10微米的平均粒度(D50)。

实施例20.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒具有至少0.5微米、或至少1微米、或至少5微米、或至少10微米、或至少20微米、或至少50微米、或至少100微米、或至少200微米、或或至少300微米、或至少400微米、或至少500微米、或至少800微米、或至少1000微米的平均粒度(D50)。

实施例21.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒包括选自由以下项组成的组的磨料颗粒类型：非团聚颗粒、团聚颗粒、成形磨料颗粒、成形磨料复合物、恒定厚度磨料颗粒(CTAP)、随机成形磨料颗粒或它们的任意组合。

实施例22.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒包括选自由以下项组成的组的材料：氧化物、硼化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氧化物、无定形、单晶、多晶、超硬磨料或它们的任意组合。

实施例23.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒包括含量占粘结磨料本体的总体积的至少1vol％、或至少2vol％、或至少3vol％、或至少5vol％、或至少7vol％、或至少10vol％、或至少15vol％、或至少20vol％、或至少25vol％、或至少30vol％的磨料颗粒。

实施例24.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结磨料本体包括含量占粘结磨料本体的总体积的不大于40vol％、或不大于35vol％、或不大于30vol％、或不大于25vol％、或不大于20vol％、或不大于15vol％、或不大于12vol％、或不大于10vol％的磨料颗粒。

实施例25.根据实施例1所述的磨料制品，其中该磨料颗粒基本上是非团聚的。

实施例26.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结磨料本体包括粘结材料的含量，该粘结材料的含量占该粘结磨料本体的总体积的至少1vol％、或至少2vol％、或至少3vol％、或至少4vol％、或至少5vol％、或至少6vol％、或至少8vol％、或至少10vol％、或至少12vol％、或至少14vol％、或至少16vol％、或至少18vol％、或至少20vol％、或至少25vol％、或至少30vol％、或至少35vol％或至少40vol％。

实施例27.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结磨料本体包括粘结材料的含量，该粘结材料的含量占该粘结磨料本体的总体积的不大于65vol％、或不大于60vol％、或不大于55vol％、或不大于50vol％、或不大于45vol％、或不大于40vol％、或不大于35vol％、或不大于30vol％、或不大于25vol％、或不大于22vol％、或不大于20vol％、或不大于18vol％、或不大于16vol％、或不大于14vol％、或不大于12vol％、或不大于10vol％、或不大于8vol％、或不大于6vol％或不大于4vol％。

实施例28.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结材料选自由以下项组成的组：陶瓷、玻璃、金属、金属合金或它们的任意组合。

实施例29.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结材料包括多晶相、非晶相、单晶相或它们的任意组合。

实施例30.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结材料基本上由多晶相、玻璃相或单晶相组成。

实施例31.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结材料包括氧化物。

实施例32.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结材料包括选自由以下项组成的组的至少一种组合物：二氧化硅(SiO2)、氧化硼(B2O3)、氧化铝(Al2O3)、碱金属氧化物(M2O)、碱土金属氧化物(MO)、过渡金属氧化物、稀土金属氧化物或它们的任意组合。

实施例33.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结材料包括金属或金属合金，该金属或金属合金包括选自由以下项组成的组的材料：铜、锡、银、钼、锌、钨、铁、镍、锑和它们的组合。

实施例34.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结材料包括金属合金，该金属合金包括铜和锡。

实施例35.根据实施例1所述的磨料制品，该粘结材料包括钠钙硅酸盐、硼硅酸盐或铝硅酸盐材料中的至少一者。

实施例36.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结磨料本体包括至少0.1的ABR因子(Cb/Cap)，其中Cb表示该粘结材料占该粘结磨料本体的总体积的vol％，并且Cap表示该磨料颗粒占该粘结磨料本体的总体积的vol％，或其中该ABR因子为至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.5、或至少2、或至少2.5、或至少3、或至少3.5、或至少4、或至少4.5、或至少5、或至少5.5、或至少6、或至少7、或至少8或至少9。

实施例37.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结磨料本体包括不大于10的ABR因子(Cb/Cap)，其中Cb表示该粘结材料占该粘结磨料本体的总体积的vol％，并且Cap表示该磨料颗粒占该粘结磨料本体的总体积的vol％，或其中该ABR因子(Cb/Cap)为不大于9、或不大于8.5、或不大于8、或不大于7.5、或不大于7、或不大于6.5、或不大于6、或不大于5.5、或不大于5、或不大于4.5、或不大于4、或不大于3.5、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.5、或不大于1或不大于0.5。

实施例38.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结磨料本体包括至少三个不同的相，该至少三个不同的相包括粘结材料、磨料颗粒和孔隙率。

实施例39.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结磨料本体包括延伸穿过该粘结磨料本体的三维实体网络，其中该三维实体网络由与该粘结材料接合在一起的磨料颗粒组成，并且进一步包括作为呈通道形式的空隙的互连网络延伸穿过该粘结磨料本体的开放孔隙率。

实施例40.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结磨料本体包括至少5mm、或至少10mm、或至少20mm、或至少50mm、或至少100mm、或至少200mm、或至少300mm、或至少400mm或至少500mm的直径。

实施例41.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结磨料本体包括不大于800mm、或不大于700mm、或不大于600mm、或不大于500mm、或不大于400mm、或不大于300mm、或不大于200mm、或不大于100mm、或不大于80mm、或不大于50mm或不大于30mm的直径。

实施例42.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结磨料本体包括至少1cm3的体积。

实施例43.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结磨料本体包括至少1000cm3的体积。

实施例44.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结磨料本体包括至少2mm的厚度。

实施例45.根据实施例1所述的磨料制品，其中该粘结磨料本体包括不大于400mm的厚度。

实施例46.一种制备磨料制品的方法，包括：

形成包括磨料颗粒、粘结前体材料和发泡剂的混合物；

形成来自该混合物的粘结磨料本体，其中该粘结磨料本体包括粘结材料，该粘结材料包括无机材料并且进一步包括不大于45％的固相变化。

实施例47.根据实施例46所述的方法，其中形成该混合物包括向该混合物中添加发泡剂。

实施例48.根据实施例47所述的方法，其中在添加任何其他组分之前，先将该发泡剂添加到该混合物中。

实施例49.根据实施例47所述的方法，其中该发泡剂包括过氧化氢。

实施例50.根据实施例47所述的方法，其中将该发泡剂以占该混合物的总重量的至少0.5wt％的量添加。

实施例51.根据实施例47所述的方法，其中将该发泡剂以占该混合物的总重量的不大于50wt％的量添加。

实施例52.根据实施例47所述的方法，进一步包括在添加该发泡剂之后向该混合物中添加该发泡催化剂。

实施例53.根据实施例52所述的方法，其中该发泡催化剂与该发泡剂相互作用以在混合物中产生气泡。

实施例54.根据实施例52所述的方法，其中该发泡催化剂包括盐，该盐包括碘化钾、氧化铁、氧化镁、氧化铜或它们的任意组合。

实施例55.根据实施例52所述的方法，其中在添加胶凝剂之前将该发泡剂添加到该混合物中。

实施例56.根据实施例55所述的方法，其中在添加该胶凝剂之后将该发泡催化剂添加到该混合物中。

实施例57.根据实施例47所述的方法，进一步包括：

形成来自该混合物的凝胶；

使该凝胶发泡以产生泡沫凝胶；和

形成来自高孔隙率凝胶的生坯。

实施例58.根据实施例57所述的方法，进一步包括在使该凝胶发泡之前向该混合物中添加阳离子剂。

实施例59.根据实施例46所述的方法，其中形成该混合物包括向该混合物中添加胶凝剂。

实施例60.根据实施例59所述的方法，进一步包括向该混合物中添加阳离子剂并使凝胶发泡。

实施例61.根据实施例60所述的方法，进一步包括在使该凝胶发泡之前使该混合物发泡。

实施例62.根据实施例59所述的方法，进一步包括形成来自该凝胶的生坯。

实施例63.根据实施例46所述的方法，进一步包括形成来自该生坯的粘结磨料本体。

实施例64.根据实施例46所述的方法，其中该混合物包括阳离子剂，该阳离子剂包括化合物，该化合物包括硫酸盐、氯化物、铬酸盐、硝酸盐、碳酸盐(例如，碳酸氢盐)、水合物或它们的任意组合。

实施例65.根据实施例64所述的方法，其中该混合物包括占该混合物的总重量的至少0.1wt％的阳离子剂。

实施例66.根据实施例46所述的方法，其中该混合物包括占该混合物的总重量的不大于6wt％的阳离子剂。

实施例67.根据实施例46所述的方法，其中该混合物包括选自由以下项组成的组的胶凝剂：琼脂、琼脂糖、黄原胶、羧甲基纤维素、结冷胶、角叉菜胶、瓜尔豆胶、塔拉胶、纤维素胶、刺槐豆胶或它们的任意组合。

实施例68.根据实施例67所述的方法，其中该混合物包括占该混合物的总重量的至少0.1wt％的胶凝剂。

实施例69.根据实施例67所述的方法，其中该混合物包括占该混合物的总重量的不大于10wt％的胶凝剂。

实施例70.根据实施例46所述的方法，其中该磨料颗粒包括选自由以下项组成的组的材料：氧化物、硼化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氧化物、非晶、单晶、多晶、超硬磨料或它们的任意组合。

实施例71.根据实施例70所述的方法，其中该混合物包括占该混合物的总重量的至少20wt％的磨料颗粒。

实施例72.根据实施例70所述的方法，其中该混合物包括占该混合物的总重量的不大于80wt％的磨料颗粒。

实施例73.根据实施例46所述的方法，其中该粘结材料包括选自由以下项组成的组的无机材料：金属、金属合金、陶瓷、玻璃或它们的任意组合。

实施例74.根据实施例73所述的方法，其中该混合物包括占该混合物的总重量的至少1wt％的前体粘结材料。

实施例75.根据实施例73所述的方法，其中该混合物包括占该混合物的总重量的不大于30wt％的前体粘结材料。

实施例76.根据实施例46所述的方法，进一步包括通过将混合物加热至胶凝温度来形成凝胶。

实施例77.根据实施例76所述的方法，其中在将混合物加热至胶凝温度的同时将混合物混合。

实施例78.根据实施例76所述的方法，其中该胶凝温度为至少50℃、或至少60℃、或至少70℃、或至少80℃或至少90℃。

实施例79.根据实施例76所述的方法，其中该胶凝温度为不大于100℃、或不大于90℃、或不大于80℃或不大于70℃。

实施例80.根据实施例46所述的方法，其中形成该混合物进一步包括添加包含水的载体。

实施例81.根据实施例46所述的方法，其中形成该混合物包括向该混合物中添加分散剂，其中该分散剂选自由以下项组成的组：聚丙烯酸钠、含颜料亲和基团的共聚物、聚偏丙烯酸铵、聚丙烯酸酯铵、聚丙烯酸、在水中的丙烯酸类聚合物的铵盐、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵。

实施例82.根据实施例81所述的方法，其中该混合物包括占该混合物的总重量的至少0.1wt％的分散剂。

实施例83.根据实施例81所述的方法，其中该混合物包括占该混合物的总重量的不大于6wt％的分散剂。

实施例84.根据实施例46所述的方法，其中形成该混合物包括向该混合物中添加表面活性剂，其中该表面活性剂选自由以下项组成的组：月桂酰肌氨酸钠、月桂醇硫酸钠、月桂酸钠、硬脂酸钠、烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、脱水山梨糖醇、聚乙二醇、聚山梨酯、单硬脂酸甘油酯、卵磷脂。

实施例85.根据实施例84所述的方法，其中该混合物包括占该混合物的总重量的至少0.1wt％的表面活性剂。

实施例86.根据实施例84所述的方法，其中该混合物包括占该混合物的总重量的不大于6wt％的表面活性剂。

实例

实例1

根据以下工艺制备代表性样品(样品S1)。获得去离子水载体并测量大约3000kg的水。制备大约10,000kg的具有大约220微米的平均粒度(D50)并且可以从Saint-GobainCorporation以白色熔融刚玉商购获得的磨料颗粒。还制备了大约2200kg的可以从Saint-Gobain Corporation以Vitrium商购获得的粘结前体材料。还制备了大约20g的可以从Schill&Seilacher GmbH以Perlastan L30商购获得的表面活性剂。制备大约120g的可以从CP Kelco Corporation以Kelcogel商购获得的胶凝剂。还制备了大约60g的可以从Vanderbilt Minerals以Darvan 821A商购获得的分散剂。制备大约20g的可以从FisherScientific以氯化钙商购获得的阳离子剂。制备大约1kg的可以从Fisher Scientific以过氧化氢商购获得的发泡剂。最后，制备大约10g的可以从Fisher Scientific以碘化钾商购获得的发泡催化剂。

首先，在混合的同时将该发泡剂添加到水中。然后在混合的同时将该胶凝剂添加到该水和发泡剂中。在混合期间，将该混合物在大约80-85℃的胶凝温度下加热。然后将该粘结前体材料添加到该凝胶中，然后添加该分散剂，然后添加该磨料颗粒，随后添加该表面活性剂，并且然后添加该阳离子剂。该阳离子剂的添加引发交联并形成凝胶。

添加该胶凝剂之后，将该发泡催化剂添加到该混合物中以引发发泡过程，因此该混合物同时胶凝并发泡。该胶凝和发泡过程的产物是泡沫凝胶。在正常大气条件下继续混合以促进形成合适的泡沫凝胶。

然后将该泡沫凝胶倒入生产工具中以铸造生坯。在铸造过程中，不对该泡沫凝胶施加额外的压力或温度，并且将该凝胶自由浇铸以形成该生坯。该泡沫凝胶变干，并且该生坯稳定。应当理解，其他工艺可以可选地向该泡沫凝胶施加压力以形成该生坯。

在形成该生坯之后，烧制该生坯以产生来自该粘结前体材料的玻璃粘结材料。烧制时间表包括以大约100℃/小时的斜率从室温到大约910-925℃的烧制温度，并且在正常大气下保持大约8小时。在烧制温度下经过合适的时间之后，以大约30℃/小时的下降斜率冷却烧成体。

对磨料制品进行精加工以最终确定粘结磨料本体的尺寸。粘结磨料本体具有：10％的固相变化；7vol％的粘结材料，该粘结材料基本上由玻璃材料组成；大约23vol％的磨料颗粒，该磨料颗粒具有220微米的平均粒度(D50)；大约70vol％的孔隙率，该孔隙率包括占总孔隙率含量的大部分含量的开放孔隙率；以及大约350微米的平均孔径(D50)、大约700微米的D90孔径和大约150微米的D10孔径。样品S1的渗透性由大约420的达西数限定。

图7包括由用于评估固相变化的样品S1的粘结磨料本体的一部分的CT扫描产生的黑白图像。

实例2

使用与用于形成样品S1相似的工艺形成第二样品(样品S2)，只是不添加阳离子剂。就粘结材料、磨料颗粒和孔隙率的含量而言，它具有与样品S1相似的结构。样品S2具有86的均质性因子。

图8包括由样品S2的粘结磨料本体的一部分的CT扫描产生的黑白图像。图6包括用于评估样品S1和S2的均质性因子的面积百分比图。

本文所述的实施例的说明书和图示旨在提供对各种实施例的结构的一般理解。说明书和图示并不旨在用作对使用了本文所述的结构或方法的装置和系统的所有要素和特征的详尽和全面的描述。单独的实施例也可在单个实施例中以组合的方式来提供，并且相反地，为简明起见而在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可单独地提供，或以任何子组合的方式来提供。此外，对以范围表示的值的引用包括该范围内的每个值和所有各值。只有在阅读本说明书之后，许多其他实施例对于技术人员才是显而易见的。通过本公开内容可以利用和得到其他实施例，使得可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替换、逻辑替换或其他改变。因此，本公开应被视为说明性的而非限制性的。上面已经参考具体实施例描述了益处、其他优点及问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案及可使任何益处、优点或解决方案被想到或变得更加显著的任何特征都不被认为是任何或所有权利要求的关键、所需或必要的特征。

提供结合附图的描述以帮助理解本文所公开的教导内容。以下论述将集中于本教导内容的具体实施方式和实施例。提供该重点是为了帮助描述教导内容，并且不应该被解释为是对本教导内容的范围或适用性的限制。然而，在本申请中当然可以使用其他教导内容。

如本文所用，术语“包括/包含(comprises/comprising/includes/including)”、“具有(has/having)”或其任何其他变型都旨在涵盖非排他性的包括。例如，包含特征列表的方法、制品或装置不一定仅限于那些特征，而是可以包括未明确列出的或这种方法、制品或装置固有的其他特征。此外，除非有明确的相反的说明，否则“或”是指包括性的“或”而非排他性的“或”。例如，以下任何一项均可满足条件A或B：A为真(或存在的)而B为假(或不存在的)、A为假(或不存在的)而B为真(或存在的)，以及A和B两者都为真(或存在的)

而且，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的要素和组分。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。除非很明显地另指他意，否则这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然。例如，当在本文描述单个项时，可以使用多于一个项来代替单个项。类似地，在本文描述了多于一个项的情况下，单个项可以取代多于一个项。

除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语和科技术语都与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。材料、方法和实例仅是说明性的而非限制性的。关于本文未述的方面，有关特定材料和加工方法的许多细节是常规的，并能在结构领域和对应制造领域内的参考书和其他来源中找到。

以上公开的主题应该理解为示例性的而非限制性的，并且希望所附权利要求书涵盖所有落在本发明实质范围内的该等修改、提高和其他实施例。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围由以下权利要求及其等同物的最宽泛可允许解释限定，并且不受上述具体描述约束或限制。