專利名稱：具有特殊孔隙率變化的研磨工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
以下內(nèi)容是針對(duì)一種研磨工具、并且具體而言是針對(duì)一種具有特殊孔隙率變化的研磨工具。
背景技術(shù)：
研磨輪典型地用于不同材料如除其他材料之外的，石頭、金屬、玻璃、塑料的切削、 磨削、以及成型。一般，研磨輪可以具有不同的材料相，包括磨料顆粒、粘結(jié)劑、以及某種孔隙率。取決于預(yù)期的應(yīng)用，研磨輪可以具有不同的設(shè)計(jì)和構(gòu)型。例如，對(duì)于針對(duì)金屬進(jìn)行精加工和切削的應(yīng)用而言，某些研磨輪的形狀被做成為使得它們具有特別薄的輪廓以便有效的切削。然而，考慮到此類研磨輪的應(yīng)用，這些磨料物品會(huì)經(jīng)受疲勞和失效。事實(shí)上，取決于使用的頻率，這些研磨輪可能具有小于一天的有限使用時(shí)間。因此，工業(yè)上繼續(xù)要求能夠具有改進(jìn)的性能的研磨輪。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)方面，一種研磨工具由一個(gè)本體構(gòu)成，該本體包括一個(gè)磨料部分，該磨料部分具有包含在一種基體材料內(nèi)的磨料顆粒；以及一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第一增強(qiáng)構(gòu)件，其中該本體包括一個(gè)貫穿該本體的至少一半厚度的、距該本體的平均孔隙率不大于 250%的孔隙率變化差。在另一方面，一種研磨工具包括一個(gè)本體，該本體具有一個(gè)磨料部分，該磨料部分包括包含在一種基體材料內(nèi)的磨料顆粒；以及一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第一增強(qiáng)構(gòu)件。該本體包括一個(gè)孔隙率變化差，該孔隙率變化差基于在一個(gè)第一平面與一個(gè)第二平面之間所測(cè)量的平均孔隙率是不大于250%，該第一平面是沿著該第一增強(qiáng)構(gòu)件與該磨料部分之間的界面延伸的，并且該第二平面是與該第一平面平行并間隔開的并且沿著與該第一增強(qiáng)構(gòu)件不相交的路徑完全穿過該磨料部分而延伸。根據(jù)又另一個(gè)方面，一種研磨工具包括一個(gè)本體，該本體具有一個(gè)磨料部分，該磨料部分包括包含在一種基體材料內(nèi)的磨料顆粒；一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第一增強(qiáng)構(gòu)件；以及一個(gè)貫穿該本體的整個(gè)厚度的、基于一個(gè)平均孔隙率的不大于250%的孔隙率變化差。該本體進(jìn)一步包括在約20°C與約450°C之間的范圍內(nèi)是不大于約0. 7%的一個(gè)熱膨脹百分比。在另一個(gè)方面，一種研磨工具由一個(gè)本體構(gòu)成，該本體包括一個(gè)磨料部分，該磨料部分具有包含在一種基體材料內(nèi)的磨料顆粒；一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第一增強(qiáng)構(gòu)件；以及一個(gè)貫穿該本體的整個(gè)厚度的、基于一個(gè)平均孔隙率的不大于250%的孔隙率變化差。該研磨工具包括超過常規(guī)研磨工具至少約15%的一個(gè)G比率增大百分比，其中該增大百分比是基于等式(((^-化)/^。)乂100)，其中代表具有的孔隙率變化差是不大于 250%的一種研磨工具的G比率，并且Gc代表一種常規(guī)研磨工具的G比率。
根據(jù)再另一方面，一種研磨工具包括一個(gè)本體，該本體具有一個(gè)磨料部分，該磨料部分包括包含在一種基體材料內(nèi)的磨料顆粒；以及一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第一增強(qiáng)構(gòu)件。該本體的平均孔隙率是在約5Vol%與約30Vol%之間的范圍內(nèi)，并且在沿著該第一增強(qiáng)構(gòu)件與該磨料部分之間的一個(gè)界面延伸的一個(gè)平面內(nèi)的界面孔隙率是不大于約 30vol%。根據(jù)一個(gè)方面，一種研磨工具包括一個(gè)本體，該本體具有一個(gè)磨料部分，該磨料部分包括包含在一種基體材料內(nèi)的、含氧化鋁的磨料顆粒，該基體材料包括一種有機(jī)材料； 一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第一增強(qiáng)構(gòu)件；以及一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第二增強(qiáng)構(gòu)件。該本體進(jìn)一步包括一個(gè)孔隙率變化差，該孔隙率變化差基于一個(gè)平均孔隙率并且在一個(gè)第一平面與一個(gè)第二平面之間測(cè)量的、是不大于約100%，該第一平面沿著該第一增強(qiáng)構(gòu)件與該磨料部分之間的一個(gè)第一界面延伸，并且該第二平面沿著該第二增強(qiáng)構(gòu)件與該磨料孔隙率之間的一個(gè)第二界面延伸。


通過參見附圖可以更好地理解本披露，并且使其許多特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員變得清楚。圖1包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的一種研磨工具的圖示。圖2包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的研磨工具的一部分的截面圖示。圖3包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的研磨工具的一部分的截面圖示。圖4包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的研磨工具的一部分的截面圖示。圖5包括一種常規(guī)工具以及根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的一種研磨工具的孔隙率變化曲線圖。圖6包括一種常規(guī)的研磨工具以及一個(gè)實(shí)施方案的研磨工具的G比率曲線圖。圖7包括一種常規(guī)的研磨工具以及一個(gè)實(shí)施方案的研磨工具的線性熱膨脹的曲線圖。在不同的圖中使用相同的參考符號(hào)表示相似的或相同的事項(xiàng)。
具體實(shí)施例方式以下內(nèi)容是針對(duì)多種研磨工具，這些研磨工具使用了包含在一種基體材料中的磨料顆粒的磨料部分，用于對(duì)工件進(jìn)行切削、磨削和精加工。此處的某些實(shí)施方案是針對(duì)大直徑的研磨輪，這些研磨輪在其工具本體內(nèi)結(jié)合了一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)構(gòu)件，這些工具特別適合于對(duì)金屬進(jìn)行切削和/或成型。圖1包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的一種研磨工具的圖示。值得注意的是，該研磨工具 100包括一個(gè)本體101，該本體具有在兩個(gè)維度中觀看時(shí)為基本上圓形的形狀。將理解的是在三維尺度中，該工具具有某個(gè)厚度，使得本體101具有一種盤狀或圓柱形的形狀。如所示的，該本體可以具有穿過該工具中心而延伸的一個(gè)外徑103，該外徑可以特別大，具有至少約45cm的尺寸。在其他應(yīng)用中，本體101可以具有如在至少約60厘米、至少約75厘米、或甚至至少100厘米的等級(jí)上的一個(gè)外徑103。特殊的研磨工具使用了具有的外徑103在45 厘米與約200厘米之間的范圍內(nèi)的本體101，如在45cm與約175cm之間，并且更特別地是在約45厘米與約150厘米之間。如進(jìn)一步展示的，研磨工具100可以包括由一個(gè)內(nèi)部圓形表面102圍繞本體101 的中心所限定的一個(gè)中央開口 105。該中央開口 105可以貫穿本體101的整個(gè)厚度而延伸， 使得研磨工具100可以在操作過程中被安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)軸或用于研磨工具100轉(zhuǎn)動(dòng)的其他機(jī)器上。圖2包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的研磨工具的一部分的截面圖示。磨料本體201可以是包括不同類型的材料的多個(gè)部分的組合的一種復(fù)合物品。具體而言，本體201可以包括磨料部分204、206、208、和210以及增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209?？梢詫⒀心スぞ?00設(shè)計(jì)為使得增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209能被置于其本體內(nèi)，使得它們彼此間隔開并且在其中將每個(gè)磨料部分204、206、208、和210彼此分開。即，可以將研磨工具200形成為使得增強(qiáng)構(gòu)件 205、207、和209穿過本體201的厚度212而彼此橫向地間隔開并且被磨料部分206和208 所分開。如將會(huì)了解的，在這樣一種設(shè)計(jì)中，磨料部分206和208可以被置于增強(qiáng)構(gòu)件205、 207、和209之間。如進(jìn)一步展示的，增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209可以是具有第一平的面和第二平的面的基本上平面的構(gòu)件。例如，可以將增強(qiáng)構(gòu)件205形成為使得它是具有一個(gè)第一主表面215 和一個(gè)第二主表面216的一個(gè)平面構(gòu)件。此外，本體201可以具有一種設(shè)計(jì)，使得磨料部分
204、206、208、和210可以覆蓋在增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209的主表面上。例如，磨料部分204 可以覆蓋在增強(qiáng)構(gòu)件205的第一主表面215上，并且磨料部分206覆蓋在增強(qiáng)構(gòu)件205的第二主表面216上。在具體情況下，可以將本體201形成為使得磨料部分204和206基本上分別覆蓋了第一主表面215和第二主表面216的整個(gè)表面區(qū)域。因此，磨料部分204和 206可以在第一和第二主表面215和216處在任一側(cè)上直接接觸(即，鄰接)該增強(qiáng)構(gòu)件
205。值得注意的是，可以將磨料本體201設(shè)計(jì)為使得增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209可以穿過本體201的直徑103的大部分而延伸。在具體情況下，可以將增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209 形成為使得它們穿過本體201的直徑103的至少約75%，如至少約80%、或甚至整個(gè)直徑而延伸。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本體201被形成為使得它可以具有一個(gè)平均厚度212，該平均厚度是在平行于穿過中央開口 105的中心而延伸的軸向軸線250的一個(gè)方向上測(cè)量的。本體201的平均厚度212可以特別薄，使得它適合于切削金屬工件。例如，本體201的平均厚度可以是不大于約3厘米。在其他實(shí)施方案中，本體201的平均厚度212可以是不大于約 2. 5厘米，如不大于約2厘米、或甚至不大于約1. 5厘米。然而，某些實(shí)施方案可以利用在約 0. 5厘米與約3厘米之間，例如在約0. 5厘米與約2厘米之間的范圍內(nèi)的平均厚度212。此處這些實(shí)施方案的磨料物品可以具有特殊的長(zhǎng)徑比，它被定義為本體201的外徑103與平均厚度212之間的比值。根據(jù)某些設(shè)計(jì)，該長(zhǎng)徑比為至少約10 1，如至少約20 1、至少約50 1、或甚至至少約75 1。某些實(shí)施方案利用了在約10 1與約 125 1之間、如在約20 1與約125 1之間的范圍內(nèi)的長(zhǎng)徑比。進(jìn)一步關(guān)于增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209，此類構(gòu)件是用一種有機(jī)材料、無機(jī)材料、以及它們的組合制成的。例如，增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209可以用一種無機(jī)材料制造，如陶瓷、 玻璃、石英、或以及它們的組合。特別適合用作增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209的材料可以包括玻璃材料、結(jié)合的玻璃材料的纖維(incorporating fibers of glass material，)，它們可以包括基于氧化物的玻璃材料。一些適合用于增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209中的有機(jī)材料可以包括酚醛樹脂類、聚酰亞胺類、聚酰胺類、聚酯類、芳族聚酰胺類、以及它們的組合。例如，在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209可以包括Kevlar ，一種特殊類型的芳族聚酰胺。另外，這些增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209可以包括一種纖維材料，該纖維材料具有覆蓋并且直接粘結(jié)在纖維的外表面上的一個(gè)涂層。該涂層可以是一種有機(jī)材料、無機(jī)材料、或它們的組合。某些研磨工具可以使用那些利用了具有一個(gè)有機(jī)材料涂層的纖維的增強(qiáng)構(gòu)件 205、207、和209，該有機(jī)材料可以是一種天然的有機(jī)材料或合成的有機(jī)材料，如聚合物，它可以輔助該增強(qiáng)構(gòu)件與該磨料部分之間的結(jié)合。一些適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)涂層材料可以包括樹脂， 這些樹脂可以是熱固性材料、熱塑性材料、或它們的組合。特別適合的樹脂可以包括酚醛樹脂類、環(huán)氧樹脂類、聚酯類、氰酸酯類、蟲膠類、聚氨酯類，以及它們的組合。在一種具體情況下，該研磨工具結(jié)合了一個(gè)含酚醛樹脂涂覆的玻璃纖維的增強(qiáng)構(gòu)件。增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209可以包括多個(gè)紡織在一起的纖維。這些纖維可以按多種方式紡織或縫合在一起。在某些情況下，這些增強(qiáng)構(gòu)件可以被紡織在一起，使得形成了包括主要在兩個(gè)垂直方向上延伸的纖維的一種圖案。增強(qiáng)構(gòu)件205、207、和209可以具有一個(gè)平均厚度218，這個(gè)厚度被定義為該增強(qiáng)構(gòu)件205的第一主表面215與第二主表面216之間的距離。平均厚度218可以小于0. 6厘米，如小于0. 4厘米、或甚至小于0. 25厘米。以相對(duì)百分比計(jì)，取決于該磨料物品的設(shè)計(jì)，這些增強(qiáng)構(gòu)件可以被形成為具有某些尺寸，使得它們構(gòu)成該本體的總平均厚度的某個(gè)百分比。例如，增強(qiáng)構(gòu)件205可以具有占本體201的總平均厚度212的至少約3%的一個(gè)平均厚度218。在其他情況下，增強(qiáng)構(gòu)件205 可以具有占本體201的總平均厚度212的至少約5%、如至少約8%、或甚至至少約10%的一個(gè)平均厚度218。某些增強(qiáng)構(gòu)件可以具有占本體201的總平均厚度212的在約3%與約 15%之間的范圍內(nèi)的一個(gè)平均厚度218。根據(jù)此處的實(shí)施方案，研磨工具200被形成為使得本體201包括磨料部分204、 206,208和210。在下面的段落中將提及磨料部分204，但會(huì)了解的是所有標(biāo)識(shí)的磨料部分可以包括相同的特征。磨料部分204可以是一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有包含在一種基體材料內(nèi)的磨料顆粒并且進(jìn)一步包括一種特殊的組成和類型的孔隙率。這些磨料顆粒可以包括一種適合于磨削和材料去除應(yīng)用的特別硬的材料。例如，這些磨料顆?？梢跃哂兄辽偌s5GPa的維氏硬度。這些磨料顆粒的硬度在某些工具中可以更大，使得這些磨料顆粒具有至少約lOGPa、 至少約20GPa、至少約30GPa、或甚至至少約50GPa的維氏硬度。這些磨料顆?？梢园ㄒ环N無機(jī)材料。某些適合的無機(jī)材料可以包括氧化物類、 碳化物類、硼化物類、氮化物類、以及它們的組合。例如，磨料部分204可以被形成為包括基本上由氧化物組成的磨料顆粒。特別合適的氧化物可以包括氧化鋁、氧化鋯、硅石、以及它們的組合。某些設(shè)計(jì)可以利用基本上由氧化鋁組成的磨料顆粒。其他設(shè)計(jì)可以利用結(jié)合了氧化鋁和/或氧化鋁-氧化鋯合金的組合的磨料顆粒，然而，在這樣的配制品中，氧化鋁材料形成比氧化鋁-氧化鋯合金材料可以形成更大百分比的磨料顆粒。
此外，某些研磨工具可以利用超級(jí)磨料材料作為磨料顆粒。超級(jí)磨料材料可以包括金剛石、立方氮化硼、以及它們的組合。在某一實(shí)施方案中，這些磨料顆粒主要由金剛石組成。磨料部分204、206、208和210可以被形成為使得這些磨料顆粒被包含在一種基體材料中并且被其包圍，以便將磨料顆粒固定在位，用于切削和研磨操作?？傮w上，磨料部分204、206、208和210可以被形成為使得該磨料部分總體積的至少約40Vol%包括磨料顆粒。在其他實(shí)施方案中，磨料部分內(nèi)的磨料顆粒含量可以更高，如在該磨料部分總體積的至少約44V01%的等級(jí)上，如至少約50VOl%、或甚至至少約54V01%。特殊的實(shí)施方案利用了具有在約40vol%與60vol%之間、更具體地在約40vol%與約54vol%之間的磨料顆粒的一個(gè)磨料部分。事實(shí)上，在一種情況下，該磨料部分是由在對(duì)應(yīng)磨料部分的總體積的約 42vol%與約50vol%之間的磨料顆粒構(gòu)成?？傮w上，磨料部分204被形成為使得該磨料部分的總體積百分比的至少約 30Vol%是基體材料。在其他實(shí)施方案中，磨料部分204包括更大含量的基體材料，如在至少約40vol %，至少約42vol %，至少約44vol %，或者甚至至少約46vol %的等級(jí)上。然而， 此處的實(shí)施方案可以利用量值在約30Vol%與約56Vol%之間的范圍內(nèi)的基體材料，如在約30vol%與約50vol%之間、或在約40vol%與約48vol%之間的等級(jí)上。此處的實(shí)施方案可以利用一種基體材料，這種基體材料可以包括能起主要粘結(jié)組分作用的有機(jī)材料。此類有機(jī)材料可以包括天然的有機(jī)材料、合成的有機(jī)材料、以及它們的組合。在具體情況下，該有機(jī)材料可以由一種樹脂制成，該樹脂可以包括熱固性材料、熱塑性材料、以及它們的組合。例如，一些合適的樹脂可以包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯、氰酸酯、蟲膠、聚氨酯，橡膠、以及它們的組合。在具體情況下，該基體材料可以被形成為使得它包括大部分量值的有機(jī)材料。例如，基體材料總體積的至少約65ν01%可以由有機(jī)粘結(jié)劑材料形成。在其他磨料部分中，該基體材料內(nèi)的有機(jī)材料含量可以更大，例如至少約70VOl%、或甚至至少約75V01%。然而， 某些實(shí)施方案利用了具有的有機(jī)粘結(jié)劑材料含量在約60Vol%與約85Vol%之間、如在約 65vo 1 %與約80vo 1 %之間的范圍內(nèi)的一種基體材料。此處這些磨料部分還可以包括結(jié)合在該磨料部分中的填充劑材料。某些填充劑材料可以作為預(yù)期與正在被成型的表面進(jìn)行反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)性試劑來摻入。其他填充劑材料可以包括吸濕劑、黏合劑、以及有助于該形成過程的不同的其他材料。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案， 該填充劑材料可以是一種成孔材料，如有助于在最終形成的磨料物品內(nèi)形成某些類型的孔隙率的微球。如圖2中進(jìn)一步展示的，該本體可以被形成為使得它結(jié)合這些增強(qiáng)構(gòu)件202和 203，這些增強(qiáng)構(gòu)件圍繞該中央開口 105鄰接了磨料部分204和210的外表面。在某些設(shè)計(jì)中，增強(qiáng)構(gòu)件202和203可以延伸達(dá)外徑103的一部分，如磨料本體201的外徑103的一半。 圍繞中央開口 105來提供增強(qiáng)構(gòu)件202和203有助于在預(yù)期將該研磨工具200固定到轉(zhuǎn)軸或機(jī)器上的位置處增強(qiáng)該本體201。如將會(huì)了解的，增強(qiáng)構(gòu)件202和203可以具有與增強(qiáng)構(gòu)件205、207和209相同的特征。圖3包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的一種研磨工具的一部分的截面圖示。所展示的部分包括一個(gè)本體201的外圓周的一部分，這個(gè)部分包括之前描述的并且在圖2中展示的磨料部分204、206、208和210。此外，磨料本體201包括布置在磨料部分204、206、208和210之間的增強(qiáng)構(gòu)件205、207和209，如之前描述的并且在圖2中展示的。值得注意的是，本體201被形成為使得它具有一個(gè)鄰近研磨輪中心并且包圍該中央開口 105的一個(gè)平坦區(qū)域301、以及在本體201的外邊緣處的一個(gè)楔形區(qū)域303。如所展示的，楔形區(qū)域303被形成為使得它具有一個(gè)在本體201的外徑處測(cè)量的平均厚度312，這個(gè)厚度顯著大于本體201在平坦區(qū)域301內(nèi)的平均厚度311。磨料部分210的一個(gè)楔形邊緣305的延伸部分(與磨料部分210的平坦區(qū)域301的外表面308成一個(gè)角度延伸)有助于楔形區(qū)域303的形成。楔形區(qū)域303進(jìn)一步由磨料部分204的一個(gè)楔形表面306限定， 這個(gè)楔形表面與磨料部分204的表面310成一個(gè)角度延伸。如所展示的，楔形區(qū)域303可以圍繞研磨輪的外徑形成一個(gè)輪緣，其中楔形表面305和306分別從表面308和310以一個(gè)角度軸向向外延伸。楔形表面305和306可以與一條從本體的中心延伸的、基本上平行于表面308和310的半徑成一個(gè)角度而延伸，并且此外，楔形表面305和306可以與一條延伸穿過本體201的中心的軸向軸線250成一個(gè)角度延伸。根據(jù)一些實(shí)施方案，楔形區(qū)域303可以圍繞本體201的外周的一部分環(huán)圓周地延伸。某些設(shè)計(jì)可以利用一個(gè)貫穿本體201的整個(gè)圓周延伸的楔形區(qū)域303。盡管在此參照結(jié)合了楔形區(qū)域303的磨料物品，將會(huì)了解的是對(duì)于某些磨料物品而言，楔形區(qū)域303可能不必存在。如所展示的，楔形區(qū)域303可以從本體201的平坦區(qū)域301徑向延伸。此處的實(shí)施方案可以形成一個(gè)具有長(zhǎng)度330的楔形區(qū)域303，這個(gè)長(zhǎng)度是在平行于從本體201的中心延伸的一條半徑的方向上測(cè)量的、可以是本體201的外徑103的尺寸的一個(gè)特定百分比。 例如，楔形區(qū)域303可以具有占外徑103的尺寸的至少約5%的一個(gè)長(zhǎng)度330。在其他情況下，取決于預(yù)期的應(yīng)用，本體201可以具有一個(gè)楔形區(qū)域303，它具有的長(zhǎng)度330為外徑103 的尺寸的至少約10%、如至少約15%、至少約20%、至少約30%、或甚至至少約35%。具體的實(shí)施方案可以利用如下的楔形區(qū)域303，其中其長(zhǎng)度330是在外徑103的約5%與約 50%之間、并且特別地在約5%與約35%之間、或甚至更特別地在約5%與約20%之間的范圍內(nèi)。楔形區(qū)域303的長(zhǎng)度330可以為至少約10厘米。在一些實(shí)施方案中，楔形區(qū)域 303的長(zhǎng)度330可以更大，如至少約13厘米、至少約15厘米、或甚至至少約20厘米。然而， 此處的特定實(shí)施方案可以利用具有的長(zhǎng)度330在約10厘米與約30厘米之間、如在約10厘米與約20厘米之間的范圍之內(nèi)的一個(gè)楔形區(qū)域303。如在此提及的，這些磨料部分可以是多相材料，利用了包含在基體材料中的磨料顆粒、并且進(jìn)一步包括一個(gè)孔隙度?？傮w上，每個(gè)磨料部分204、206、208和210可以形成為具有某個(gè)類型的孔隙率。該孔隙率可以通過不同的技術(shù)形成，包括用于形成天然孔隙率的加工、使用成孔材料、或其組合。成孔材料可以包括有機(jī)和/或無機(jī)材料。例如，可以將某種材料(如聚合物材料、玻璃材料、或陶瓷材料)的珠粒或微球摻入初始混合物中，該混合物的一部分在加工過程中可能揮發(fā)而在最終形成的磨料物品中留下孔隙。天然孔隙率可能是在加工過程中產(chǎn)生氣體而致使形成孔隙率的結(jié)果。磨料部分204、206、208和210可以具有一個(gè)平均孔隙率，是對(duì)于任何給定的磨料部分的總體積而言的一個(gè)平均總孔隙率?？傮w上，任何磨料部分204、206、208和210可以具有占相應(yīng)磨料部分的總體積的至少0. 5Vol%的一個(gè)平均孔隙率。在其他情況下，一個(gè)磨料部分內(nèi)的平均孔隙率可以更大，例如占該磨料部分的總體積的至少約Ivol %，如至少約 5vol%、至少約8vol%、至少約IOvol %、至少約12vol%、至少約15vol %、或甚至至少約 20vol%。特別的實(shí)施方案利用了具有的孔隙率百分比在約0. 5vol %與30vol %之間、如在約5vo 1 %與約30vo 1 %之間、并且特別地在約8vo 1 %與^vo 1 %之間的范圍內(nèi)的磨料部分?？傮w上，具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的磨料物品可以展示孔隙率的體積百分比根據(jù)在本體內(nèi)的位置的一種變化。例如，一個(gè)磨料部分內(nèi)的孔隙率可以按一種方式變化，其中在該磨料部分與一個(gè)鄰接了增強(qiáng)構(gòu)件的界面的某個(gè)附近范圍內(nèi)的區(qū)域處的孔隙率體積百分比，可以大于在更接近這些磨料部分的中心的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的孔隙率體積百分比。根據(jù)此處的實(shí)施方案的這些磨料物品可以展示一種特殊的孔隙率變化。圖4包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案在圖2中展示的一個(gè)磨料物品的本體401的一部分的截面圖示。如所提供的，磨料部分206可以被布置在增強(qiáng)構(gòu)件205與207之間并且與之鄰接。磨料部分206 包括在徑向方向、在與磨料部分206的厚度222正交的多個(gè)平面內(nèi)基本上彼此平行延伸的區(qū)域403、404和405。本體201可以包括一個(gè)界面區(qū)域403，該界面區(qū)域限定了在沿著磨料部分206與增強(qiáng)構(gòu)件205之間的界面延伸的一個(gè)平面411與穿過磨料部分206的內(nèi)部延伸的、比平面411更靠近磨料部分206的中心的一個(gè)平面412之間的磨料部分206的一個(gè)部分。該本體可以進(jìn)一步包括一個(gè)界面區(qū)域405，該界面區(qū)域限定了在沿著磨料部分206與增強(qiáng)構(gòu)件207之間的界面延伸的一個(gè)平面414與穿過磨料部分206的內(nèi)部延伸的、比平面414 更靠近磨料部分206的中心的一個(gè)平面413之間的磨料部分206的一個(gè)部分。該本體可以進(jìn)一步包括一個(gè)被布置在界面區(qū)域403與404之間的中央?yún)^(qū)域404，該中央?yún)^(qū)域包括在磨料部分206的厚度222的尺寸中點(diǎn)處的一個(gè)中央點(diǎn)433。該中央?yún)^(qū)域404限定了在穿過磨料部分206的內(nèi)部延伸的一個(gè)平面412與一個(gè)平面413之間的磨料部分206的一個(gè)部分。在此使用區(qū)域403-405來標(biāo)識(shí)磨料部分206的、可以具體不同特征的區(qū)域。這些區(qū)域403-405可以各具有一個(gè)寬度，使得界面區(qū)域403具有寬度451，中央?yún)^(qū)域404具有寬度452，并且界面區(qū)域405具有寬度453。將會(huì)了解的是，中央?yún)^(qū)域404可以分別具有比界面區(qū)域403和405的寬度451和453更大的一個(gè)寬度452。以下內(nèi)容將提及磨料部分206作為一個(gè)示例的磨料部分，并且將了解的是任何磨料部分204、206、208或201都可以具有所討論的這些特征。總體上，磨料部分406可以具有一個(gè)界面孔隙率，該界面孔隙率可以沿著在鄰接了磨料區(qū)域206與增強(qiáng)構(gòu)件205和207 之間的這些界面的這些界面區(qū)域403和/或405內(nèi)的一個(gè)平面進(jìn)行測(cè)量。更確切地說，該界面孔隙率可以在增強(qiáng)構(gòu)件205和207與磨料部分206之間的這些界面處進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)在此的實(shí)施方案的磨料部分可以具有不大于磨料部分206總體積的約30Vol%的界面孔隙率。在其他情況下，該界面孔隙率更小，如不大于約^vol%、不大于約25V01%、或甚至不大于約23V01%。特別的實(shí)施方案利用了具有的界面孔隙率在約10VOl%與約30VOl%之間、如在約15vol%與約30vol%之間并且甚至在約18vol%與約30vol%之間的范圍內(nèi)的磨料部分。值得注意的是，在特定情況下，磨料部分206的界面孔隙率的體積百分比(如在界面區(qū)域403和/或405內(nèi)的一個(gè)平面內(nèi)測(cè)量的)可以大于磨料部分206的平均孔隙率。在界面區(qū)域403或405內(nèi)的一個(gè)平面(如平面421或42 內(nèi)測(cè)量的孔隙率體積百分比在某
13些情況下可以大于在穿過磨料部分206的中央?yún)^(qū)域404延伸的一個(gè)平面(如平面422)內(nèi)的孔隙率體積。此處這些研磨工具可以具有貫穿該本體厚度的、與常規(guī)工具相比特別均勻的孔隙率以及均勻的孔隙率分散性。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該本體可以被形成為使得它具有貫穿該本體的、基于一個(gè)評(píng)價(jià)孔隙率的孔隙率變化，這可以基于以下等式進(jìn)行計(jì)算P fc= ((Pm/ Pa)-1) X 100%，其中Pm是在給定平面內(nèi)測(cè)量的孔隙率，并且Pa是該本體或磨料部分的計(jì)算或測(cè)量的平均(或均值)孔隙率，取決于所表征的區(qū)域。這個(gè)孔隙率變化指示了不同位置處的孔隙率量值與磨料部分或整個(gè)工具本體的平均孔隙率相比的差，并且因此這個(gè)孔隙率變化可以指示貫穿一個(gè)磨料部分或整個(gè)工具本體的孔隙率分散的均勻性，取決于所表征的區(qū)域?？紫堵首兓臏y(cè)量是基于使用成像技術(shù)，包括χ射線掃描技術(shù)，允許對(duì)具體位置和穿過研磨工具延伸的離散平面進(jìn)行測(cè)量和非破壞性表征。某些測(cè)量結(jié)果可以用于根據(jù)隨定位而變化的一個(gè)平均值來產(chǎn)生孔隙率變化的孔隙率變化曲線，例如沿著該研磨工具的厚度尺寸的一個(gè)位置，如圖5中所示。在特定情況下，可以在一個(gè)磨料部分內(nèi)的兩個(gè)特定平面之間計(jì)算孔隙率變化。例如，該工具的一個(gè)部分的孔隙率可以在一個(gè)第一平面(例如在磨料部分206的界面區(qū)域403 內(nèi)延伸的平面421)內(nèi)測(cè)量，可以將其與磨料部分206(或工具本體)的平均孔隙率進(jìn)行比較以便得出孔隙率變化，用值PV1表示。此外，這個(gè)孔隙率可以在一個(gè)不同的第二平面(如中央?yún)^(qū)域404內(nèi)的平面422)內(nèi)測(cè)量，其中平面422是與平面421平行且間隔開的，并且沿著與相鄰增強(qiáng)構(gòu)件205和207不相交的路徑完全延伸穿過磨料部分206。第二平面422內(nèi)的測(cè)量孔隙率可以用于根據(jù)磨料部分206 (或工具本體)的平均孔隙率來計(jì)算孔隙率變化， 可以用值PV2表示。更確切地說，這些研磨工具可以具有通過孔隙率變化差表征的一種特別均勻和/ 或均勻分散的孔隙率。這個(gè)孔隙率變化差可以通過將一個(gè)磨料部分內(nèi)的兩個(gè)特定平面的孔隙率變化值進(jìn)行比較而計(jì)算。選擇這些平面，使得一個(gè)平面代表距均值最大正孔隙率變化的一個(gè)區(qū)域(典型地表示為正的百分比)，并且另一平面代表基于平均孔隙率的、最大負(fù)孔隙率變化的一個(gè)區(qū)域(典型地表示為負(fù)的百分比)。這樣，基于等式(PV1-PV2)可以得出 PV1與PV2之間的孔隙率變化差，其中PV1 ^ PV2。在某些實(shí)施方案中，一個(gè)磨料部分內(nèi)的兩個(gè)平面之間的孔隙率變化差可以不大于約250%。在其他實(shí)施方案中，該孔隙率變化差可以更小，例如不大于約225%、不大于約200%、不大于約175%、不大于約150%、不大于約 125%、不大于約100%、不大于約75%、不大于約50%、或甚至不大于約25%。特別的實(shí)施方案利用了具有的平面421與422之間的孔隙率變化差在約20%與約250%之間的范圍內(nèi)的磨料部分206，例如在約20%與約225%之間、并且更特別地在約20%與約200%之間的等級(jí)上、或甚至在約20%與約175%之間。此處的實(shí)施方案還可以展示在一個(gè)磨料部分的界面區(qū)域403與405之間的孔隙率分散方面上一個(gè)具體的均勻度。例如，在界面區(qū)域403內(nèi)的一個(gè)平面(例如平面421)內(nèi)測(cè)量的孔隙率與在界面區(qū)域405內(nèi)的一個(gè)平面(例如平面42 內(nèi)測(cè)量的孔隙率相比的孔隙率變化差可以是不大于約100%。在更具體的實(shí)施方案中，一個(gè)磨料部分的界面區(qū)域之間的孔隙率變化差可以是不大于約90 %、不大于約80 %、不大于約70 %、不大于約60 %、不大于
14約50%、不大于約40%、不大于約30%、或甚至不大于約25%。具體的實(shí)施方案利用了具有的在平面421與423之間測(cè)量的孔隙率變化差在約與約100%之間的范圍內(nèi)的磨料部分206，例如在約1 %與約75 %之間、并且更具體地在約3 %與約25 %之間的等級(jí)上、或甚至在約3%與約15%之間。此外，該本體可以具有展現(xiàn)了特別均勻的孔隙率分散性的一個(gè)在工具本體內(nèi)的兩個(gè)位置之間測(cè)量的孔隙率變化差。值得注意的是，與僅僅磨料部分的孔隙率變化測(cè)量結(jié)果不同，整個(gè)本體的孔隙率變化的測(cè)量結(jié)果是基于該研磨工具的整個(gè)本體的平均孔隙率。該工具本體(包括磨料部分204、206、208和210以及增強(qiáng)構(gòu)件205、207和209) 的孔隙率變化差可以基于在該工具本體201的總厚度212的至少一半上獲取的測(cè)量結(jié)果是不大于約250%。在其他情況下，該工具本體201的孔隙率變化差可以是不大于約225%、 不大于約200%、不大于約175%、不大于約150%、不大于約125%、不大于約100%、不大于約75%、不大于約50%、或甚至不大于約25%。具體的實(shí)施方案可以利用如下的工具本體 201，其具有的如在總厚度212的至少一半上測(cè)量的孔隙率變化差是在約20%與約250%之間的范圍內(nèi)，如在約20%與約225%之間、并且更特別地在約20%與約200%之間、或甚至在約20%與約175%之間的等級(jí)上。雖然以上內(nèi)容已經(jīng)提及了在工具本體201的總厚度212的至少一半上的孔隙率變化差的值，但將會(huì)了解的是此類特征是用于對(duì)工具本體進(jìn)行適當(dāng)?shù)某闃?。總體上，為了確保恰當(dāng)?shù)某闃雍凸ぞ弑倔w內(nèi)孔隙率的精確性，這些測(cè)量和計(jì)算可以按如下方式進(jìn)行，其中第一測(cè)量平面和第二測(cè)量平面彼此橫向間隔開一段距離，這個(gè)距離是本體201的總厚度212 的至少約10%。然而，這些孔隙率變化差值對(duì)于該工具本體201的總厚度212的至少75% 的抽樣而言并且甚至對(duì)于基本上穿過本體201的總厚度212的全部而獲取的測(cè)量結(jié)果而言是相同的。此處描述的這些研磨工具可以具有使得該研磨工具適合于進(jìn)行改進(jìn)的研磨和/ 或切削應(yīng)用的某些特征。值得注意的是，這些研磨工具的熱膨脹百分比可以被最小化。例如，此處的實(shí)施方案的這些磨料物品展示了在25°C至450°C的范圍上與常規(guī)磨料物品相比一個(gè)改進(jìn)的熱膨脹百分比。值得注意的是，出于比較的目的，這些常規(guī)的磨料物品包括具有該磨料部分和增強(qiáng)構(gòu)件的、相同設(shè)計(jì)的磨料。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的證明，此處的實(shí)施方案的這些研磨工具展示了在熱膨脹百分比方面超過常規(guī)研磨工具至少約5%的下降百分比。這個(gè)下降百分比是基于等式((TE。-TEN)/TE。)X100% )，其中 Ν代表根據(jù)此處的實(shí)施方案的一種研磨工具的熱膨脹，并且 。代表一種常規(guī)的研磨工具的熱膨脹。在其他的實(shí)施方案中，熱膨脹百分比的下降百分比為至少約10%，如至少約20%、至少約50%、至少約75%、或甚至至少約100%。具體的實(shí)施方案展示了在約5%與約150%之間、并且更具體地在約5%與約 100%之間、并且甚至更具體地在約5%與約75%之間的范圍內(nèi)的熱膨脹百分比。使用標(biāo)準(zhǔn)熱機(jī)械分析(TMA)來證明這些區(qū)別。在更具體的方面，此處的實(shí)施方案的這些磨料物品可以在25°C至450°C (對(duì)于此處的研磨工具而言)的范圍上具有不大于約0.7%的熱膨脹百分比。將會(huì)了解的是該熱膨脹百分比是對(duì)研磨工具的線性熱膨脹的一種度量，這是通過獲取該研磨工具(包括所有其組成的磨料部分和增強(qiáng)構(gòu)件)的一個(gè)截面樣品而測(cè)量的。在某些其他的實(shí)施方案中，該熱膨脹百分比是不大于約0. 65%，如不大于約0. 6%、或甚至不大于約0. 55%。某些實(shí)施方案可以具有在約0. 3 %與約0. 7 %之間的范圍內(nèi)的熱膨脹百分比，如在0. 3 %與約0. 65 %之間、或甚至更具體地在約0. 4%與約0. 65%之間。另外，此處描述的研磨工具已經(jīng)證實(shí)了改進(jìn)的研磨和切削特征。例如，此處的實(shí)施方案的磨料物品證明了超過常規(guī)磨料物品的改進(jìn)的G比率，這個(gè)比率這是對(duì)原料去除的立方體積除以磨料物品的磨損的立方體積的一種度量。值得注意的是，出于比較的目的，這些常規(guī)的磨料物品包括具有該磨料部分和增強(qiáng)構(gòu)件的、具有相同設(shè)計(jì)的磨料。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的證明，此處這些實(shí)施方案的研磨工具展示了超過常規(guī)研磨工具至少約15%的一個(gè)G比率增大百分比，其中該增大百分比是基于等式((Gn-Gc)/Gc) \100%)，其中&代表一種根據(jù)此處的實(shí)施方案的、具有不大于250%的特殊孔隙率變化差的研磨工具的G比率，并且G。代表一種常規(guī)研磨工具的G比率。在其他實(shí)施方案中，G比率的增大百分比為至少約20%，如至少約 25%、至少約30%、至少約35%、或甚至至少約40%。具體的實(shí)施方案展示了在約15%與約200%之間的范圍內(nèi)的G比率增大百分比，如在約15%與約150%之間的范圍內(nèi)、并且更特別地在約15%與約100%之間、并且甚至更特別地在約15%與約75%之間。^M形成了兩種類型的磨料物品并進(jìn)行測(cè)試以便比較某些性能參數(shù)常規(guī)樣品(CSl) 以及根據(jù)此處實(shí)施方案的新樣品(NSl)。這些CSl樣品是通過形成一個(gè)磨料部分而生產(chǎn)的， 該磨料部分包括65. 3Iwt %的氧化鋁和氧化鋁-氧化鋯合金顆粒的磨料顆粒與34. 7wt%的基體材料的混合。該基體材料是由一種混合物形成，該混合物具有大致57. 3vol %的酚醛樹脂以及包括黃鐵礦填充劑、鋁氟化物(aluminofluoride)填充劑材料以及吸濕填充劑材料 (用于輔助形成最終形成的磨料物品)的一種混合物的其余量值。然后將該混合物與多層涂覆的玻璃纖維增強(qiáng)構(gòu)件(從IPAC可商購)在一個(gè)成形室中合并而形成一個(gè)磨料預(yù)成型件。然后在該成形室中以1.6噸/平方英寸的壓力在室溫下壓制該磨料預(yù)成型件以形成最終形成的磨料物品。這些NSl樣品是通過形成一個(gè)磨料部分而生產(chǎn)的，該磨料部分包括將62. 2wt%的氧化鋁磨料顆粒與31. 5wt%的基體材料進(jìn)行混合。該基體材料是由一種混合物形成的，該混合物具有大致72. Svol %的酚醛樹脂以及包括黃鐵礦填充劑、鋁氟化物填充劑材料、以及吸濕填充劑材料的一種混合物的其余量值。然后將該混合物與多層涂覆的玻璃纖維增強(qiáng)構(gòu)件(從IPAC可商購)在一個(gè)成形室中合并而生產(chǎn)出一個(gè)磨料預(yù)成型件。在該成形室中以 0. 64噸/平方英寸的壓力在室溫下壓制該磨料預(yù)成型件以形成最終形成的磨料物品。圖5包括一個(gè)曲線圖，將常規(guī)工具樣品(CSl)的孔隙率變化(曲線501表示)與根據(jù)此處實(shí)施方案的研磨工具樣品(NSl)的孔隙率變化(曲線503表示)進(jìn)行比較。每個(gè)樣品的孔隙率變化是基于通過CT掃描測(cè)量的樣品本體的一個(gè)平均孔隙率，其中CSl樣品的平均孔隙率為本體總體積的3. 76ν01%，并且NSl樣品的平均孔隙率為本體總體積的 10. 43V0l%。曲線501和503是使用χ射線成像技術(shù)通過掃描技術(shù)進(jìn)行對(duì)樣品進(jìn)行非破壞性表征而產(chǎn)生的，這種掃描技術(shù)可以將樣品分割為離散的平面并且對(duì)該分析平面內(nèi)的研磨工具的內(nèi)容(例如，孔隙率百分比)進(jìn)行分析。表征是在一臺(tái)Wioenix χ射線機(jī)器(型號(hào)V Tome X S)上進(jìn)行的。測(cè)試過程中，電壓設(shè)定在120_180kV之間，電流在60至120mA之間， 使用17-50微米的Voxel尺寸，定時(shí)333-3333毫秒，拍攝600至四00張圖像并且使用厚度 0-1讓的Cu/Sn濾波器。
CSl樣品的曲線501清楚證明了基于在磨料本體內(nèi)的位置而極具增大和下降的一個(gè)顯著的孔隙率變化。值得注意的是，CSl樣品展現(xiàn)了代表著距離平均孔隙率的最大正孔隙率變化值(大致350% )的點(diǎn)511以及代表了距離平均孔隙率的最大負(fù)孔隙率變化值(大致-100% )(對(duì)于大致450%的總孔隙率變化差而言)的點(diǎn)512之間的差所計(jì)算的一個(gè)實(shí)質(zhì)性孔隙率變化差。相比之下，NSl樣品的曲線503展現(xiàn)了在樣品本體的厚度上顯著更小的孔隙率變化。具體而言，計(jì)算出NSl樣品在具有120%的近似值的點(diǎn)523與具有-40%的近似值的點(diǎn)5M之間測(cè)量的孔隙率變化差為大致160%。如所展示的，這些NSl樣品具有在貫穿本體的孔隙率分布方面與常規(guī)磨料相比顯著更大的均勻度，這可以產(chǎn)生改進(jìn)的性能。這些NSl和CSl樣品被形成為具有20英寸的直徑(51cm)以及大致0. 335英寸 (0. 85cm)的平均厚度。然后對(duì)這些CSl和NSl樣品進(jìn)行性能測(cè)試以通過G比率來比較它們的磨削性能。這個(gè)G比率測(cè)試是使用一個(gè)Braun切斷鋸以120HP和20000表面英尺每分鐘的研磨輪速度進(jìn)行操作來進(jìn)行。工件為1. 5英寸的1018碳鋼棒料，以大致0. 21英寸每秒的速率進(jìn)料，并且通過一次對(duì)一個(gè)棒切割總共200個(gè)切口來進(jìn)行測(cè)試。對(duì)每種樣品類型 (CSl和NSl)測(cè)試并評(píng)估三個(gè)研磨輪。圖6包括一個(gè)對(duì)CSl和NSl樣品的G比率進(jìn)行比較的曲線圖的圖示。如所展示的， CSl樣品的平均G比率展示了比NSl樣品的平均G比率顯著更低的G比率。事實(shí)上，這些樣品之間基于平均G比率差值的G比率增大百分比是NSl樣品高出CSl樣品約30%。因此， 根據(jù)此處實(shí)施方案形成的樣品證明了超過常規(guī)磨料物品的改進(jìn)的并且更有效的研磨能力。對(duì)CSl和NSl樣品的線性熱膨脹百分比也進(jìn)行了測(cè)試，作為衡量在高溫下使用該物品過程中的預(yù)期熱膨脹的方式。使用來自精工公司(Seiko Corporation)的TMA-120機(jī)器將這兩個(gè)樣品均在25°C至450°C之間的溫度范圍上加熱。將這些樣品以10°C /min的速率進(jìn)行加熱。圖7包括一個(gè)對(duì)CSl和NSl樣品的線性熱膨脹百分比進(jìn)行比較的曲線圖的圖示。 如所展示的，CSl樣品的平均熱膨脹百分比顯著高于NSl樣品的線性熱膨脹百分比。事實(shí)上，這些CSl樣品在平均線性熱膨脹百分比方面展現(xiàn)了超過NSl樣品的幾乎30%的增大。 因此，這些NSl樣品具有顯著更低的熱膨脹，這使得它們適合于產(chǎn)生顯著溫度并且更可能避免在高溫下操作的過程中的熱誘導(dǎo)應(yīng)力和失效的侵蝕性磨料應(yīng)用，特別是在材料部件之間的界面處。此處披露的這些方法和磨料物品代表了與現(xiàn)有技術(shù)的偏離。此處的磨料物品可以利用多種特征的組合，這些特征包括多個(gè)磨料部分，這些磨料部分具有某些利用了磨料顆粒和基體材料的磨料部分，用于形成具有特殊的直徑與厚度的長(zhǎng)徑比的磨料結(jié)構(gòu)。此外，此處實(shí)施方案的磨料物品可以具有在整個(gè)本體上顯著均勻的孔隙率分布、以及改進(jìn)的孔隙率均勻性，這被認(rèn)為至少部分地對(duì)改進(jìn)的性能特征負(fù)責(zé)。此外，這些實(shí)施方案的磨料物品可以利用其它特征，如可以包括不同特征的增強(qiáng)構(gòu)件。以上披露的主題應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是說明性的、而非限制性的，并且所附權(quán)利要求是旨在涵蓋落在本發(fā)明的真正范圍內(nèi)的所有此類變更、增強(qiáng)以及其他實(shí)施方案。因此，在法律所允許的最大程度上，本發(fā)明的范圍應(yīng)由對(duì)以下權(quán)利要求和它們的等效物可容許的最寬解釋來確定，并且不應(yīng)受以上的詳細(xì)的說明的約束或限制。披露的摘要是遵循專利權(quán)法而提供的，并且按以下理解而提交，即，它將不被用于解釋或者限制權(quán)利要求書的范圍或含義。另外，在附圖的以上詳細(xì)說明中，為了使披露精簡(jiǎn)而可能將不同的特征集合在一起或者在一個(gè)單獨(dú)的實(shí)施方案中描述。本披露不得被解釋為反映了一種意圖，即，提出要求的實(shí)施方案要求的特征多于在每一項(xiàng)權(quán)利要求中清楚引述的特征。相反，如以下的權(quán)利要求所反映，發(fā)明主題可以是針對(duì)少于任何披露的實(shí)施方案的全部特征。因此，以下的權(quán)利要求被結(jié)合在附圖的詳細(xì)說明之中，而每一項(xiàng)權(quán)利要求自身獨(dú)立地限定了分別提出權(quán)利要求的主題。
權(quán)利要求
1.一種研磨工具，包括一個(gè)本體，該本體包括一個(gè)磨料部分，該磨料部分具有包含在一種基體材料內(nèi)的磨料顆粒；以及一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第一增強(qiáng)構(gòu)件，其中該本體包括一個(gè)貫穿該本體的至少一半厚度的、距該本體的平均孔隙率不大于250%的孔隙率變化差。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨工具，其中該本體包括一種圓柱體形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的研磨工具，其中該本體包括至少約45cm的外徑。
4.如權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該本體包括不大于約3cm的平均厚度。
5.如權(quán)利要求4所述的研磨工具，其中該平均厚度是在約0.5cm與約2cm之間的范圍之內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1、2、和4中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該本體包括一個(gè)楔形區(qū)域，該楔形區(qū)域圍繞該本體的外周的一個(gè)部分環(huán)圓周地延伸。
7.如權(quán)利要求6所述的研磨工具，其中該楔形區(qū)域貫穿該本體的整個(gè)圓周而延伸。
8.如權(quán)利要求6所述的研磨工具，其中該楔形區(qū)域從該本體的一個(gè)平坦區(qū)域徑向地延伸。
9.如權(quán)利要求8所述的研磨工具，其中該本體的楔形區(qū)域包括的平均厚度大于該本體的平坦區(qū)域的平均厚度。
10.如權(quán)利要求1、2、4、和6中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該本體包括穿過該本體的厚度而延伸的中央開口。
11.如權(quán)利要求1、2、4、6、和10中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該基體材料包括一種有機(jī)材料。
12.如權(quán)利要求11所述的研磨工具，其中該基體材料包括選自以下材料的組的一種材料，該材料的組由以下各項(xiàng)組成天然的有機(jī)材料、合成的有機(jī)材料、以及它們的組合。
13.如權(quán)利要求12所述的研磨工具，其中該基體材料包括一種樹脂。
14.如權(quán)利要求13所述的研磨工具，其中該基體材料包括一種選自下組的樹脂材料， 該組由以下各項(xiàng)組成聚酰亞胺類、聚酯類、聚苯并咪唑類、聚氨酯類、蟲膠類、酚醛樹脂類、 環(huán)氧樹脂類、氰酸酯類、以及它們的組合。
15.如權(quán)利要求1、2、4、6、10、和11中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中這些磨料顆粒包括一種無機(jī)材料。
16.如權(quán)利要求15所述的研磨工具，其中這些磨料顆粒包括一種超級(jí)磨料材料。
17.如權(quán)利要求16所述的研磨工具，其中該超級(jí)磨料材料包括選自以下材料的組的一種材料，該材料的組由以下各項(xiàng)組成金剛石、立方氮化硼、以及它們的組合。
18.如權(quán)利要求15所述的研磨工具，其中這些磨料顆粒包括選自以下材料的組的一種材料，該材料的組由以下各項(xiàng)組成氧化物類、碳化物類、硼化物類、氮化物類、以及它們的組合。
19.如權(quán)利要求18所述的研磨工具，其中這些磨料顆粒主要由氧化物構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求18所述的研磨工具，其中這些磨料顆粒包括選自以下氧化物的組的一種氧化物材料，該組由以下各項(xiàng)組成氧化鋁、氧化鋯、硅石、以及它們的組合。
21.如權(quán)利要求1、2、4、6、10、11、和15中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中這些磨料顆粒包括至少約5GPa的維氏硬度。
22.如權(quán)利要求1、2、4、6、10、11、15、和21中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該第一增強(qiáng)構(gòu)件包括一種無機(jī)材料。
23.如權(quán)利要求22所述的研磨工具，其中該第一增強(qiáng)構(gòu)件包括一種陶瓷材料。
24.如權(quán)利要求22所述的研磨工具，其中該第一增強(qiáng)構(gòu)件包括玻璃纖維。
25.如權(quán)利要求M所述的研磨工具，其中該第一增強(qiáng)構(gòu)件包括酚醛樹脂涂覆的玻璃纖維。
26.如權(quán)利要求M所述的研磨工具，其中該第一增強(qiáng)構(gòu)件包括一種紡織的材料。
27.如權(quán)利要求1、2、4、6、10、11、15、21、和22中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該第一增強(qiáng)構(gòu)件穿過該本體的整個(gè)直徑而延伸。
28.如權(quán)利要求1、2、4、6、10、11、15、21、22、和27中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該第一增強(qiáng)構(gòu)件是包括一個(gè)第一主表面和一個(gè)第二主表面的一個(gè)平面構(gòu)件，并且其中該磨料部分覆蓋在該第一主表面上。
29.如權(quán)利要求觀所述的研磨工具，其中該磨料部分覆蓋在該第二主表面上。
30.如權(quán)利要求觀所述的研磨工具，其中該磨料部分與該第一主表面和第二主表面直接接觸。
31.如權(quán)利要求觀所述的研磨工具，其中該磨料部分基本上覆蓋了該整個(gè)第一主表面和第二主表面。
32.如權(quán)利要求1、2、4、6、10、11、15、21、22、27、和觀中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該本體進(jìn)一步包括在該磨料部分內(nèi)的一個(gè)第二增強(qiáng)構(gòu)件。
33.如權(quán)利要求32所述的研磨工具，其中該第一增強(qiáng)構(gòu)件和第二增強(qiáng)構(gòu)件是彼此間隔開的。
34.如權(quán)利要求33所述的研磨工具，其中該磨料部分的一部分被置于該第一增強(qiáng)構(gòu)件與該第二增強(qiáng)構(gòu)件之間。
35.如權(quán)利要求1、2、4、6、10、11、15、21、22、27、28、和32中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該孔隙率變化差對(duì)于該本體的至少一半厚度而言是不大于約225%。
36.如權(quán)利要求35所述的研磨工具，其中該孔隙率變化差對(duì)于該本體的至少一半厚度而言是不大于約200%。
37.如權(quán)利要求36所述的研磨工具，其中該孔隙率變化差對(duì)于該本體的至少一半厚度而言是不大于約175%。
38.如權(quán)利要求37所述的研磨工具，其中該孔隙率變化差對(duì)于該本體的至少一半厚度而言是不大于約150%。
39.如權(quán)利要求1、2、4、6、10、11、15、21、22、27、28、32、和35中任一項(xiàng)所述的研磨工具， 其中該孔隙率變化差對(duì)于該本體的整個(gè)厚度而言是不大于約250%。
40.如權(quán)利要求39所述的研磨工具，其中該孔隙率變化差對(duì)于該本體的整個(gè)厚度而言是不大于約225%。
41.一種研磨工具，包括 一個(gè)本體，該本體包括一個(gè)磨料部分，該磨料部分具有包含在一種基體材料內(nèi)的磨料顆粒；以及一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第一增強(qiáng)構(gòu)件，其中該本體包括一個(gè)不大于250 %的孔隙率變化差，該孔隙率變化差是基于一個(gè)平均孔隙率、在一個(gè)第一平面與一個(gè)第二平面之間測(cè)量的，該第一平面是沿著該第一增強(qiáng)構(gòu)件與該磨料部分之間的界面延伸的，并且該第二平面是與該第一平面平行并間隔開的并且沿著與該第一增強(qiáng)構(gòu)件不相交的路徑完全穿過該磨料部分而延伸。
42.如權(quán)利要求41所述的研磨工具，其中該第一平面與第二平面彼此間隔開一個(gè)距離，該距離是該本體的總厚度的至少約10%。
43.如權(quán)利要求41和42中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該第一平面與第二平面彼此間隔開一個(gè)距離，該距離是穿過該本體厚度的在約Imm與約3mm之間的范圍內(nèi)。
44.如權(quán)利要求41、42、和43中任一項(xiàng)所述的研磨工具，進(jìn)一步包括與該第一增強(qiáng)構(gòu)件平行且間隔開的一個(gè)第二增強(qiáng)構(gòu)件，并且其中該磨料部分的一個(gè)部分被置于該第一增強(qiáng)構(gòu)件與該第二增強(qiáng)構(gòu)件之間。
45.如權(quán)利要求44所述的研磨工具，其中該第二平面在該第一增強(qiáng)構(gòu)件與該第二增強(qiáng)構(gòu)件之間的一個(gè)中點(diǎn)處完全穿過該磨料部分而延伸。
46.如權(quán)利要求41、42、43、和44中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該磨料部分包括占該磨料部分的總體積的至少約30vol%的基體材料。
47.如權(quán)利要求46所述的研磨工具，其中該磨料部分包括占該磨料部分的總體積的至少約40vol %的基體材料。
48.如權(quán)利要求47所述的研磨工具，其中該磨料部分包括占該磨料部分的總體積的至少約42vol %的基體材料。
49.如權(quán)利要求41、42、43、44、和46中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該磨料部分包括占該磨料部分的總體積的在約30Vol%與約56Vol%之間的基體材料。
50.如權(quán)利要求49所述的研磨工具，其中該磨料部分包括占該磨料部分的總體積的在約30vol%與約50vol%之間的基體材料。
51.如權(quán)利要求50所述的研磨工具，其中該磨料部分包括占該磨料部分的總體積的在約40vol%與約48vol%之間的基體材料。
52.如權(quán)利要求41、42、43、44、46、和49中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該基體材料包括對(duì)于該基體材料的總體積而言至少約60vol%的有機(jī)材料。
53.如權(quán)利要求52所述的研磨工具，其中該基體材料包括對(duì)于該基體材料的總體積而言至少約65V01%的有機(jī)材料。
54.如權(quán)利要求52所述的研磨工具，其中該基體材料包括對(duì)于該基體材料的總體積而言在約60vol%與約85vol%之間的有機(jī)材料。
55.如權(quán)利要求M所述的研磨工具，其中該基體材料包括對(duì)于該基體材料的總體積而言在約65vol%與約80vol%之間的有機(jī)材料。
56.如權(quán)利要求41、42、43、44、46、49、和52中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該磨料部分包括對(duì)于該磨料部分的總體積而言至少約40vol%的磨料顆粒。
57.如權(quán)利要求56所述的研磨工具，其中該磨料部分包括對(duì)于該磨料部分的總體積而言至少約44vol %的磨料顆粒。
58.如權(quán)利要求56所述的研磨工具，其中該磨料部分包括對(duì)于該磨料部分的總體積而言在約40vol%與約60vol%之間的磨料顆粒。
59.如權(quán)利要求58所述的研磨工具，其中該磨料部分包括對(duì)于該磨料部分的總體積而言在約40vol%與約54vol%之間的磨料顆粒。
60.如權(quán)利要求59所述的研磨工具，其中該磨料部分包括對(duì)于該磨料部分的總體積而言在約42vol%與約50vol%之間的磨料顆粒。
61.如權(quán)利要求41、42、43、44、46、49、52、和56中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該孔隙率變化差在該第一平面與該第二平面之間是不大于約250%。
62.如權(quán)利要求61所述的研磨工具，其中該孔隙率變化差在該第一平面與該第二平面之間是不大于約225%。
63.如權(quán)利要求62所述的研磨工具，其中該孔隙率變化差在該第一平面與該第二平面之間是不大于約200%。
64.如權(quán)利要求61所述的研磨工具，其中該孔隙率變化差在該第一平面與該第二平面之間是在約20%與約250%之間的范圍內(nèi)。
65.如權(quán)利要求64所述的研磨工具，其中該孔隙率變化差在該第一平面與該第二平面之間是在約20 %與約225 %之間的范圍內(nèi)。
66.如權(quán)利要求65所述的研磨工具，其中該孔隙率變化差在該第一平面與該第二平面之間是在約20%與約200%之間的范圍內(nèi)。
67.如權(quán)利要求41、42、43、44、46、49、52、56、和61中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該第一平面內(nèi)的孔隙率含量是大于該第二平面內(nèi)的孔隙率含量。
68.一種研磨工具，包括一個(gè)本體，該本體包括一個(gè)磨料部分，該磨料部分具有包含在一種基體材料內(nèi)的磨料顆粒；一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第一增強(qiáng)構(gòu)件；一個(gè)貫穿該本體的整個(gè)厚度的、基于一個(gè)平均孔隙率的不大于250%的孔隙率變化差；以及一個(gè)熱膨脹百分比，在約20°C與約450°C之間的范圍內(nèi)是不大于約0.7%。
69.如權(quán)利要求68所述的研磨工具，其中該熱膨脹百分比是不大于約0.65%。
70.如權(quán)利要求69所述的研磨工具，其中該熱膨脹百分比是不大于約0.60%。
71.如權(quán)利要求70所述的研磨工具，其中該熱膨脹百分比是不大于約0.55%。
72.如權(quán)利要求68和69中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該熱膨脹百分比是在約0.3% 與約0.7%之間的范圍之內(nèi)。
73.如權(quán)利要求72所述的研磨工具，其中該熱膨脹百分比是在約0.3%與約0. 65%之間的范圍之內(nèi)。
74.如權(quán)利要求73所述的研磨工具，其中該熱膨脹百分比是在約0.4%與約0. 65%之間的范圍之內(nèi)。
75.一種研磨工具，包括一個(gè)本體，該本體包括一個(gè)磨料部分，該磨料部分具有包含在一種基體材料內(nèi)的磨料顆粒；以及一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第一增強(qiáng)構(gòu)件；一個(gè)貫穿該本體的整個(gè)厚度的、基于一個(gè)平均孔隙率的不大于250%的孔隙率變化差；以及一個(gè)超過常規(guī)研磨工具至少約15%的G比率增大百分比，其中該增大百分比是基于等式((GN-G。)/G。)父100)，其中(^代表具有的孔隙率變化差是不大于250%的一種研磨工具的 G比率，并且Gc代表一種常規(guī)研磨工具的G比率。
76.如權(quán)利要求75所述的研磨工具，其中該G比率增大百分比是至少約20%。
77.如權(quán)利要求76所述的研磨工具，其中該G比率增大百分比是至少約25%。
78.如權(quán)利要求77所述的研磨工具，其中該G比率增大百分比是在約15%與約200% 之間的范圍內(nèi)。
79.—種研磨工具，包括一個(gè)本體，該本體包括一個(gè)磨料部分，該磨料部分具有包含在一種基體材料內(nèi)的磨料顆粒；一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第一增強(qiáng)構(gòu)件；并且其中該本體包括在約0. 5Vol%與約 30vOl%之間的范圍內(nèi)的一個(gè)平均孔隙率并且進(jìn)一步包括在一個(gè)平面內(nèi)不大于該本體總體積的約30vol %的一個(gè)界面孔隙率，該平面是沿著該第一增強(qiáng)構(gòu)件與該磨料部分之間的一個(gè)界面而延伸的。
80.如權(quán)利要求79所述的研磨工具，其中該平均孔隙率是在約Svol%與約^vol %之間的范圍內(nèi)。
81.如權(quán)利要求79和80中任一項(xiàng)所述的研磨工具，其中該界面孔隙率是不大于約 28vol%。
82.如權(quán)利要求81所述的研磨工具，其中該界面孔隙率是不大于約25Vol%。
83.一種研磨工具，包括一個(gè)本體，該本體包括一個(gè)磨料部分，該磨料部分包括包含在一種基體材料內(nèi)的、含氧化鋁的磨料顆粒；該基體材料包括一種有機(jī)材料；一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第一增強(qiáng)構(gòu)件；一個(gè)包含在該磨料部分內(nèi)的第二增強(qiáng)構(gòu)件；以及一個(gè)不大于約100%的孔隙率變化差，該孔隙率變化差是基于在一個(gè)第一平面與一個(gè)第二平面之間測(cè)量的一個(gè)平均孔隙率，該第一平面是沿著該第一增強(qiáng)構(gòu)件與該磨料部分之間的一個(gè)第一界面延伸的，并且該第二平面是沿著該第二增強(qiáng)構(gòu)件與該磨料孔隙率之間的一個(gè)第二界面延伸的。
全文摘要
一種研磨工具具有一個(gè)本體，該本體包括一個(gè)磨料部分，該磨料部分具有包含在一種基體材料內(nèi)的磨料顆粒；以及包含在該磨料部分內(nèi)的一個(gè)第一增強(qiáng)構(gòu)件，其中該本體包括一個(gè)貫穿該本體的至少一半厚度的、距該本體的平均孔隙率不大于250％的孔隙率變化差。
文檔編號(hào)B24D3/02GK102548714SQ201080038970
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日
發(fā)明者A·M·邦納, D·S·松本, E·C·佛蘭克伊斯, K·S·促野伍, M·W·克雷特, M·吉瓦納撒姆 申請(qǐng)人:圣戈班磨料磨具有限公司, 法國圣戈班磨料磨具公司