技术领域
[0001] 以下内容是针对一种研磨工具、并且具体而言是针对一种具有特殊孔隙率变化的研磨工具。
背景技术
[0002] 研磨轮典型地用于不同材料如除其他材料之外的，石头、金属、玻璃、塑料的切削、磨削、以及成型。一般，研磨轮可以具有不同的材料相，包括
磨料颗粒、粘结剂、以及某种孔隙率。取决于预期的应用，研磨轮可以具有不同的设计和构型。例如，对于针对金属进行精加工和切削的应用而言，某些研磨轮的形状被做成为使得它们具有特别薄的轮廓以便有效的切削。
[0003] 然而，考虑到此类研磨轮的应用，这些磨料物品会经受疲劳和失效。事实上，取决于使用的
频率，这些研磨轮可能具有小于一天的有限使用时间。因此，工业上继续要求能够具有改进的性能的研磨轮。
发明内容
[0004] 根据一个方面，一种研磨工具由一个本体构成，该本体包括：一个磨料部分，该磨料部分具有包含在一种基体材料内的磨料颗粒；以及一个包含在该磨料部分内的第一增强构件，其中该本体包括一个贯穿该本体的至少一半厚度的、距该本体的平均孔隙率不大于250％的孔隙率变化差。
[0005] 在另一方面，一种研磨工具包括一个本体，该本体具有：一个磨料部分，该磨料部分包括包含在一种基体材料内的磨料颗粒；以及一个包含在该磨料部分内的第一增强构件。该本体包括一个孔隙率变化差，该孔隙率变化差基于在一个第一平面与一个第二平面之间所测量的平均孔隙率是不大于250％，该第一平面是沿着该第一增强构件与该磨料部分之间的界面延伸的，并且该第二平面是与该第一平面平行并间隔开的并且沿着与该第一增强构件不相交的路径完全穿过该磨料部分而延伸。
[0006] 根据又另一个方面，一种研磨工具包括一个本体，该本体具有：一个磨料部分，该磨料部分包括包含在一种基体材料内的磨料颗粒；一个包含在该磨料部分内的第一增强构件；以及一个贯穿该本体的整个厚度的、基于一个平均孔隙率的不大于250％的孔隙率变化差。该本体进一步包括在约20℃与约450℃之间的范围内是不大于约0.7％的一个
热膨胀百分比。
[0007] 在另一个方面，一种研磨工具由一个本体构成，该本体包括：一个磨料部分，该磨料部分具有包含在一种基体材料内的磨料颗粒；一个包含在该磨料部分内的第一增强构件；以及一个贯穿该本体的整个厚度的、基于一个平均孔隙率的不大于250％的孔隙率变化差。该研磨工具包括超过常规研磨工具至少约15％的一个G比率增大百分比，其中该增大百分比是基于等式((GN-GC)/GNC)×100)，其中GN代表具有的孔隙率变化差是不大于250％的一种研磨工具的G比率，并且GC代表一种常规研磨工具的G比率。
[0008] 根据再另一方面，一种研磨工具包括一个本体，该本体具有：一个磨料部分，该磨料部分包括包含在一种基体材料内的磨料颗粒；以及一个包含在该磨料部分内的第一增强构件。该本体的平均孔隙率是在约5vol％与约30vol％之间的范围内，并且在沿着该第一增强构件与该磨料部分之间的一个界面延伸的一个平面内的界面孔隙率是不大于约30vol％。
[0009] 根据一个方面，一种研磨工具包括一个本体，该本体具有：一个磨料部分，该磨料部分包括包含在一种基体材料内的、含
氧化
铝的磨料颗粒，该基体材料包括一种有机材料；一个包含在该磨料部分内的第一增强构件；以及一个包含在该磨料部分内的第二增强构件。该本体进一步包括一个孔隙率变化差，该孔隙率变化差基于一个平均孔隙率并且在一个第一平面与一个第二平面之间测量的、是不大于约100％，该第一平面沿着该第一增强构件与该磨料部分之间的一个第一界面延伸，并且该第二平面沿着该第二增强构件与该磨料孔隙率之间的一个第二界面延伸。
附图说明
[0010] 通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。
[0011] 图1包括根据一个实施方案的一种研磨工具的图示。
[0012] 图2包括根据一个实施方案的研磨工具的一部分的截面图示。
[0013] 图3包括根据一个实施方案的研磨工具的一部分的截面图示。
[0014] 图4包括根据一个实施方案的研磨工具的一部分的截面图示。
[0015] 图5包括一种常规工具以及根据一个实施方案的一种研磨工具的孔隙率变化曲线图。
[0016] 图6包括一种常规的研磨工具以及一个实施方案的研磨工具的G比率曲线图。
[0017] 图7包括一种常规的研磨工具以及一个实施方案的研磨工具的线性热膨胀的曲线图。
[0018] 在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。
具体实施方式
[0019] 以下内容是针对多种研磨工具，这些研磨工具使用了包含在一种基体材料中的磨料颗粒的磨料部分，用于对
工件进行切削、磨削和精加工。此处的某些实施方案是针对大直径的研磨轮，这些研磨轮在其工具本体内结合了一个或多个增强构件，这些工具特别适合于对金属进行切削和/或成型。
[0020] 图1包括根据一个实施方案的一种研磨工具的图示。值得注意的是，该研磨工具100包括一个本体101，该本体具有在两个维度中观看时为基本上圆形的形状。将理解的是在三维尺度中，该工具具有某个厚度，使得本体101具有一种盘状或圆柱形的形状。如所示的，该本体可以具有穿过该工具中心而延伸的一个外径103，该外径可以特别大，具有至少约45cm的尺寸。在其他应用中，本体101可以具有如在至少约60厘米、至少约75厘米、或甚至至少100厘米的等级上的一个外径103。特殊的研磨工具使用了具有的外径103在45厘米与约200厘米之间的范围内的本体101，如在45cm与约175cm之间，并且更特别地是在约45厘米与约150厘米之间。
[0021] 如进一步展示的，研磨工具100可以包括由一个内部圆形表面102围绕本体101的中心所限定的一个中央开口105。该中央开口105可以贯穿本体101的整个厚度而延伸，使得研磨工具100可以在操作过程中被安装在一个
转轴或用于研磨工具100转动的其他机器上。
[0022] 图2包括根据一个实施方案的研磨工具的一部分的截面图示。磨料本体201可以是包括不同类型的材料的多个部分的组合的一种复合物品。具体而言，本体201可以包括磨料部分204、206、208、和210以及增强构件205、207、和209。可以将研磨工具200设计为使得增强构件205、207、和209能被置于其本体内，使得它们彼此间隔开并且在其中将每个磨料部分204、206、208、和210彼此分开。即，可以将研磨工具200形成为使得增强构件205、207、和209穿过本体201的厚度212而彼此横向地间隔开并且被磨料部分206和208所分开。如将会了解的，在这样一种设计中，磨料部分206和208可以被置于增强构件205、
207、和209之间。
[0023] 如进一步展示的，增强构件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构件。例如，可以将增强构件205形成为使得它是具有一个第一主表面215和一个第二主表面216的一个平面构件。此外，本体201可以具有一种设计，使得磨料部分204、206、208、和210可以
覆盖在增强构件205、207、和209的主表面上。例如，磨料部分204可以覆盖在增强构件205的第一主表面215上，并且磨料部分206覆盖在增强构件205的第二主表面216上。在具体情况下，可以将本体201形成为使得磨料部分204和206基本上分别覆盖了第一主表面215和第二主表面216的整个表面区域。因此，磨料部分204和
206可以在第一和第二主表面215和216处在任一侧上直接
接触(即，邻接)该增强构件
205。
[0024] 值得注意的是，可以将磨料本体201设计为使得增强构件205、207、和209可以穿过本体201的直径103的大部分而延伸。在具体情况下，可以将增强构件205、207、和209形成为使得它们穿过本体201的直径103的至少约75％，如至少约80％、或甚至整个直径而延伸。
[0025] 根据一个实施方案，本体201被形成为使得它可以具有一个平均厚度212，该平均厚度是在平行于穿过中央开口105的中心而延伸的轴向轴线250的一个方向上测量的。本体201的平均厚度212可以特别薄，使得它适合于切削金属工件。例如，本体201的平均厚度可以是不大于约3厘米。在其他实施方案中，本体201的平均厚度212可以是不大于约2.5厘米，如不大于约2厘米、或甚至不大于约1.5厘米。然而，某些实施方案可以利用在约
0.5厘米与约3厘米之间，例如在约0.5厘米与约2厘米之间的范围内的平均厚度212。
[0026] 此处这些实施方案的磨料物品可以具有特殊的长径比，它被定义为本体201的外径103与平均厚度212之间的比值。根据某些设计，该长径比为至少约10∶1，如至少约20∶1、至少约50∶1、或甚至至少约75∶1。某些实施方案利用了在约10∶1与约125∶1之间、如在约20∶1与约125∶1之间的范围内的长径比。
[0027] 进一步关于增强构件205、207、和209，此类构件是用一种有机材料、无机材料、以及它们的组合制成的。例如，增强构件205、207、和209可以用一种无机材料制造，如陶瓷、玻璃、
石英、或以及它们的组合。特别适合用作增强构件205、207、和209的材料可以包括玻璃材料、结合的玻璃材料的
纤维(incorporating fibers of glass material，)，它们可以包括基于氧化物的玻璃材料。
[0028] 一些适合用于增强构件205、207、和209中的有机材料可以包括：酚
醛树脂类、聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚酯类、芳族聚酰胺类、以及它们的组合。例如，在一个具体的实施方TM案中，增强构件205、207、和209可以包括Kevlar ，一种特殊类型的芳族聚酰胺。
[0029] 另外，这些增强构件205、207、和209可以包括一种纤维材料，该纤维材料具有覆盖并且直接粘结在纤维的外表面上的一个涂层。该涂层可以是一种有机材料、无机材料、或它们的组合。某些研磨工具可以使用那些利用了具有一个有机材料涂层的纤维的增强构件205、207、和209，该有机材料可以是一种天然的有机材料或合成的有机材料，如
聚合物，它可以辅助该增强构件与该磨料部分之间的结合。一些适当的
有机涂层材料可以包括树脂，这些树脂可以是热固性材料、热塑性材料、或它们的组合。特别适合的树脂可以包括：
酚醛树脂类、
环氧树脂类、聚酯类、氰酸酯类、虫胶类、聚
氨酯类，以及它们的组合。在一种具体情况下，该研磨工具结合了一个含酚醛树脂涂覆的玻璃纤维的增强构件。
[0030] 增强构件205、207、和209可以包括多个纺织在一起的纤维。这些纤维可以按多种方式纺织或缝合在一起。在某些情况下，这些增强构件可以被纺织在一起，使得形成了包括主要在两个垂直方向上延伸的纤维的一种图案。
[0031] 增强构件205、207、和209可以具有一个平均厚度218，这个厚度被定义为该增强构件205的第一主表面215与第二主表面216之间的距离。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。
[0032] 以相对百分比计，取决于该磨料物品的设计，这些增强构件可以被形成为具有某些尺寸，使得它们构成该本体的总平均厚度的某个百分比。例如，增强构件205可以具有占本体201的总平均厚度212的至少约3％的一个平均厚度218。在其他情况下，增强构件205可以具有占本体201的总平均厚度212的至少约5％、如至少约8％、或甚至至少约10％的一个平均厚度218。某些增强构件可以具有占本体201的总平均厚度212的在约3％与约15％之间的范围内的一个平均厚度218。
[0033] 根据此处的实施方案，研磨工具200被形成为使得本体201包括磨料部分204、206、208和210。在下面的段落中将提及磨料部分204，但会了解的是所有标识的磨料部分可以包括相同的特征。
[0034] 磨料部分204可以是一种
复合材料，该复合材料具有包含在一种基体材料内的磨料颗粒并且进一步包括一种特殊的组成和类型的孔隙率。这些磨料颗粒可以包括一种适合于磨削和材料去除应用的特别硬的材料。例如，这些磨料颗粒可以具有至少约5GPa的维氏硬度。这些磨料颗粒的硬度在某些工具中可以更大，使得这些磨料颗粒具有至少约10GPa、至少约20GPa、至少约30GPa、或甚至至少约50GPa的维氏硬度。
[0035] 这些磨料颗粒可以包括一种无机材料。某些适合的无机材料可以包括：氧化物类、
碳化物类、
硼化物类、氮化物类、以及它们的组合。例如，磨料部分204可以被形成为包括基本上由氧化物组成的磨料颗粒。特别合适的氧化物可以包括：氧化铝、氧化锆、
硅石、以及它们的组合。某些设计可以利用基本上由氧化铝组成的磨料颗粒。其他设计可以利用结合了氧化铝和/或氧化铝-氧化锆
合金的组合的磨料颗粒，然而，在这样的配制品中，氧化铝材料形成比氧化铝-氧化锆合金材料可以形成更大百分比的磨料颗粒。
[0036] 此外，某些研磨工具可以利用超级磨料材料作为磨料颗粒。超级磨料材料可以包括：金刚石、
立方氮化硼、以及它们的组合。在某一实施方案中，这些磨料颗粒主要由金刚石组成。
[0037] 磨料部分204、206、208和210可以被形成为使得这些磨料颗粒被包含在一种基体材料中并且被其包围，以便将磨料颗粒固定在位，用于切削和研磨操作。总体上，磨料部分204、206、208和210可以被形成为使得该磨料部分总体积的至少约40vol％包括磨料颗粒。在其他实施方案中，磨料部分内的磨料颗粒含量可以更高，如在该磨料部分总体积的至少约44vol％的等级上，如至少约50vol％、或甚至至少约54vol％。特殊的实施方案利用了具有在约40vol％与60vol％之间、更具体地在约40vol％与约54vol％之间的磨料颗粒的一个磨料部分。事实上，在一种情况下，该磨料部分是由在对应磨料部分的总体积的约42vol％与约50vol％之间的磨料颗粒构成。
[0038] 总体上，磨料部分204被形成为使得该磨料部分的总体积百分比的至少约30vol％是基体材料。在其他实施方案中，磨料部分204包括更大含量的基体材料，如在至少约40vol％，至少约42vol％，至少约44vol％，或者甚至至少约46vol％的等级上。然而，此处的实施方案可以利用量值在约30vol％与约56vol％之间的范围内的基体材料，如在约30vol％与约50vol％之间、或在约40vol％与约48vol％之间的等级上。
[0039] 此处的实施方案可以利用一种基体材料，这种基体材料可以包括能起主要粘结组分作用的有机材料。此类有机材料可以包括：天然的有机材料、合成的有机材料、以及它们的组合。在具体情况下，该有机材料可以由一种树脂制成，该树脂可以包括：热固性材料、热塑性材料、以及它们的组合。例如，一些合适的树脂可以包括酚醛树脂、环氧树脂、聚酯、氰酸酯、虫胶、聚氨酯，
橡胶、以及它们的组合。
[0040] 在具体情况下，该基体材料可以被形成为使得它包括大部分量值的有机材料。例如，基体材料总体积的至少约65vol％可以由有机粘结剂材料形成。在其他磨料部分中，该基体材料内的有机材料含量可以更大，例如至少约70vol％、或甚至至少约75vol％。然而，某些实施方案利用了具有的有机粘结剂材料含量在约60vol％与约85vol％之间、如在约65vol％与约80vol％之间的范围内的一种基体材料。
[0041] 此处这些磨料部分还可以包括结合在该磨料部分中的填充剂材料。某些填充剂材料可以作为预期与正在被成型的表面进行反应的化学
反应性试剂来掺入。其他填充剂材料可以包括吸湿剂、黏合剂、以及有助于该形成过程的不同的其他材料。根据一个实施方案，该填充剂材料可以是一种成孔材料，如有助于在最终形成的磨料物品内形成某些类型的孔隙率的微球。
[0042] 如图2中进一步展示的，该本体可以被形成为使得它结合这些增强构件202和203，这些增强构件围绕该中央开口105邻接了磨料部分204和210的外表面。在某些设计中，增强构件202和203可以延伸达外径103的一部分，如磨料本体201的外径103的一半。
围绕中央开口105来提供增强构件202和203有助于在预期将该研磨工具200固定到转轴或机器上的
位置处增强该本体201。如将会了解的，增强构件202和203可以具有与增强构件205、207和209相同的特征。
[0043] 图3包括根据一个实施方案的一种研磨工具的一部分的截面图示。所展示的部分包括一个本体201的外圆周的一部分，这个部分包括之前描述的并且在图2中展示的磨料部分204、206、208和210。此外，磨料本体201包括布置在磨料部分204、206、208和210之间的增强构件205、207和209，如之前描述的并且在图2中展示的。
[0044] 值得注意的是，本体201被形成为使得它具有一个邻近研磨轮中心并且包围该中央开口105的一个平坦区域301、以及在本体201的外边缘处的一个楔形区域303。如所展示的，楔形区域303被形成为使得它具有一个在本体201的外径处测量的平均厚度312，这个厚度显著大于本体201在平坦区域301内的平均厚度311。磨料部分210的一个楔形边缘305的延伸部分(与磨料部分210的平坦区域301的外表面308成一个
角度延伸)有助于楔形区域303的形成。楔形区域303进一步由磨料部分204的一个楔形表面306限定，这个楔形表面与磨料部分204的表面310成一个角度延伸。如所展示的，楔形区域303可以围绕研磨轮的外径形成一个轮缘，其中楔形表面305和306分别从表面308和310以一个角度轴向向
外延伸。楔形表面305和306可以与一条从本体的中心延伸的、基本上平行于表面308和310的半径成一个角度而延伸，并且此外，楔形表面305和306可以与一条延伸穿过本体201的中心的轴向轴线250成一个角度延伸。
[0045] 根据一些实施方案，楔形区域303可以围绕本体201的外周的一部分环圆周地延伸。某些设计可以利用一个贯穿本体201的整个圆周延伸的楔形区域303。尽管在此参照结合了楔形区域303的磨料物品，将会了解的是对于某些磨料物品而言，楔形区域303可能不必存在。
[0046] 如所展示的，楔形区域303可以从本体201的平坦区域301径向延伸。此处的实施方案可以形成一个具有长度330的楔形区域303，这个长度是在平行于从本体201的中心延伸的一条半径的方向上测量的、可以是本体201的外径103的尺寸的一个特定百分比。例如，楔形区域303可以具有占外径103的尺寸的至少约5％的一个长度330。在其他情况下，取决于预期的应用，本体201可以具有一个楔形区域303，它具有的长度330为外径103的尺寸的至少约10％、如至少约15％、至少约20％、至少约30％、或甚至至少约35％。具体的实施方案可以利用如下的楔形区域303，其中其长度330是在外径103的约5％与约
50％之间、并且特别地在约5％与约35％之间、或甚至更特别地在约5％与约20％之间的范围内。
[0047] 楔形区域303的长度330可以为至少约10厘米。在一些实施方案中，楔形区域303的长度330可以更大，如至少约13厘米、至少约15厘米、或甚至至少约20厘米。然而，此处的特定实施方案可以利用具有的长度330在约10厘米与约30厘米之间、如在约10厘米与约20厘米之间的范围之内的一个楔形区域303。
[0048] 如在此提及的，这些磨料部分可以是多相材料，利用了包含在基体材料中的磨料颗粒、并且进一步包括一个孔隙度。总体上，每个磨料部分204、206、208和210可以形成为具有某个类型的孔隙率。该孔隙率可以通过不同的技术形成，包括用于形成天然孔隙率的加工、使用成孔材料、或其组合。成孔材料可以包括有机和/或无机材料。例如，可以将某种材料(如聚合物材料、玻璃材料、或陶瓷材料)的珠粒或微球掺入初始混合物中，该混合物的一部分在加工过程中可能挥发而在最终形成的磨料物品中留下孔隙。天然孔隙率可能是在加工过程中产生气体而致使形成孔隙率的结果。
[0049] 磨料部分204、206、208和210可以具有一个平均孔隙率，是对于任何给定的磨料部分的总体积而言的一个平均总孔隙率。总体上，任何磨料部分204、206、208和210可以具有占相应磨料部分的总体积的至少0.5vol％的一个平均孔隙率。在其他情况下，一个磨料部分内的平均孔隙率可以更大，例如占该磨料部分的总体积的至少约1vol％，如至少约5vol％、至少约8vol％、至少约10vol％、至少约12vol％、至少约15vol％、或甚至至少约
20vol％。特别的实施方案利用了具有的孔隙率百分比在约0.5vol％与30vol％之间、如在约5vol％与约30vol％之间、并且特别地在约8vol％与26vol％之间的范围内的磨料部分。
[0050] 总体上，具有复合结构的磨料物品可以展示孔隙率的体积百分比根据在本体内的位置的一种变化。例如，一个磨料部分内的孔隙率可以按一种方式变化，其中在该磨料部分与一个邻接了增强构件的界面的某个附近范围内的区域处的孔隙率体积百分比，可以大于在更接近这些磨料部分的中心的一个区域内的孔隙率体积百分比。
[0051] 根据此处的实施方案的这些磨料物品可以展示一种特殊的孔隙率变化。图4包括根据一个实施方案在图2中展示的一个磨料物品的本体401的一部分的截面图示。如所提供的，磨料部分206可以被布置在增强构件205与207之间并且与之邻接。磨料部分206包括在径向方向、在与磨料部分206的厚度222
正交的多个平面内基本上彼此平行延伸的区域403、404和405。本体201可以包括一个界面区域403，该界面区域限定了在沿着磨料部分206与增强构件205之间的界面延伸的一个平面411与穿过磨料部分206的内部延伸的、比平面411更靠近磨料部分206的中心的一个平面412之间的磨料部分206的一个部分。该本体可以进一步包括一个界面区域405，该界面区域限定了在沿着磨料部分206与增强构件207之间的界面延伸的一个平面414与穿过磨料部分206的内部延伸的、比平面414更靠近磨料部分206的中心的一个平面413之间的磨料部分206的一个部分。该本体可以进一步包括一个被布置在界面区域403与404之间的中央区域404，该中央区域包括在磨料部分206的厚度222的尺寸中点处的一个中央点433。该中央区域404限定了在穿过磨料部分206的内部延伸的一个平面412与一个平面413之间的磨料部分206的一个部分。
[0052] 在此使用区域403-405来标识磨料部分206的、可以具体不同特征的区域。这些区域403-405可以各具有一个宽度，使得界面区域403具有宽度451，中央区域404具有宽度452，并且界面区域405具有宽度453。将会了解的是，中央区域404可以分别具有比界面区域403和405的宽度451和453更大的一个宽度452。
[0053] 以下内容将提及磨料部分206作为一个示例的磨料部分，并且将了解的是任何磨料部分204、206、208或201都可以具有所讨论的这些特征。总体上，磨料部分406可以具有一个界面孔隙率，该界面孔隙率可以沿着在邻接了磨料区域206与增强构件205和207之间的这些界面的这些界面区域403和/或405内的一个平面进行测量。更确切地说，该界面孔隙率可以在增强构件205和207与磨料部分206之间的这些界面处进行测量。根据在此的实施方案的磨料部分可以具有不大于磨料部分206总体积的约30vol％的界面孔隙率。在其他情况下，该界面孔隙率更小，如不大于约28vol％、不大于约25vol％、或甚至不大于约23vol％。特别的实施方案利用了具有的界面孔隙率在约10vol％与约30vol％之间、如在约15vol％与约30vol％之间并且甚至在约18vol％与约30vol％之间的范围内的磨料部分。
[0054] 值得注意的是，在特定情况下，磨料部分206的界面孔隙率的体积百分比(如在界面区域403和/或405内的一个平面内测量的)可以大于磨料部分206的平均孔隙率。在界面区域403或405内的一个平面(如平面421或423)内测量的孔隙率体积百分比在某些情况下可以大于在穿过磨料部分206的中央区域404延伸的一个平面(如平面422)内的孔隙率体积。
[0055] 此处这些研磨工具可以具有贯穿该本体厚度的、与常规工具相比特别均匀的孔隙率以及均匀的孔隙率分散性。根据一个实施方案，该本体可以被形成为使得它具有贯穿该本体的、基于一个评价孔隙率的孔隙率变化，这可以基于以下等式进行计算：P变化＝((PM/Pa)-1)×100％，其中PM是在给定平面内测量的孔隙率，并且Pa是该本体或磨料部分的计算或测量的平均(或均值)孔隙率，取决于所表征的区域。这个孔隙率变化指示了不同位置处的孔隙率量值与磨料部分或整个工具本体的平均孔隙率相比的差，并且因此这个孔隙率变化可以指示贯穿一个磨料部分或整个工具本体的孔隙率分散的均匀性，取决于所表征的区域。
[0056] 孔隙率变化的测量是基于使用成像技术，包括x射线扫描技术，允许对具体位置和穿过研磨工具延伸的离散平面进行测量和非破坏性表征。某些测量结果可以用于根据随
定位而变化的一个平均值来产生孔隙率变化的孔隙率变化曲线，例如沿着该研磨工具的厚度尺寸的一个位置，如图5中所示。
[0057] 在特定情况下，可以在一个磨料部分内的两个特定平面之间计算孔隙率变化。例如，该工具的一个部分的孔隙率可以在一个第一平面(例如在磨料部分206的界面区域403内延伸的平面421)内测量，可以将其与磨料部分206(或工具本体)的平均孔隙率进行比较以便得出孔隙率变化，用值PV1表示。此外，这个孔隙率可以在一个不同的第二平面(如中央区域404内的平面422)内测量，其中平面422是与平面421平行且间隔开的，并且沿着与相邻增强构件205和207不相交的路径完全延伸穿过磨料部分206。第二平面422内的测量孔隙率可以用于根据磨料部分206(或工具本体)的平均孔隙率来计算孔隙率变化，可以用值PV2表示。
[0058] 更确切地说，这些研磨工具可以具有通过孔隙率变化差表征的一种特别均匀和/或均匀分散的孔隙率。这个孔隙率变化差可以通过将一个磨料部分内的两个特定平面的孔隙率变化值进行比较而计算。选择这些平面，使得一个平面代表距均值最大正孔隙率变化的一个区域(典型地表示为正的百分比)，并且另一平面代表基于平均孔隙率的、最大负孔隙率变化的一个区域(典型地表示为负的百分比)。这样，基于等式(PV1-PV2)可以得出PV1与PV2之间的孔隙率变化差，其中PV1≥PV2。在某些实施方案中，一个磨料部分内的两个平面之间的孔隙率变化差可以不大于约250％。在其他实施方案中，该孔隙率变化差可以更小，例如不大于约225％、不大于约200％、不大于约175％、不大于约150％、不大于约125％、不大于约100％、不大于约75％、不大于约50％、或甚至不大于约25％。特别的实施方案利用了具有的平面421与422之间的孔隙率变化差在约20％与约250％之间的范围内的磨料部分206，例如在约20％与约225％之间、并且更特别地在约20％与约200％之间的等级上、或甚至在约20％与约175％之间。
[0059] 此处的实施方案还可以展示在一个磨料部分的界面区域403与405之间的孔隙率分散方面上一个具体的均匀度。例如，在界面区域403内的一个平面(例如平面421)内测量的孔隙率与在界面区域405内的一个平面(例如平面423)内测量的孔隙率相比的孔隙率变化差可以是不大于约100％。在更具体的实施方案中，一个磨料部分的界面区域之间的孔隙率变化差可以是不大于约90％、不大于约80％、不大于约70％、不大于约60％、不大于约50％、不大于约40％、不大于约30％、或甚至不大于约25％。具体的实施方案利用了具有的在平面421与423之间测量的孔隙率变化差在约1％与约100％之间的范围内的磨料部分206，例如在约1％与约75％之间、并且更具体地在约3％与约25％之间的等级上、或甚至在约3％与约15％之间。
[0060] 此外，该本体可以具有展现了特别均匀的孔隙率分散性的一个在工具本体内的两个位置之间测量的孔隙率变化差。值得注意的是，与仅仅磨料部分的孔隙率变化测量结果不同，整个本体的孔隙率变化的测量结果是基于该研磨工具的整个本体的平均孔隙率。
[0061] 该工具本体(包括磨料部分204、206、208和210以及增强构件205、207和209)的孔隙率变化差可以基于在该工具本体201的总厚度212的至少一半上获取的测量结果是不大于约250％。在其他情况下，该工具本体201的孔隙率变化差可以是不大于约225％、不大于约200％、不大于约175％、不大于约150％、不大于约125％、不大于约100％、不大于约75％、不大于约50％、或甚至不大于约25％。具体的实施方案可以利用如下的工具本体201，其具有的如在总厚度212的至少一半上测量的孔隙率变化差是在约20％与约250％之间的范围内，如在约20％与约225％之间、并且更特别地在约20％与约200％之间、或甚至在约20％与约175％之间的等级上。
[0062] 虽然以上内容已经提及了在工具本体201的总厚度212的至少一半上的孔隙率变化差的值，但将会了解的是此类特征是用于对工具本体进行适当的抽样。总体上，为了确保恰当的抽样和工具本体内孔隙率的精确性，这些测量和计算可以按如下方式进行，其中第一测量平面和第二测量平面彼此横向间隔开一段距离，这个距离是本体201的总厚度212的至少约10％。然而，这些孔隙率变化差值对于该工具本体201的总厚度212的至少75％的抽样而言并且甚至对于基本上穿过本体201的总厚度212的全部而获取的测量结果而言是相同的。
[0063] 此处描述的这些研磨工具可以具有使得该研磨工具适合于进行改进的研磨和/或切削应用的某些特征。值得注意的是，这些研磨工具的热膨胀百分比可以被最小化。例如，此处的实施方案的这些磨料物品展示了在25℃至450℃的范围上与常规磨料物品相比一个改进的热膨胀百分比。值得注意的是，出于比较的目的，这些常规的磨料物品包括具有该磨料部分和增强构件的、相同设计的磨料。根据经验的证明，此处的实施方案的这些研磨工具展示了在热膨胀百分比方面超过常规研磨工具至少约5％的下降百分比。这个下降百分比是基于等式((TEC-TEN)/TEC)×100％)，其中TEN代表根据此处的实施方案的一种研磨工具的热膨胀，并且TEC代表一种常规的研磨工具的热膨胀。在其他的实施方案中，热膨胀百分比的下降百分比为至少约10％，如至少约20％、至少约50％、至少约75％、或甚至至少约100％。具体的实施方案展示了在约5％与约150％之间、并且更具体地在约5％与约100％之间、并且甚至更具体地在约5％与约75％之间的范围内的热膨胀百分比。使用标准
热机械分析(TMA)来证明这些区别。
[0064] 在更具体的方面，此处的实施方案的这些磨料物品可以在25℃至450℃(对于此处的研磨工具而言)的范围上具有不大于约0.7％的热膨胀百分比。将会了解的是该热膨胀百分比是对研磨工具的线性热膨胀的一种度量，这是通过获取该研磨工具(包括所有其组成的磨料部分和增强构件)的一个截面样品而测量的。在某些其他的实施方案中，该热膨胀百分比是不大于约0.65％，如不大于约0.6％、或甚至不大于约0.55％。某些实施方案可以具有在约0.3％与约0.7％之间的范围内的热膨胀百分比，如在0.3％与约0.65％之间、或甚至更具体地在约0.4％与约0.65％之间。
[0065] 另外，此处描述的研磨工具已经证实了改进的研磨和切削特征。例如，此处的实施方案的磨料物品证明了超过常规磨料物品的改进的G比率，这个比率这是对原料去除的立方体积除以磨料物品的磨损的立方体积的一种度量。值得注意的是，出于比较的目的，这些常规的磨料物品包括具有该磨料部分和增强构件的、具有相同设计的磨料。根据经验的证明，此处这些实施方案的研磨工具展示了超过常规研磨工具至少约15％的一个G比率增大百分比，其中该增大百分比是基于等式((GN-GC)/GC)×100％)，其中GN代表一种根据此处的实施方案的、具有不大于250％的特殊孔隙率变化差的研磨工具的G比率，并且GC代表一种常规研磨工具的G比率。在其他实施方案中，G比率的增大百分比为至少约20％，如至少约25％、至少约30％、至少约35％、或甚至至少约40％。具体的实施方案展示了在约15％与约200％之间的范围内的G比率增大百分比，如在约15％与约150％之间的范围内、并且更特别地在约15％与约100％之间、并且甚至更特别地在约15％与约75％之间。
[0066] 实例
[0067] 形成了两种类型的磨料物品并进行测试以便比较某些性能参数：常规样品(CS1)以及根据此处实施方案的新样品(NS1)。这些CS1样品是通过形成一个磨料部分而生产的，该磨料部分包括65.31wt％的氧化铝和氧化铝-氧化锆合金颗粒的磨料颗粒与34.7wt％的基体材料的混合。该基体材料是由一种混合物形成，该混合物具有大致57.3vol％的酚醛树脂以及包括黄
铁矿填充剂、铝氟化物(aluminofluoride)填充剂材料以及吸湿填充剂材料(用于辅助形成最终形成的磨料物品)的一种混合物的其余量值。然后将该混合物与多层涂覆的玻璃纤维增强构件(从IPAC可商购)在一个成形室中合并而形成一个磨料预成型件。然后在该成形室中以1.6吨/平方英寸的压
力在室温下压制该磨料预成型件以形成最终形成的磨料物品。
[0068] 这些NS1样品是通过形成一个磨料部分而生产的，该磨料部分包括将62.2wt％的氧化铝磨料颗粒与31.5wt％的基体材料进行混合。该基体材料是由一种混合物形成的，该混合物具有大致72.8vol％的酚醛树脂以及包括黄铁矿填充剂、铝氟化物填充剂材料、以及吸湿填充剂材料的一种混合物的其余量值。然后将该混合物与多层涂覆的玻璃纤维增强构件(从IPAC可商购)在一个成形室中合并而生产出一个磨料预成型件。在该成形室中以0.64吨/平方英寸的压力在室温下压制该磨料预成型件以形成最终形成的磨料物品。
[0069] 图5包括一个曲线图，将常规工具样品(CS1)的孔隙率变化(曲线501表示)与根据此处实施方案的研磨工具样品(NS1)的孔隙率变化(曲线503表示)进行比较。每个样品的孔隙率变化是基于通过CT扫描测量的样品本体的一个平均孔隙率，其中CS1样品的平均孔隙率为本体总体积的3.76vol％，并且NS1样品的平均孔隙率为本体总体积的10.43vol％。曲线501和503是使用x射线成像技术通过扫描技术进行对样品进行非破坏性表征而产生的，这种扫描技术可以将样品分割为离散的平面并且对该分析平面内的研磨工具的内容(例如，孔隙率百分比)进行分析。表征是在一台Phoenix x射线机器(型号V Tome X S)上进行的。测试过程中，
电压设定在120-180kV之间，
电流在60至120mA之间，使用17-50微米的Voxel尺寸，定时333-3333毫秒，拍摄600至2900张图像并且使用厚度
0-1mm的Cu/Sn
滤波器。
[0070] CS1样品的曲线501清楚证明了基于在磨料本体内的位置而极具增大和下降的一个显著的孔隙率变化。值得注意的是，CS1样品展现了代表着距离平均孔隙率的最大正孔隙率变化值(大致350％)的点511以及代表了距离平均孔隙率的最大负孔隙率变化值(大致-100％)(对于大致450％的总孔隙率变化差而言)的点512之间的差所计算的一个实质性孔隙率变化差。相比之下，NS1样品的曲线503展现了在样品本体的厚度上显著更小的孔隙率变化。具体而言，计算出NS1样品在具有120％的近似值的点523与具有-40％的近似值的点524之间测量的孔隙率变化差为大致160％。如所展示的，这些NS1样品具有在贯穿本体的孔隙率分布方面与常规磨料相比显著更大的均匀度，这可以产生改进的性能。
[0071] 这些NS1和CS1样品被形成为具有20英寸的直径(51cm)以及大致0.335英寸(0.85cm)的平均厚度。然后对这些CS1和NS1样品进行性能测试以通过G比率来比较它们的磨削性能。这个G比率测试是使用一个Braun切断锯以120HP和20000表面英尺每分钟的研磨轮速度进行操作来进行。工件为1.5英寸的1018碳
钢棒料，以大致0.21英寸每秒的速率进料，并且通过一次对一个棒切割总共200个切口来进行测试。对每种样品类型(CS1和NS1)测试并评估三个研磨轮。
[0072] 图6包括一个对CS1和NS1样品的G比率进行比较的曲线图的图示。如所展示的，CS1样品的平均G比率展示了比NS1样品的平均G比率显著更低的G比率。事实上，这些样品之间基于平均G比率差值的G比率增大百分比是NS1样品高出CS1样品约30％。因此，根据此处实施方案形成的样品证明了超过常规磨料物品的改进的并且更有效的研磨能力。
[0073] 对CS1和NS1样品的线性热膨胀百分比也进行了测试，作为衡量在高温下使用该物品过程中的预期热膨胀的方式。使用来自精工公司(Seiko Corporation)的TMA-120机器将这两个样品均在25℃至450℃之间的
温度范围上加热。将这些样品以10℃/min的速率进行加热。
[0074] 图7包括一个对CS1和NS1样品的线性热膨胀百分比进行比较的曲线图的图示。如所展示的，CS1样品的平均热膨胀百分比显著高于NS1样品的线性热膨胀百分比。事实上，这些CS1样品在平均线性热膨胀百分比方面展现了超过NS1样品的几乎30％的增大。
因此，这些NS1样品具有显著更低的热膨胀，这使得它们适合于产生显著温度并且更可能避免在高温下操作的过程中的热诱导
应力和失效的侵蚀性磨料应用，特别是在材料部件之间的界面处。
[0075] 此处披露的这些方法和磨料物品代表了与
现有技术的偏离。此处的磨料物品可以利用多种特征的组合，这些特征包括多个磨料部分，这些磨料部分具有某些利用了磨料颗粒和基体材料的磨料部分，用于形成具有特殊的直径与厚度的长径比的磨料结构。此外，此处实施方案的磨料物品可以具有在整个本体上显著均匀的孔隙率分布、以及改进的孔隙率均匀性，这被认为至少部分地对改进的性能特征负责。此外，这些实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强构件。
[0076] 以上披露的主题应当被认为是说明性的、而非限制性的，并且所附
权利要求是旨在涵盖落在本发明的真正范围内的所有此类变更、增强以及其他实施方案。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围应由对以下权利要求和它们的等效物可容许的最宽解释来确定，并且不应受以上的详细的说明的约束或限制。
[0077] 披露的
摘要是遵循
专利权法而提供的，并且按以下理解而提交，即，它将不被用于解释或者限制权利要求书的范围或含义。另外，在附图的以上详细说明中，为了使披露精简而可能将不同的特征集合在一起或者在一个单独的实施方案中描述。本披露不得被解释为反映了一种意图，即，提出要求的实施方案要求的特征多于在每一项权利要求中清楚引述的特征。相反，如以下的权利要求所反映，发明主题可以是针对少于任何披露的实施方案的全部特征。因此，以下的权利要求被结合在附图的详细说明之中，而每一项权利要求自身独立地限定了分别提出权利要求的主题。
