專利名稱：制造陶瓷顆粒的方法
背景技術(shù)：
已知的玻璃和玻璃陶瓷材料有很多。大多數(shù)氧化物玻璃系統(tǒng)使用公知的玻璃形成物，例如SiO2、B2O3、P2O5、GeO2、TeO2、As2O3和V2O5，這有助于玻璃形成。由這些玻璃形成物形成的一些玻璃組份，可以熱處理形成玻璃陶瓷。由這些玻璃形成物形成的玻璃和玻璃陶瓷的上限使用溫度一般低于1200℃，通常約為700-800℃。玻璃陶瓷與形成它們的玻璃相比，能經(jīng)受更高的溫度。
另外，公知的玻璃和玻璃陶瓷的很多性能受到玻璃形成物的固有特性的限制。例如，對于SiO2、B2O3和P2O5基玻璃和玻璃陶瓷，楊氏模量、硬度和強(qiáng)度比較低。這些玻璃和玻璃陶瓷，例如與Al2O3或ZrO2相比，一般力學(xué)性能較差。
雖然一些不常見的或非傳統(tǒng)玻璃例如基于稀土氧化物-氧化鋁的玻璃(參見，例如美國專利No.6482758(Weber)和日本專利JP2000-045129(2000年2月15日公開))也是已知的，但仍需要其它新型玻璃和玻璃陶瓷，以及公知和新型玻璃和玻璃陶瓷的用途。
對于玻璃和玻璃陶瓷的很多用途，必須將玻璃或玻璃陶瓷制成特殊式樣或形狀。也需要制造不同形狀或式樣的玻璃和玻璃陶瓷的其它方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供制造陶瓷顆粒的方法，例如制造含有玻璃的顆粒(包括玻璃顆粒)以及含有玻璃陶瓷的顆粒(包括玻璃陶瓷的顆粒)的方法。
在一種制造顆粒的例證性方法中，所述方法包括提供第一和第二基本相對的表面；提供具有至少一個(gè)顆?？谆蚩涨坏哪＞?；
使熔體流到模具的至少一部分的至少一個(gè)顆粒孔或空腔中；使模具和熔體經(jīng)過第一和第二基本相對的表面之間，從而使所述至少一個(gè)顆粒孔或空腔中的熔體處于壓力下；以及將所述至少一個(gè)顆?？谆蚩涨恢械娜垠w至少部分冷卻，以得到含有玻璃的陶瓷顆粒(包括玻璃顆粒)。通常，基于陶瓷顆粒的總體積，陶瓷顆粒包含的玻璃的數(shù)量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(體積百分?jǐn)?shù))。可選擇的是，所述方法還包括對玻璃進(jìn)行熱處理，將至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷，并得到包含玻璃陶瓷的陶瓷顆粒(包括玻璃陶瓷的顆粒)(在一些實(shí)施例中，為磨粒)。通常，基于陶瓷顆粒的總體積，熱處理后陶瓷顆粒的實(shí)施例包含的玻璃陶瓷的數(shù)量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(體積百分?jǐn)?shù))。
在另一種制造顆粒的例證性方法中，所述方法包括提供具有至少一個(gè)顆粒孔或空腔的輥；使熔體流到至少一部分的至少一個(gè)顆?？谆蚩涨恢?；以及將所述至少一個(gè)顆粒孔或空腔中的熔體至少部分冷卻，以得到含有玻璃的陶瓷顆粒(包括玻璃顆粒)。可選擇的是，所述方法還包括在至少一個(gè)顆?？谆蚩涨恢械娜垠w上施加一個(gè)表面，使顆粒孔中的熔體處于壓力下。通常，基于陶瓷顆粒的總體積，陶瓷顆粒包含的玻璃的數(shù)量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(體積百分?jǐn)?shù))。可選擇的是，所述方法還包括對玻璃進(jìn)行熱處理，將至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷，并得到包含玻璃陶瓷的陶瓷顆粒(包括玻璃陶瓷的顆粒)(在一些實(shí)施例中，為磨粒)。通常，基于陶瓷顆粒的總體積，熱處理后陶瓷顆粒的實(shí)施例包含的玻璃陶瓷的數(shù)量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(體積百分?jǐn)?shù))。
在另一種制造顆粒的例證性方法中，所述方法包括提供具有多個(gè)顆?？椎妮?，其中所述輥具有內(nèi)主表面和外主表面，并且顆?？自谕庵鞅砻婧蛢?nèi)主表面之間延伸；
使熔體流到至少一部分的多個(gè)顆?？字?；以及將顆粒孔中的熔體至少部分冷卻，得到含有玻璃的陶瓷顆粒(包括玻璃顆粒)。熔體可以從輥的外主表面流入顆粒孔，從而熔體朝輥的內(nèi)主表面流動(dòng)。可供選擇的是，熔體可以從輥的內(nèi)主表面流入顆粒孔，從而熔體朝輥的外主表面流動(dòng)。通常，所述還方法還包括使用一個(gè)表面，該表面位于便于顆粒形成的位置(例如，所述表面可以切割或破開從顆?？酌摮龅娜垠w和/或玻璃)。通常，基于陶瓷顆粒的總體積，陶瓷顆粒包含的玻璃的數(shù)量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(體積百分?jǐn)?shù))?？蛇x擇的是，所述方法還包括對玻璃進(jìn)行熱處理，將至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷，并得到包含玻璃陶瓷的陶瓷顆粒(包括玻璃陶瓷的顆粒)(在一些實(shí)施例中，為磨粒)。通常，基于陶瓷顆粒的總體積，熱處理后陶瓷顆粒的實(shí)施例包含的玻璃陶瓷的數(shù)量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(體積百分?jǐn)?shù))。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一些實(shí)施例中，熔體、玻璃和玻璃陶瓷包括Al2O3以及除Al2O3以外的第一金屬氧化物(可選擇的是，除Al2O3以外的不同的第二、第三、等等金屬氧化物(例如，Y2O3、REO、MgO、TiO2、Cr2O3、CuO、NiO、ZrO2和Fe2O3))，分別基于熔體、玻璃和玻璃陶瓷的總重量，所述Al2O3的重量百分?jǐn)?shù)至少為35％(在一些實(shí)施例中，至少40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或者甚至是至少75％)，其中分別基于熔體、玻璃或玻璃陶瓷的總重量，熔體、玻璃或玻璃陶瓷分別含有總計(jì)不超過10％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)不超過5％、4％、3％、2％、1％或0％)的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。該玻璃陶瓷實(shí)施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一些實(shí)施例中，熔體、玻璃和玻璃陶瓷包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物(例如，Y2O3、REO、MgO、TiO2、Cr2O3、CuO、NiO、ZrO2和Fe2O3)，分別基于熔體、玻璃和玻璃陶瓷的總重量，所述Al2O3的含量為至少35％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)至少為40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或者甚至至少75％)，其中所述Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占相應(yīng)熔體、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少80％(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)至少為75％、80％、85％、90％、95％或100％)，并且分別基于熔體、玻璃或玻璃陶瓷的總重量，熔體、玻璃或玻璃陶瓷含有總計(jì)不超過20％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)不超過15％、10％、5％、4％、3％、2％、1％或者甚至是0％)的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。該玻璃陶瓷實(shí)施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一些實(shí)施例中，熔體、玻璃(包括玻璃陶瓷中存在的玻璃)和玻璃陶瓷包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中分別基于熔體、玻璃或玻璃陶瓷的重量，REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占相應(yīng)熔體、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少80％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)至少為85％、90％、95％或甚至是100％)。該玻璃陶瓷實(shí)施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一些實(shí)施例中，熔體、玻璃(包括玻璃陶瓷中存在的玻璃)和玻璃陶瓷包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中分別基于熔體、玻璃或玻璃陶瓷的重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占相應(yīng)熔體、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少80％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)至少為85％、90％、95％或甚至是100％)。該玻璃陶瓷實(shí)施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一些實(shí)施例中，熔體、玻璃(包括玻璃陶瓷中存在的玻璃)和玻璃陶瓷包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占所述相應(yīng)熔體、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少60％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)至少為65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至至少是100％)，并且分別基于熔體、玻璃或玻璃陶瓷的重量，熔體、玻璃或玻璃陶瓷含有不超過20％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)不超過15％、10％、5％或者甚至是0％)的SiO2以及不超過20％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)不超過15％、10％、5％或者甚至是0％)的B2O3。該玻璃陶瓷實(shí)施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一些實(shí)施例中，熔體、玻璃和玻璃陶瓷包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占所述相應(yīng)熔體、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少60％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)至少為65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至至少100％)，并且分別基于熔體％、玻璃或玻璃陶瓷的重量，熔體、玻璃或玻璃陶瓷分別含有不超過20％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)不超過15％、10％、5％或者甚至是0％)的SiO2以及不超過20％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)不超過15％、10％、5％或者甚至是0％)的B2O3。該玻璃陶瓷實(shí)施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一些實(shí)施例中，熔體、玻璃和玻璃陶瓷包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3占所述相應(yīng)熔體、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少60％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)至少為65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至至少是100％)，并且分別基于熔體、玻璃或玻璃陶瓷的重量，熔體、玻璃或玻璃陶瓷分別含有總計(jì)不超過40％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)不超過35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％或者甚至是0％)的SiO2、B2O3和P2O5。該玻璃陶瓷實(shí)施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一些實(shí)施例中，熔體、玻璃和玻璃陶瓷包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占所述相應(yīng)熔體、玻璃或玻璃陶瓷重量的至少60％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)至少為65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至至少100％)，并且分別基于熔體、玻璃或玻璃陶瓷的重量，熔體、玻璃或玻璃陶瓷分別含有總計(jì)不超過40％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，該重量百分?jǐn)?shù)不超過35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％或者甚至是0％)的SiO2、B2O3和P2O5。該玻璃陶瓷實(shí)施例的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。
在一種制造顆粒的例證性方法中，所述方法包括提供第一和第二基本相對的表面；提供具有至少一個(gè)顆?？谆蚩涨坏哪＞?；使熔體流到模具的至少一部分的至少一個(gè)顆粒孔或空腔中；使模具和熔體經(jīng)過所述第一和第二基本相對的表面之間，從而使所述至少一個(gè)顆?？谆蚩涨恢械娜垠w處于壓力下；將所述至少一個(gè)顆?？谆蚩涨恢械娜垠w至少部分冷卻，以得到含有玻璃的陶瓷顆粒(包括玻璃顆粒)；以及對玻璃進(jìn)行熱處理，使至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷，得到包含玻璃陶瓷的陶瓷顆粒(包括玻璃陶瓷的顆粒)(在一些實(shí)施例中，為磨粒)，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。通常，基于顆粒的總體積，陶瓷顆粒包含的玻璃的數(shù)量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(體積百分?jǐn)?shù))?？蛇x擇的是，所述方法還包括對玻璃進(jìn)行熱處理，將至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷，并得到包含玻璃陶瓷的陶瓷顆粒(包括玻璃陶瓷的顆粒)(在一些實(shí)施例中，為磨粒)。通常，基于陶瓷顆粒的總體積，熱處理后陶瓷顆粒的實(shí)施例包含的玻璃陶瓷的數(shù)量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(體積百分?jǐn)?shù))。
在另一種制造顆粒的例證性方法中，所述方法包括提供具有至少一個(gè)顆?？谆蚩涨坏妮?；使熔體流到至少一部分的至少一個(gè)顆?？谆蚩涨恢?；將所述至少一個(gè)顆?？谆蚩涨恢械娜垠w至少部分冷卻，以得到含有玻璃的陶瓷顆粒(包括玻璃顆粒)；以及對玻璃進(jìn)行熱處理，使至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷，得到包含玻璃陶瓷的陶瓷顆粒(包括玻璃陶瓷的顆粒)(在一些實(shí)施例中，為磨粒)，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。可選擇的是，所述方法還包括在空腔中的熔體上施加一個(gè)表面，使空腔中的熔體處于壓力下。通常，基于陶瓷顆粒的總體積，陶瓷顆粒包含的玻璃的數(shù)量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(體積百分?jǐn)?shù))。通常，基于陶瓷顆粒的總體積，熱處理后陶瓷顆粒的實(shí)施例包含的玻璃陶瓷的數(shù)量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(體積百分?jǐn)?shù))。
在另一種制造顆粒的例證性方法中，所述方法包括提供具有多個(gè)顆粒孔的輥，其中所述輥具有內(nèi)主表面和外主表面，并且顆?？自谕庵鞅砻婧蛢?nèi)主表面之間延伸；使熔體流到至少一部分的所述多個(gè)顆粒孔中；將顆?？字械娜垠w至少部分冷卻，得到含有玻璃的陶瓷顆粒；以及對陶瓷顆粒進(jìn)行熱處理，使至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成含有玻璃陶瓷的玻璃陶瓷顆粒(包括玻璃陶瓷的顆粒)(在一些實(shí)施例中，為磨粒)，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度至少13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa或者甚至至少19GPa。熔體可以從輥的外主表面流入顆?？祝瑥亩垠w朝輥的內(nèi)主表面流動(dòng)。可供選擇的是，熔體可以從輥的內(nèi)主表面流入顆?？?，從而熔體朝輥的外主表面流動(dòng)。通常，所述還方法還包括使用一個(gè)表面，該表面位于便于顆粒形成的位置(例如，所述表面可以切割或破開從顆粒孔脫出的熔體和/或玻璃)。通常，基于陶瓷顆粒的總體積，陶瓷顆粒包含的玻璃的數(shù)量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(體積百分?jǐn)?shù))。通常，基于陶瓷顆粒的總體積，熱處理后陶瓷顆粒的實(shí)施例包含的玻璃陶瓷的數(shù)量至少是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％(體積百分?jǐn)?shù))。
根據(jù)本發(fā)明的玻璃陶瓷的一些實(shí)施例可以包括玻璃，其數(shù)量占玻璃陶瓷總體積的體積百分?jǐn)?shù)可以是，例如，至少1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％。根據(jù)本發(fā)明的玻璃陶瓷的一些實(shí)施例可以包括晶體陶瓷，其數(shù)量占玻璃陶瓷總體積的體積百分?jǐn)?shù)可以是，例如，至少1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或者甚至是100％。
在本申請中“非晶材料”是指從熔體和/或氣相得到的一種材料，這種材料沒有由X射線衍射測定的任何長程晶體結(jié)構(gòu)，和/或具有由DTA(差熱分析)測定的、與非晶材料結(jié)晶對應(yīng)的放熱峰，DTA是由本文中描述的“差熱分析”試驗(yàn)測定的；“陶瓷”包括玻璃、晶體陶瓷、玻璃陶瓷及其組合；“復(fù)式金屬氧化物”是指包括兩種或多種不同金屬元素和氧的金屬氧化物(例如，CeAl11O18、Dy3Al5O12、MgAl2O4和Y3Al5O12)；“復(fù)式Al2O3·金屬氧化物”是指根據(jù)理論氧化物包括Al2O3和一種或多種除Al以外的金屬元素的復(fù)式金屬氧化物(例如，CeAl11O18、Dy3Al5O12、MgAl2O4和Y3Al5O12)；“復(fù)式Al2O3·Y2O3”是指根據(jù)理論氧化物包括Al2O3和Y2O3的復(fù)式金屬氧化物(例如，Y3Al5O12)；
“復(fù)式Al2O3·REO”是指根據(jù)理論氧化物包括Al2O3和稀土氧化物的復(fù)式金屬氧化物(例如，CeAl11O18和Dy3Al5O12)；“玻璃”是指存在玻璃轉(zhuǎn)變溫度的非晶材料；“玻璃陶瓷”是指包括通過熱處理玻璃形成的晶體的陶瓷；“Tg”是指本文中描述的“差熱分析”試驗(yàn)測定的玻璃轉(zhuǎn)變溫度；“Tx”是指本文中描述的“差熱分析”試驗(yàn)測定的結(jié)晶溫度；“稀土氧化物”是指氧化鈰(如，CeO2)、氧化鏑(如，Dy2O3)、氧化鉺(如，Er2O3)、氧化銪(如，Eu2O3)、氧化釓(如，Gd2O3)、氧化鈥(如，Ho2O3)、氧化鑭(如，La2O3)、氧化镥(如，Lu2O3)、氧化釹(如，Nd2O3)、氧化鐠(如，Pr6O11)、氧化釤(如，Sm2O3)、氧化鋱(如，Tb2O3)、氧化釷(如，Th4O7)、氧化銩(如，Tm2O3)、氧化釔(如，Yb2O3)及其組合；以及“REO”是指稀土氧化物。
此外，可以理解的是，除非明確說明金屬氧化物(例如，Al2O3、復(fù)式Al2O3·金屬氧化物，等等)是晶體，例如，是在玻璃陶瓷中的晶體，它可以是晶體、或者部分玻璃和部分晶體。例如，如果玻璃陶瓷包括Al2O3和ZrO2，則Al2O3和ZrO2的每一種可以是玻璃態(tài)、晶態(tài)或者部分玻璃態(tài)和部分晶態(tài)，或者甚至作為與其它金屬氧化物的反應(yīng)產(chǎn)物(例如，除非明確說明，例如，Al2O3以晶體Al2O3或者是Al2O3的特定晶相(例如，α-Al2O3)存在)，它可以以晶體Al2O3和/或一種或多種晶體復(fù)式Al2O3·金屬氧化物的一部分存在。
根據(jù)本發(fā)明制造的磨?？梢越Y(jié)合到磨具中，或者以松散方式使用。磨粒通常在使用前分級成給定的粒度分布。這樣的分布通過具有一個(gè)粒度范圍，從粗顆粒到細(xì)顆粒。在磨具中，此范圍有時(shí)稱為“粗”、“控制”和“細(xì)”分?jǐn)?shù)。根據(jù)工業(yè)接受的分級標(biāo)準(zhǔn)分級的磨粒，用數(shù)字極限標(biāo)明對每個(gè)名義粒級的粒度分布。這種工業(yè)接受的分級標(biāo)準(zhǔn)(即，規(guī)定名義粒級)包括那些公知的標(biāo)準(zhǔn)，如American NationalStandards Institute，Inc.(ANSI)標(biāo)準(zhǔn)、Federation of European Producersof Abrasive Products(FEPA)標(biāo)準(zhǔn)以及Japanese Industrial Standard(JIS)標(biāo)準(zhǔn)。
在一些實(shí)施例中，顆?？谆蚩涨豢梢允窍嗤叽纾瑥亩峁┚哂谢鞠嗤叽绾托螤畹哪チ?。在一些實(shí)施例中，顆?？谆蚩涨豢梢栽谶x擇的尺寸范圍內(nèi)和/或具有不同的被選擇形狀，從而提供具有一定尺寸范圍和/或形狀的磨粒。如果得到的顆粒分布是所需要的，則可以不必分級。
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供具有規(guī)定名義粒級的多個(gè)磨粒，其中至少一部分的多個(gè)磨粒是根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒。在一些實(shí)施例中，基于所述多個(gè)磨粒的總重量，重量百分?jǐn)?shù)至少為5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至100％的多個(gè)磨粒是根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒。
對于一些根據(jù)本發(fā)明方法的實(shí)施例，該方法還包括將根據(jù)本發(fā)明提供的磨粒分級，以提供具有規(guī)定名義粒級的多個(gè)顆粒。根據(jù)本發(fā)明方法的一些實(shí)施例，還包括將含有待熱處理的玻璃的顆粒分級，以提供具有規(guī)定名義粒級的多個(gè)顆粒。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種磨具(例如，結(jié)合磨具、無紡布磨具或涂附磨具)，包括粘結(jié)劑和多個(gè)磨粒，其中至少一部分磨粒是根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒。
磨具包括粘結(jié)劑和多個(gè)磨粒，其中至少一部分磨粒是根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒。例證性的磨具包括涂附磨具、結(jié)合磨具(如，輪)、無紡布磨具和研磨刷。涂附磨具通常包括具有第一和第二相反主表面的背襯，并且其中所述粘結(jié)劑和多個(gè)磨粒在第一主表面的至少一部分上形成磨料層。
在一些實(shí)施例中，基于磨具中磨粒的總重量，磨具中重量百分?jǐn)?shù)至少為5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至100％的多個(gè)磨粒是根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒。
本發(fā)明還提供一種研磨表面的方法，所述方法包括將根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒與工件表面接觸；以及使根據(jù)本發(fā)明制造的至少一個(gè)磨?；蛩霰唤佑|的表面運(yùn)動(dòng)，用根據(jù)本發(fā)明制造的至少一個(gè)磨粒研磨所述表面的至少一部分。


圖1是包括根據(jù)本發(fā)明制成的磨粒的涂附磨具的示意性部分剖視圖；圖2是包括根據(jù)本發(fā)明制成的磨粒的結(jié)合磨具的透視圖；圖3是包括根據(jù)本發(fā)明制成的磨粒的無紡布磨具的放大示意圖；圖4是實(shí)施本發(fā)明方法實(shí)施例的一個(gè)例證性設(shè)備的側(cè)視圖；圖4a是圖4所示設(shè)備的一部分的部分正視圖；圖5是實(shí)施本發(fā)明方法實(shí)施例的一個(gè)例證性設(shè)備的側(cè)視圖；圖5a是圖5所示設(shè)備的一部分的部分正視圖；圖6是實(shí)施本發(fā)明方法實(shí)施例的一個(gè)例證性設(shè)備的側(cè)視圖；圖6a是圖6所示設(shè)備的一部分的部分正視圖；圖7是實(shí)施本發(fā)明方法實(shí)施例的一個(gè)例證性設(shè)備的側(cè)視圖；圖7a是圖7所示設(shè)備的一部分的部分正視圖；圖8是實(shí)施本發(fā)明方法實(shí)施例的一個(gè)例證性設(shè)備的側(cè)視圖；圖8a是圖8所示設(shè)備的一部分的部分正視圖；圖9是實(shí)施本發(fā)明方法實(shí)施例的一個(gè)例證性設(shè)備的側(cè)視圖；圖9a是圖9所示設(shè)備的一部分的部分正視圖；圖10是實(shí)施例1制備的材料的DTA；圖11是實(shí)施例7材料的掃描電鏡數(shù)字照片。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供由熔體制造陶瓷顆粒的方法。
圖4和4a表示一種制造含有玻璃的陶瓷顆粒49的例證性設(shè)備40。設(shè)備40包括第一輥41、第二輥42、具有顆?？?4的片狀模具43、熔體輸送管45和輥48a、48b。輥41和42由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)驅(qū)動(dòng)。在設(shè)備40的一些實(shí)施例中，輥48a和48b也被驅(qū)動(dòng)。熔體46輸送到模具43的顆?？?4。其顆?？?4中具有熔體46的模具43經(jīng)過輥41和42之間，通常使模具43的顆粒孔44中的熔體46受到壓力。模具43的顆粒孔44中的熔體46在模具43中被至少部分冷卻。在模具43的孔44中得到冷卻的熔體是含有玻璃的陶瓷顆粒49?？晒┻x擇的是，例如，顆粒孔是顆?？涨??？晒┻x擇的是，例如，模具同時(shí)包括顆?？缀涂涨?。
圖5和5a表示制造含有玻璃的陶瓷顆粒59的另一種例證性設(shè)備50。設(shè)備50包括輥51、表面52、具有顆?？?4的片狀模具53、熔體輸送管55和輥58a、58b。輥51由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)驅(qū)動(dòng)。在設(shè)備50的一些實(shí)施例中，輥58a、58b也被驅(qū)動(dòng)。熔體56輸送到模具53的顆?？?4。其顆粒孔54中具有熔體56的模具53經(jīng)過輥51和表面52之間，通常使模具53的顆?？?4中的熔體56受到壓力。模具53的顆?？?4中的熔體56在模具53中被至少部分冷卻。在模具53的孔54中得到冷卻的熔體是含有玻璃的陶瓷顆粒59。可供選擇的是，在不使用表面52的情況下，也可使用設(shè)備50制造含有玻璃的陶瓷顆粒?？晒┻x擇的是，例如，顆?？资穷w粒空腔。可供選擇的是，例如，模具同時(shí)包括顆粒孔和空腔。
圖6和6a表示制造含有玻璃的陶瓷顆粒69的另一種例證性設(shè)備60。設(shè)備60包括具有顆?？涨?4的輥61、表面62、熔體輸送管65和輥68a、68b。輥61由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)驅(qū)動(dòng)。熔體66輸送到輥61的顆?？涨?4。輥61的其中裝有熔體66的顆粒空腔64旋轉(zhuǎn)經(jīng)過表面62，使空腔填充熔體66。顆粒空腔64中的熔體66在空腔64中被至少部分冷卻。從空腔64中得到冷卻的熔體是含有玻璃的陶瓷顆粒69?？晒┻x擇的是，在不使用表面62的情況下，也可以使用設(shè)備60制造含有玻璃的陶瓷顆粒。
圖7和7a表示制造含有玻璃的陶瓷顆粒79的另一種例證性設(shè)備70。設(shè)備70包括具有顆?？涨?4的第一輥71、第二輥72、熔體輸送管75。輥71和72由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)驅(qū)動(dòng)。在設(shè)備70的一些實(shí)施例中，輥78a、78b也被驅(qū)動(dòng)。熔體76輸送到輥71的顆?？涨?4。輥71的其中裝有熔體76的顆?？涨?4旋轉(zhuǎn)經(jīng)過輥72的外表面，使空腔填充熔體76。從空腔74中得到冷卻的熔體是含有玻璃的陶瓷顆粒79?？晒┻x擇的是，設(shè)備70還包括具有孔的模具73?？晒┻x擇的是，第二輥72還具有至少一個(gè)顆?？谆蚩涨?。
圖8和8a表示制造含有玻璃的陶瓷顆粒89的另一種例證性設(shè)備80。設(shè)備80包括具有顆?？?4的輥81、熔體輸送管85和表面82。輥81由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)驅(qū)動(dòng)。熔體86輸送到輥81的顆?？?4，使熔體86向外穿過顆?？?4(即，在內(nèi)主表面184a和外主表面184b之間延伸的孔84)并接觸表面82，使熔體(如果未凝固成玻璃)或玻璃破碎成顆粒89。另外可供選擇的是，例如，輥81靜止，表面83旋轉(zhuǎn)，使熔體(如果未凝固成玻璃)或玻璃破碎成顆粒。
圖9和9a表示制造含有玻璃的陶瓷顆粒99的另一種例證性設(shè)備90。設(shè)備90包括具有顆粒孔94的輥91、熔體輸送管95和表面92。輥91由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)驅(qū)動(dòng)。熔體96輸送到輥91的顆?？?4，向內(nèi)壓熔體96使之穿過顆?？?4(即，在內(nèi)主表面194a和外主表面194b之間延伸的孔94)并接觸表面92，使熔體(如果未凝固成玻璃)或玻璃破碎成含有玻璃的顆粒99。另外可供選擇的是，例如，輥91靜止，表面93旋轉(zhuǎn)，使熔體(如果未凝固成玻璃)或玻璃破碎成顆粒。
熔體可以以多種方式輸送到顆?？谆蚩涨弧］斔腿垠w可以是連續(xù)的、一批批的或半連續(xù)方式。例如，可以通過傾轉(zhuǎn)裝有熔體的爐子，將熔化爐(包括感應(yīng)、電阻或電弧熔化爐)中的熔體直接澆入模具孔或空腔。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以通過，例如，裝在裝有熔體的爐子或容器底部的輸送管(或其它輸送表面)將熔體輸送到顆?？谆蚩涨?。這些輸送管或表面是由能經(jīng)受相當(dāng)高熔體溫度和過程引起的內(nèi)部應(yīng)力(例如，熱沖擊)的材料制成。通常希望輸送管的材料以及其它接觸熔體的表面，不與熔體產(chǎn)生明顯反應(yīng)、改變?nèi)垠w的成分或者在熔體中引入雜質(zhì)。在一方面，通常希望熔體不潤濕輸送管。在一些實(shí)施例中，(除了重力以外)還可能需要使用機(jī)械的或氣體壓力，迫使或控制熔體流過輸送管。與熔體接觸的管和/或輸送表面的合適材料的例子包括陶瓷耐火材料和石墨。在一些情況下，輸送管或表面是隔熱的，或者是被加熱(例如，感應(yīng)加熱)，從而保持管中的或表面上的熔體處于熔化的可流動(dòng)狀態(tài)。間接將熔體輸送到顆?？谆蚩涨灰苍诒景l(fā)明的范圍內(nèi)，例如通過先將熔體輸送到“相對的表面”，然后再將熔體輸送到顆粒孔和/或空腔。例如，使用諸如火焰成形、等離子和熱噴射設(shè)備形成熔體并將熔體輸送到顆粒孔或空腔，也在本發(fā)明范圍內(nèi)。
所述輥、模具、表面等等，可以用多種材料制成，包括金屬(例如，鋼(包括不銹鋼和合金鋼)、銅、黃銅、鋁和鋁合金以及鎳)或石墨。一般地，合適的材料具有高的導(dǎo)熱率，快速溫度變化下好的熱穩(wěn)定性以及機(jī)械沖擊下好的穩(wěn)定性。在一些實(shí)施例中，模具和各種表面可以使用襯層，以利于更加經(jīng)濟(jì)地(例如)維護(hù)和/或初始設(shè)計(jì)以及獲得這些表面和模具。例如，這些表面和模具的芯部可以是一種材料，而襯層可以是具有所需熱、化學(xué)和力學(xué)性能的另一種材料。襯層可以比芯部或多或少貴一些，容易加工，等等。另外，可以在一次使用或多次使用后替換襯層。為了提高輥、模具、表面等的散熱能力，可以將它們冷卻，例如，通過循環(huán)液體(例如，水)和/或通過對它們吹冷卻氣體(例如，空氣、氮?dú)夂蜌鍤?來將它們冷卻。
所述輥、表面、模具、孔和空腔可以是多種尺寸的，這取決于，例如，工作尺寸、所需尺寸、形狀和/或顆粒數(shù)量、將被處理的熔體的量和/或熔體流速。為了提高冷卻速率(通過增大接觸表面積)，表面、模具等等(包括顆?？缀?或空腔)除了具有顆?？谆蚩涨灰酝膺€可具有，例如，表面裝飾和花樣(包括雕刻的表面和花樣)。這些表面裝飾和/或花樣可被復(fù)制在得到的成形顆粒上。輥、模具和/或表面的運(yùn)動(dòng)速度可能取決于，例如，所需的冷卻速率、工藝的材料產(chǎn)量、玻璃產(chǎn)量等等。在一些實(shí)施例中，熔體可能不潤濕表面或模具，在表面或模具上形成珠或滴，不可能充滿空腔和孔。在這些情況下，必須對熔體施加壓力，使其鋪展并迫使它填充空腔或孔。所需壓力取決于熔體性能(例如粘度)以及所需的熔體厚度。通常，將熔體厚度和體積控制在這樣一種程度，即在其凝固之前能流動(dòng)并填充顆?？谆蚩涨?。而且，孔或空腔中的熔體厚度和體積通常足夠小，以便增強(qiáng)導(dǎo)熱并增大玻璃產(chǎn)量，但如果冷卻速率太高，熔體可能填充模具孔和空腔不徹底，和/或不可能得利所需形狀。
通常，凝固的顆粒收縮并從模具空腔中落下。在一些情況下，包括顆粒的模具必須是柔性的，從而模具可以在不同方向彎曲，進(jìn)一步有助于取出凝固的顆粒。
具有孔和/或空腔的模具、輥等可以用多種方式制備，例如，在模具、輥等上沖出特殊的形狀(即，打孔)，或者通過切割，計(jì)算機(jī)和/或激光輔助切割等等。模具、輥等上面存在的顆?？谆蚩涨豢梢允撬璧娜魏涡螤詈统叽?包括不同孔的組合)。例證性孔或空腔包括那些三角形、正方形、管、矩形、圓、圓柱、半圓柱、星形、月牙形、半圓、金字塔形(例如，三角形金字塔和正方形金字塔)、橢圓、片狀、V形和其它多邊形。模具、輥等上面的孔和空腔的數(shù)量(即，例如，模具和/或輥的開口面積百分?jǐn)?shù))以及類型可有極大的變化。另外，顆?？缀涂涨豢梢员舜税床煌绞饺∠?例如，直線、對角線、圓或任何其它花樣)。通常，顆?？缀涂涨恢g需要有足夠的間隔作為熱沉。模具可以購得，例如，從Herrington & King PerforatingCompany，Chicago，IL，或者可以加工，或?yàn)樗栌猛緦ｉT制造。
通常，顆粒具有基本尺寸，對于磨料應(yīng)用是幾微米到幾毫米。其它尺寸可以應(yīng)用于其它用途。
本發(fā)明方法中使用的熔體，可以通過重新熔化所需成分的玻璃得到，和/或從為得到所需玻璃而選擇的原料直接制備。
形成玻璃和熔體的原料如下Al2O3(根據(jù)理論氧化物)源，包括商業(yè)來源，包括鋁礬土(包括天然生成的鋁礬土和合成鋁礬土)、煅燒鋁礬土、水合氧化鋁(例如，勃姆石和三水鋁礦)、鋁、Bayer工藝氧化鋁、氧化鋁礦、γ氧化鋁、α氧化鋁、鋁鹽、硝酸鋁和它們的組合。Al2O3源可以含有Al2O3，或僅僅提供Al2O3。另外，Al2O3源可以可以含有或提供Al2O3，以及除Al2O3以外的一種或多種金屬氧化物(包括Al2O3金屬氧化物的復(fù)式氧化物本身或含有該復(fù)式氧化物的物質(zhì)(如，Dy3Al5O12、Y3Al5O12、CeAl11O18等))。
稀土氧化物源，包括商業(yè)來源，包括稀土氧化物粉、稀土金屬、含有稀土的礦物(例如，bastnasite和獨(dú)居石)、稀土鹽、稀土硝酸鹽和稀土碳酸鹽。稀土氧化物源可以含有或僅提供稀土氧化物。另外，稀土氧化物源可以含有或提供稀土氧化物，以及除稀土氧化物以外的一種或多種金屬氧化物(包括稀土氧化物·其它金屬氧化物的復(fù)式氧化物或含有該復(fù)式氧化物的物質(zhì)(如，Dy3Al5O12、CeAl11O18等))。
Y2O3(根據(jù)理論氧化物)源，包括商業(yè)來源，包括氧化釔粉、釔、含釔礦物和釔鹽(例如，釔的碳酸鹽、硝酸鹽、氯化物、氫氧化物和它們的組合)。Y2O3源可以含有Y2O3，或僅僅提供Y2O3。另外，Y2O3源可以可以含有或提供Y2O3，以及除Y2O3以外的一種或多種金屬氧化物(包括Y2O3金屬氧化物的復(fù)式氧化物或含有該復(fù)式氧化物的物質(zhì)(如，Y3Al5O12))。
其它有用的金屬氧化物(根據(jù)理論氧化物)可以還包括BaO、CaO、Cr2O3、CoO、Fe2O3、GeO2、HfO2、Li2O、MgO、MnO、NiO、Na2O、Sc2O3、SrO、TiO2、ZnO、ZrO2和它們的組合。它們的來源，包括商業(yè)來源，包括這些氧化物本身、金屬粉、復(fù)式氧化物、礦物、碳酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽、氯化物、氫氧化物等等。
ZrO2(根據(jù)理論氧化物)源，包括商業(yè)來源，包括氧化鋯粉、鋯英砂、鋯、含鋯礦物和鋯鹽(例如，鋯的碳酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽、氯化物、氫氧化物和它們的組合)。另外，或者可供選擇的是，ZrO2源可以含有或提供ZrO2，以及諸如氧化鉿之類的其它金屬氧化物。HfO2(根據(jù)理論氧化物)源，包括商業(yè)來源，包括氧化鉿粉、鉿、含鉿礦物和鉿鹽。另外，或者可供選擇的是，HfO2源可以含有或提供HfO2，以及諸如ZrO2之類的其它金屬氧化物。
對于包括ZrO2和HfO2的實(shí)施例，ZrO2∶HfO2的重量比可以在1∶0(即，都是ZrO2，沒有HfO2)到0∶1的范圍內(nèi)，以及，例如，至少約99、98、97、96、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10和5份(重量比)ZrO2以及相應(yīng)數(shù)量的HfO2(例如，至少約99份ZrO2(重量比)和不超過約1份HfO2)，以及至少約99、98、97、96、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10和5份(重量比)HfO2以及相應(yīng)數(shù)量的ZrO2。
在一些實(shí)施例中，優(yōu)選的可以是，至少一部分金屬氧化物來源(在一些實(shí)施例中，10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至100％(重量百分?jǐn)?shù)))是通過將顆粒狀金屬材料或合金添加到熔體中得到的，其中所述金屬材料包括至少一種金屬M(fèi)(例如，Al、Ca、Cu、Cr、Fe、Li、Mg、Ni、Ag、Ti、Zr和它們的組合)，這些金屬具有負(fù)的氧化物形成焓；或者將它們與其它原料組合。雖然不想被理論束縛，但相信與金屬氧化有關(guān)的放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量有助于均勻熔體的形成以及得到玻璃。例如，可以相信，原料內(nèi)氧化反應(yīng)產(chǎn)生的額外熱量消除了或減小了不充分的傳熱，因此便于熔體的形成和均勻化，特別是當(dāng)形成玻璃顆粒的x、y和z軸向尺寸超過50微米(超過100，甚至150微米)時(shí)。還可以相信，獲得額外熱量有助于驅(qū)動(dòng)各種化學(xué)反應(yīng)和物理過程完成(例如，稠化和球化)。并且可以相信，對于一些實(shí)施例，氧化反應(yīng)產(chǎn)生的額外熱量實(shí)際上可以使得由于材料熔點(diǎn)高而難以形成或?qū)嶋H不能形成的熔體得以形成。并且，氧化反應(yīng)產(chǎn)生的額外熱量實(shí)際上可以使得不能制造或者不能制成所需尺寸范圍的玻璃得以形成。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)包括，在形成玻璃時(shí)，很多化學(xué)和物理過程，如熔化、稠化和球化，可在短時(shí)間內(nèi)完成，從而可以達(dá)到非常高的淬火速率。對于更詳細(xì)的說明，請參考共同未審查的申請美國專利申請No.10/211639，2002年8月2日提交。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，單獨(dú)輸送原料(可以包括或者本身是，例如，玻璃(即，重熔的玻璃)和/或含有玻璃的陶瓷顆粒)形成熔化混合物。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，將某些原料混合在一起，而其它原料單獨(dú)加入熔化混合物中。在一些實(shí)施例中，例如，原料在熔化之前組合或混合在一起。原料可以以任何適合的和公知的方式混合，形成基本均勻的混合物。這些混合技術(shù)包括球磨、摻合、翻滾等等。球磨的球磨介質(zhì)可以是金屬球、陶瓷球等。陶瓷球磨介質(zhì)可以是，例如，氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅、氧化鎂等。球磨可以是干磨、在水溶液環(huán)境中，或在溶劑基(例如，異丙醇)環(huán)境。如果原料含有金屬粉，則一般需要在研磨過程中使用溶劑。這種溶劑可以是具有適當(dāng)閃點(diǎn)并能分散原料的任何適合的物質(zhì)。研磨時(shí)間可以從幾分鐘到幾天，一般在幾小時(shí)到24小時(shí)之間。在濕磨或溶劑基研磨系統(tǒng)中，通常通過干燥去除液體介質(zhì)，從而得到通常均勻的和基本沒有水和/或溶劑的混合物。如果使用溶劑基研磨系統(tǒng)，則可以在干燥過程中使用回收系統(tǒng)循環(huán)利用溶劑。干燥后，得到的混合物可以是“干餅”形式。這種餅狀混合物可以在熔化之前破碎或粉碎成所需的粒度。另外可供選擇的是，例如，可以使用噴霧干燥技術(shù)。后者通常提供所需氧化物混合物的球形顆粒。還可以通過包括沉淀法和溶膠-凝膠法的濕化學(xué)法制備前體材料。如果需要很高水平的均勻度，則這些方法將是有益的。
通常所選擇的顆粒狀原料的粒度，使均勻熔體快速形成。為達(dá)到此目的，通常使用平均粒度較小并且分布窄的原料。在一些方法中，(例如，火焰成形和等離子噴涂)，特別需要顆粒原料的平均粒度在約5nm到約50微米的范圍內(nèi)(在一些實(shí)施例中，在約10nm到約20微米的范圍內(nèi)，或者甚至是約15nm到約1微米的范圍內(nèi))，在此范圍的顆粒至少為90％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，為95％或者甚至100％)，但在此尺寸和范圍以外的尺寸也是有用的。尺寸小于約5nm的顆粒難以處理(例如，輸送顆粒的流動(dòng)性不能滿足需要，因?yàn)樗鼈兙哂胁畹牧鲃?dòng)性)。在通常的火焰成形或等離子噴涂工藝中使用大于約50微米的顆粒將更加難以得到均勻的熔體和玻璃和/或所需成分。
并且，在一些實(shí)施例中，例如，當(dāng)顆粒材料輸送到火焰或熱或等離子噴涂設(shè)備時(shí)，為形成熔體，需要提供的顆粒原料在一定的粒度范圍內(nèi)。雖然不想被理論束縛，但可以相信，這使輸送顆粒的堆積密度和強(qiáng)度最大化。一般地，最粗的原料顆粒小于所需的熔體或玻璃的粒度。并且，太粗的原料顆粒，例如，在火焰成形和等離子噴涂步驟中，容易使輸送顆粒中具有不充分的熱和機(jī)械應(yīng)力。在這些情況下，最終結(jié)果一般是，輸送顆粒破碎成較小的碎片，失去成分均勻性，失去所需粒度玻璃的產(chǎn)量，或者甚至熔體不完全，因?yàn)樗槠话阍跓嵩匆酝獾亩鄠€(gè)方向上改變其軌跡。
制造玻璃和含有玻璃的陶瓷，例如，可通過加熱(包括火焰或等離子)適當(dāng)?shù)慕饘傺趸镌葱纬扇垠w，希望是均勻熔體，接著快速冷卻熔體而得到玻璃。制造一些實(shí)施例的玻璃，例如，通過在任何適合的爐子(例如，感應(yīng)或電阻加熱爐，燃?xì)鉅t，或者電弧爐)中熔化金屬氧化物源。
通過非?？焖倮鋮s熔融物質(zhì)(即，熔體)通?？梢缘玫讲Ａ?。為得到玻璃的淬火速率(即，冷卻時(shí)間)取決于很多因素，包括熔體的化學(xué)成分，各組分的玻璃形成能力，熔體和得到的玻璃的熱性質(zhì)，加工技術(shù)，得到玻璃的尺寸和質(zhì)量，以及冷卻技術(shù)。一般地，形成Al2O3含量較高(即，Al2O3大于75重量％)的玻璃，特別是在缺少公知的玻璃形成物(例如，SiO2、B2O3、P2O5、GeO2、TeO2、As2O3和V2O5)時(shí)，需要相當(dāng)高的淬火速率。同樣地，將熔體冷卻形成較大尺寸的玻璃更加困難，因?yàn)楦与y以足夠快地散熱。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，原料以顆粒形式加熱到熔化狀態(tài)，并隨后冷卻形成玻璃顆粒。通常，顆粒的粒度大于25微米(在一些實(shí)施例中，大于50、100、150或者甚至200微米)。
制造玻璃時(shí)達(dá)到的淬火速率相信可以高于103、104、105或者甚至106℃/s(即，從熔化狀態(tài)溫度下降1000℃的時(shí)間分別小于1秒、1/10秒、1/100秒或者甚至1/1000秒)。冷卻熔體的技術(shù)包括將熔體排放到冷卻介質(zhì)中(例如，高速氣流、液體(例如，冷水)、金屬板(包括冷凍金屬板)、金屬輥(包括冷凍金屬輥)、金屬球(包括冷凍金屬球)，等等)。本領(lǐng)域內(nèi)公知的其它冷卻技術(shù)包括輥冷凍。執(zhí)行輥冷凍，例如，可以通過將金屬氧化物源熔化到溫度通常高于熔點(diǎn)20-200℃，并通過在高壓下(例如，使用諸如空氣、氬氣、氮?dú)饣蝾愃频臍怏w)將熔體噴射到高速旋轉(zhuǎn)的輥上進(jìn)行冷卻/淬火。通常，輥由金屬制成并用水冷卻。金屬疊箱鑄型也可以用于冷卻/淬火熔體。
冷卻速度能夠影響淬火玻璃的性能。例如，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、密度以及通常隨冷卻速率改變的其它玻璃性能。
快速冷卻也可以在受控氣氛下進(jìn)行，例如還原性、中性或氧化性環(huán)境，在冷卻過程中保持和/或影響所需的氧化狀態(tài)。氣氛通過影響過冷液體的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)也能影響玻璃形成。例如，已經(jīng)報(bào)道了與空氣相比，在氬氣氣氛中Al2O3熔體有更大的過冷度而不結(jié)晶。
在一種方法中，將具有所需成分的原料(可以包括或者可以是，例如，玻璃(即，重熔的玻璃)和/或含有玻璃的陶瓷顆粒)轉(zhuǎn)化成熔體，然后輸送到模具，例如，使用火焰成形工藝輸送，其中一般情況是，具有所需成分的適當(dāng)金屬氧化物源或玻璃被火焰加熱形成熔體(火焰熔化)，是所需的均勻熔體。一種示例性火焰熔化工藝，例如，請參見美國專利No.6254981(Castle)。在此方法中，金屬氧化物源直接輸送(例如，以顆粒形式，有時(shí)稱為“輸送顆?！?到燃燒器(例如，甲烷-空氣燃燒器、乙炔-氧氣燃燒器，氫氣-氧氣燃燒器，等等)。形成之后，將熔體輸送到所需模具。
制造玻璃的其它技術(shù)包括激光旋轉(zhuǎn)熔化和自由落下冷卻、Taylor絲技術(shù)、等離子管技術(shù)、錘和砧(hammer and anvil)技術(shù)、離心淬火、氣槍薄片冷卻(air gun splat cooling)、單輥和雙輥淬火、輥-板淬火和垂滴熔體提取(pendant drop melt extraction)(參見，例如，RapidSolidification of Ceramics，Brockway et al.，Metals and CeramicsInformation Center，A Department of Defense Information AnalysisCenter，Columbus，OH，1984年1月，其內(nèi)容在此引用作為參考文獻(xiàn))。通過適當(dāng)?shù)那绑w的熱分解(包括火焰或激光或等離子輔助的熱解)、金屬前體的物理氣相合成(PVS)以及機(jī)械化學(xué)處理也可以得到玻璃的一些實(shí)施例。
并且，制備熔體和玻璃的其它技術(shù)包括氣相淬火、等離子噴涂、熔體提取和氣體或離心霧化。例如，可以通過濺射，執(zhí)行氣相淬火，其中將金屬合金或金屬氧化物源制成濺射靶。靶固定在濺射設(shè)備的預(yù)定位置，待涂覆的基體放在與靶相對的位置。通常氧氣和氬氣的壓力為10-3托，在靶與基體之間產(chǎn)生放電，氬或氧離子碰撞靶開始反應(yīng)濺射，從而在基體上沉積一定成分的薄膜。與等離子噴涂有關(guān)的其它細(xì)節(jié)請參見，例如，共同未審查的申請美國專利申請No.10/211640，2002年8月2日提交。
氣體霧化包括輸送顆粒熔化，將它們轉(zhuǎn)化成熔體。通過與破碎性氣體噴射流接觸將這種熔體的細(xì)流霧化(即，將熔體流分成細(xì)小液滴)。將得到的基本離散的一般橢圓玻璃顆粒(例如，小珠)收回。小珠尺寸的例子包括那些直徑在約5微米到約3mm范圍內(nèi)的。有關(guān)熔體提取的實(shí)施，例如，請參見美國專利No.5605870(Strom-Olsen等人)。例如由美國專利No.6482758(Weber)公開的利用激光束加熱的無容器玻璃成形(container-less glass forming)技術(shù)，也可以用于制造玻璃。
根據(jù)本發(fā)明，加入某些金屬氧化物可以改變陶瓷的性能和/或晶體結(jié)構(gòu)或組織，以及改變在制造陶瓷時(shí)加工的原料和半成品。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)諸如CaO、Li2O、MgO和Na2O之類的氧化物添加劑，例如，用于改變玻璃的Tg和Tx(其中Tx是結(jié)晶溫度)。雖然不想被理論束縛，但可以相信這些添加劑影響玻璃形成。并且，例如，這些氧化物添加劑可以降低整個(gè)系統(tǒng)的熔化溫度(即，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)朝下熔化共晶)，并且容易形成玻璃。在多成分系統(tǒng)(例如四元系統(tǒng)，等等)的復(fù)相共晶可以導(dǎo)致更好的玻璃形成能力。通過添加除了特殊所需氧化物以外的金屬氧化物，也可以影響工作范圍內(nèi)的液相熔體粘度以及玻璃粘度。
玻璃結(jié)晶(包括陶瓷中存在的玻璃)形成玻璃陶瓷，也可以受到添加物質(zhì)的影響。例如，某些金屬、金屬氧化物(例如，鈦酸鹽和鋯酸鹽)以及氟化物可以作為形核劑，導(dǎo)致有益的晶體不均勻形核。而且，添加一些氧化物可以改變玻璃在重新加熱時(shí)亞穩(wěn)相析晶失透的性質(zhì)。在另一方面，對于含有晶體ZrO2的本發(fā)明陶瓷，需要加入金屬氧化物(例如，Y2O3、TiO2、CeO2、CaO和MgO)，這對于穩(wěn)定ZrO2四方相/立方相是公知的。
根據(jù)本發(fā)明，為制造玻璃陶瓷在對金屬氧化物源和其它添加劑進(jìn)行具體選擇時(shí)，通常考慮，例如，所需的成分、組織、結(jié)晶程度、物理性能(例如，硬度和韌性)、不需要雜質(zhì)的存在以及用于制造陶瓷所需的或需求的特殊工藝特征(包括設(shè)備以及熔化和/或凝固之前和/或過程中的任何原料凈化)。
在一些情況下，需要加入從下組中選擇的有限數(shù)量的金屬氧化物Na2O、P2O5、SiO2、TeO2、V2O5以及它們的組合。這些物質(zhì)源，包括商業(yè)來源，包括這些氧化物本身、復(fù)式氧化物、元素(例如，Si)粉、礦物、碳酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽、氯化物、氫氧化物，等等?？蓪⑦@些金屬氧化物加入，例如，用于改變得到的玻璃陶瓷的物理性能和/或改善加工。這些金屬氧化物在使用時(shí)通常的加入量總計(jì)為玻璃陶瓷重量的0以上直到20％(重量百分?jǐn)?shù))(在一些實(shí)施例中，為總計(jì)在0以上直到5％(重量百分?jǐn)?shù))，或者甚至是總計(jì)在0以上直到2％(重量百分?jǐn)?shù)))，這取決于，例如，所需的性能。
材料的組織或相組成(玻璃相/晶體)可以用多種方式確定。例如，通過使用光學(xué)顯微鏡、電鏡、差熱分析(DTA)和X射線衍射(XRD)可以得到多種信息。
使用光學(xué)顯微鏡觀察，非晶材料通常是較為透明的，因?yàn)槿鄙僦T如晶界的光散射中心；而晶體材料表現(xiàn)出晶體結(jié)構(gòu)并且由于光散射效應(yīng)是不透明的。
使用適當(dāng)尺寸的篩子收集顆粒，可以計(jì)算顆粒的非晶(或玻璃)產(chǎn)量百分?jǐn)?shù)。測量按如下方式進(jìn)行。在一個(gè)玻璃滑板上散開單一一層顆粒，使用光學(xué)顯微鏡觀察顆粒。使用光學(xué)顯微鏡目鏡中的交叉絲作為引導(dǎo)，將落在直線上的顆粒根據(jù)其光學(xué)透明度計(jì)數(shù)為非晶或晶體。通常要數(shù)總共500個(gè)顆粒，但也可以使用較少的顆粒。非晶產(chǎn)量百分?jǐn)?shù)是由計(jì)數(shù)的非晶顆粒數(shù)量除以總顆粒數(shù)量確定的。根據(jù)本發(fā)明方法的實(shí)施例得到的非晶(或玻璃)產(chǎn)量百分?jǐn)?shù)至少為50％、60％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或者甚至是100％。
如果需要所有的顆粒都是非晶(或玻璃)，并且得到的產(chǎn)量小于100％，則可以將非晶(或玻璃)顆粒與不是非晶(或非玻璃)的顆粒分開。可以通過(例如)任何傳統(tǒng)的技術(shù)，包括基于密度或光學(xué)透明度的分離，來進(jìn)行這種分離。
使用DTA時(shí)，如果材料的相應(yīng)DTA曲線具有結(jié)晶放熱過程(Tx)，則可將此材料歸類為非晶。如果相同的曲線在低于Tx的溫度還具有吸熱過程(Tg)，就可以認(rèn)為由玻璃相組成。如果材料的DTA曲線不含這些過程，則認(rèn)為含有晶相。
差熱分析(DTA)可以利用以下方法執(zhí)行。使用-140+170目大小的顆粒(即，在篩孔尺寸105微米和篩孔尺寸90微米的篩子之間收集的顆粒)進(jìn)行DTA測試(使用的儀器例如從德國Selb的NetzschInstruments獲得，商品名稱為“NETZSCH STA 409DTA/TGA”)。將一定數(shù)量的每個(gè)篩分樣品(通常約400毫克(mg))置于100微升的Al2O3樣品支架中。每個(gè)樣品在靜態(tài)空氣下以10℃/分的速率從室溫(約25℃)加熱到1100℃。
使用粉末X射線衍射，即XRD(使用X射線衍射儀，例如由Philips，Mahwah，NJ制造的商品名稱為PHILIPS XRG 3100的儀器，利用波長1.54050埃的銅Kα1放射線)，通過將晶體材料的XRD曲線中存在的峰與JCPDS(Joint Committee on Powder DiffractionStandards)數(shù)據(jù)庫(由International Center for Diffraction Data出版)提供的晶相XRD圖案對比，可以確定材料中存在的物相。此外，XRD可以用于定性地確定物相類型。出現(xiàn)寬的漫散強(qiáng)度峰被認(rèn)為是材料具有非晶性質(zhì)。同時(shí)存在寬峰和明確峰被認(rèn)為是玻璃基體中存在晶體物質(zhì)。
通常，陶瓷顆粒是按照預(yù)定形狀和預(yù)定尺寸制造的，因此不再需要減小尺寸。但是，如果需要減小尺寸，則這種減小可以通過，例如，本領(lǐng)域內(nèi)公知的破碎和/或粉碎技術(shù)實(shí)現(xiàn)。利用本領(lǐng)域內(nèi)公知的破碎和/或粉碎技術(shù)可以將這些顆粒變成更小的碎片，這些技術(shù)包括滾壓破碎、顎式破碎、錘式粉碎、球磨、噴射研磨、沖擠式研磨，等等。在一些情況下，需要兩個(gè)或多個(gè)破碎步驟。第一破碎步驟可以包括將這些較大的團(tuán)塊或大塊破碎，形成較小的碎片。完成這些大塊的破碎可以使用錘式粉碎機(jī)、沖擠式研磨機(jī)或顎式破碎機(jī)。接著，可以隨后再將這些較小的碎片破碎，得到所需的粒度分布。為了得到所需的粒度分布(有時(shí)稱為顆粒尺寸或粒級)，可能需要執(zhí)行多個(gè)破碎步驟。一般地，將破碎條件優(yōu)化，以得到所需的顆粒形狀和粒度分布。對于得到的不是所需尺寸的顆粒，如果它們太大，可以再次破碎，或者如果它們太小，則回收并用作原料重新熔化。
包含玻璃的陶瓷顆?；蛘甙Ａ沾傻念w粒，其形狀取決于，例如，陶瓷的成分和/或顯微組織、冷卻時(shí)所處的幾何形狀，以及陶瓷破碎的方式(即，所用的破碎技術(shù))。一般地，當(dāng)優(yōu)選塊狀時(shí)，可以使用更多能量以達(dá)到這個(gè)形狀。相反，當(dāng)優(yōu)選尖銳形狀時(shí)，可以使用較小能量達(dá)到此形狀。也可以改變破碎技術(shù)以得到所需的不同形狀。對于一些顆粒，通常需要平均形狀比為1∶1到5∶1，并且在一些實(shí)施例中是1.25∶1到3∶1，甚至是1.5∶1到2.5∶1。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的玻璃顆?？梢跃酆?，得到尺寸沒有限制的產(chǎn)品。這可以通過在高于玻璃轉(zhuǎn)變溫度的溫度下執(zhí)行聚合步驟實(shí)現(xiàn)。聚合步驟本質(zhì)上是由兩個(gè)或多個(gè)較小的顆粒形成尺寸較大的顆粒。例如，從圖10可以看出，根據(jù)本發(fā)明制造的玻璃在明顯結(jié)晶出現(xiàn)(Tx)之前經(jīng)歷了玻璃轉(zhuǎn)變(Tg)，證據(jù)是在比放熱(Tx)低的溫度下存在吸熱(Tg)。例如，可以將玻璃顆粒加熱到Tg以上，使玻璃顆粒聚合形成所需形狀，然后將聚合的形狀冷卻。聚合所用的溫度和壓力取決于，例如，玻璃的成分和所獲得材料的所需密度。該溫度將高于玻璃轉(zhuǎn)變溫度。在某些實(shí)施例中，加熱是在約850℃到約1100℃的范圍內(nèi)(在一些實(shí)施例中是900℃到1000℃)的至少一個(gè)溫度下進(jìn)行的。通常，在聚合過程中對玻璃加壓(例如，大于0到1GPa或更高)，以便幫助玻璃聚合。在一個(gè)實(shí)施例中，將一定量的玻璃顆粒裝在模具中，并在高于玻璃轉(zhuǎn)變的溫度下進(jìn)行熱壓，其中玻璃的粘性流動(dòng)導(dǎo)致其聚合成較大制品。典型聚合技術(shù)的例子包括熱壓、熱等靜壓、熱擠壓、熱鍛，等等(例如，燒結(jié)、等離子輔助燒結(jié))。通常，在進(jìn)一步熱處理之前需要將得到的聚合體冷卻。在熱處理之后，如果需要，可以將聚合體破碎成較小的粒度或所需的粒度分布。
玻璃的聚合也可以通過不同方法完成，包括無壓或加壓燒結(jié)。
一般地，熱處理可以按多種方式的任一種進(jìn)行，包括本領(lǐng)域中將玻璃熱處理形成玻璃陶瓷的那些公知方法。熱處理可以一批批地進(jìn)行，例如，使用電阻加熱爐、感應(yīng)加熱爐或氣體加熱爐進(jìn)行。另外，例如，熱處理(或其一部分)可以連續(xù)進(jìn)行，例如，使用回轉(zhuǎn)窯、流化床爐或擺式窯。對于回轉(zhuǎn)窯或擺式窯，材料通常直接輸送到在高溫下工作的窯爐內(nèi)。對于流化床爐，待熱處理的玻璃通常懸浮在氣體中(例如，空氣、惰性氣體或還原氣體)。在高溫下的時(shí)間可以從幾秒鐘(在一些實(shí)施例中甚至小于5秒)到數(shù)分鐘到幾小時(shí)。溫度通常從非晶材料的Tx到1600℃，更典型的從900℃到1600℃，并且在一些實(shí)施例中，從1200℃到1500℃。按多個(gè)步驟執(zhí)行一些熱處理(例如，一個(gè)是形核，另一個(gè)晶粒長大，其中在晶粒長大步驟中還通常出現(xiàn)致密化)也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。當(dāng)進(jìn)行多步驟熱處理時(shí)，通常需要控制形核和晶粒長大速率之一或二者都控制。一般地，在大多數(shù)陶瓷加工操作過程中，需要得到最大致密化而不沒有明顯的晶粒長大。雖然不想被理論束縛，一般地，在陶瓷工藝中可以相信，較大的晶粒尺寸導(dǎo)致較差的力學(xué)性能，而較細(xì)小的平均晶粒尺寸導(dǎo)致力學(xué)性能提高(例如，較高的強(qiáng)度和較高的硬度)。特別是，非常希望制造的陶瓷的密度至少是理論密度的90％、95％、97％、98％、99％或者甚至至少是100％，其中平均晶粒尺寸小于0.15微米，或者甚至小于0.1微米。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，玻璃或者包含玻璃的陶瓷可以在熱處理之前退火。在這些情況下，退火通常是在低于玻璃Tx的溫度下進(jìn)行幾秒鐘到幾小時(shí)或者幾天的時(shí)間。典型的退火時(shí)間小于3小時(shí)，或者甚至小于1小時(shí)?？梢赃x擇的是，退火可以在除了空氣以外的氣氛中進(jìn)行。此外，熱處理的不同階段(即，形核步驟和晶粒長大步驟)可以在不同氣氛下進(jìn)行?？梢韵嘈?，本發(fā)明的玻璃的Tg和Tx以及Tx-Tg根據(jù)熱處理過程中所用的氣氛而變。
本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以使用本領(lǐng)域內(nèi)公知的技術(shù)從時(shí)間-溫度-轉(zhuǎn)變(TTT)研究中確定恰當(dāng)?shù)臈l件。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員在閱讀本發(fā)明內(nèi)容之后將能做出用于制造本發(fā)明玻璃陶瓷的玻璃TTT曲線，確定恰當(dāng)?shù)男魏撕?或晶粒長大條件，從而制造根據(jù)本發(fā)明的玻璃陶瓷。
執(zhí)行熱處理時(shí)可以通過，例如，將材料直接輸送到高溫的爐子中。另外，例如，可以將材料輸送到溫度很低(例如，室溫)的爐子中，然后按預(yù)定的加熱速率加熱到所需溫度。在除了空氣以外的氣氛中進(jìn)行熱處理也在本發(fā)明范圍內(nèi)。在一些情況下，可能非常需要在還原氣氛中進(jìn)行熱處理。而且，例如，可能希望熱處理在氣壓下進(jìn)行，例如，在熱等靜壓機(jī)或在氣壓爐中進(jìn)行。雖然不想被理論束縛，但可以相信，氣氛可以影響玻璃或玻璃陶瓷中一些成分的氧化狀態(tài)。這種氧化狀態(tài)的改變能造成玻璃和玻璃陶瓷的顏色變化。另外，形核和結(jié)晶步驟也受氣氛影響(例如，氣氛可以影響玻璃中一些元素的原子遷移率)。
通常，玻璃陶瓷比形成它們的玻璃強(qiáng)度高。因此，材料的強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)，例如，通過玻璃轉(zhuǎn)變成晶體陶瓷相的程度進(jìn)行調(diào)節(jié)?？晒┻x擇的是，或者此外，材料的強(qiáng)度也可以受到(例如)形成的形核點(diǎn)數(shù)量的影響，這可以相應(yīng)地用于影響晶相的晶粒數(shù)量以及相應(yīng)的晶粒尺寸。對于形成玻璃陶瓷的其它細(xì)節(jié)請參見，例如，Glass-Ceramics，P.W.McMillan，Academic Press，Inc.，第二版，1979。
與很多其它類型的陶瓷工藝(例如，將煅燒材料燒結(jié)成致密的燒結(jié)陶瓷材料)相比，在玻璃結(jié)晶形成玻璃陶瓷的過程中存在很小的收縮(通常，收縮體積小于30％，在一些實(shí)施例中，體積小于20％、10％、5％或甚至小于3％)。實(shí)際收縮量取決于，例如，玻璃成分、熱處理時(shí)間、熱處理溫度、熱處理壓力、結(jié)晶的玻璃密度、所形成的晶相相對數(shù)量、結(jié)晶程度。收縮量可以利用本領(lǐng)域公知的傳統(tǒng)技術(shù)測量，包括熱膨脹儀法、阿基米德法，或者在熱處理前后測量材料的尺寸。在一些情況下，熱處理過程可能造成揮發(fā)性元素的一定程度揮發(fā)。
例如，在這里所述的一些典型玻璃的熱處理過程中，在高于900℃的溫度下可以發(fā)生相的形成，例如La2Zr2O7，以及如果存在ZrO2，是立方/四方ZrO2，在一些情況下是單斜相ZrO2。雖然不想被理論束縛，但可以相信，與氧化鋯相關(guān)的相是從玻璃中形核的第一個(gè)物相。Al2O3、ReAlO3(其中Re是至少一種稀土陽離子)、ReAl11O18、Re3Al5O12、Y3Al5O12等相的形成，相信一般出現(xiàn)在925℃以上的溫度下。通常，在此形核步驟中晶體尺寸在納米數(shù)量級。例如，已經(jīng)觀察到小到10-15納米的晶體。對于至少一些實(shí)施例，在約1300℃下熱處理約1小時(shí)達(dá)到完全結(jié)晶。一般地，每個(gè)形核步驟和晶粒長大步驟的熱處理時(shí)間可以從幾秒鐘(在一些實(shí)施例中甚至小于5秒)到幾分鐘到1小時(shí)或更長。
根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)E112-96(“Standard Test Methods forDetermining Average Grain Size”)，利用線截法可以確定平均晶粒尺寸。將樣品鑲在鑲樣樹脂(例如，從Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名稱為“TRANSOPTIC POWDER”)中，通常是在直徑約2.5cm、高約1.9cm的樹脂圓柱中。使用拋光機(jī)(例如，從Buehler，LakeBluff，IL得到的商品名稱為“ECOMET3”)利用傳統(tǒng)的拋光技術(shù)制備鑲樣部分。樣品用金剛石輪拋光約3分鐘，再用45、30、15、9、3和1微米拋光膏每種拋光5分鐘。對鑲嵌和拋光的樣品濺射上一薄層金-鈀，并用掃描電鏡(例如，來自JEOL，Peabody，MA的ModelJSM 840A)觀察。按如下所述使用樣品中看到的組織的典型背散射電子(BSE)數(shù)字照片確定平均晶粒尺寸。對與劃過數(shù)字照片的單位長度隨機(jī)直線相交的晶粒數(shù)量(NL)計(jì)數(shù)，由此數(shù)量利用以下方程確定平均晶粒尺寸平均晶粒尺寸＝1.5/NLM式中，NL是與單位長度直線相交的晶粒數(shù)量，M是數(shù)字照片的放大倍數(shù)。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供的玻璃陶瓷可以包括至少1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或者甚至100％(體積百分?jǐn)?shù))的晶體，其中晶粒的平均尺寸小于1微米。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供的玻璃陶瓷包括至少1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或者甚至100％(體積百分?jǐn)?shù))的晶體，其中晶粒的平均尺寸小于0.5微米。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供的玻璃陶瓷包括至少1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或者甚至100％(體積百分?jǐn)?shù))的晶體，其中晶粒的平均尺寸小于0.3微米。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供的玻璃陶瓷包括至少1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或者甚至100％(體積百分?jǐn)?shù))的晶體，其中晶粒的平均尺寸小于0.15微米。
在本發(fā)明提供的玻璃陶瓷中可以存在的晶相的例子包括氧化鋁(例如，α氧化鋁和過渡型氧化鋁)、REO(例如，La2O3)、Y2O3、MgO、一種或多種其它金屬氧化物(例如，BaO、CaO、Cr2O3、CoO、Fe2O3、GeO2、Li2O、MnO、NiO、Na2O、P2O5、SG2O3、SiO2、SrO、TeO2、TiO2、V2O3、ZnO、HfO2、ZrO2(如，立方ZrO2和四方ZrO2))，以及復(fù)式金屬氧化物(包括復(fù)式Al2O3·金屬氧化物(如，復(fù)式Al2O3·REO)、復(fù)式Al2O3金屬氧化物(如，復(fù)式Al2O3·REO(如，ReAlO3(如，GdAlO3LaAlO3)、ReAl11O18(如，LaAl11O18)和Re3Al5O12(如，Dy3Al5O12))、復(fù)式Al2O3·Y2O3(如，Y3Al5O12)和復(fù)式ZrO2·REO(如，La2Zr2O7)以及它們的組合)。通常，根據(jù)本發(fā)明的陶瓷沒有共晶組織特征。
本發(fā)明的范圍還包括將復(fù)式Al2O3·金屬氧化物(如，復(fù)式Al2O3·REO和/或復(fù)式Al2O3·Y2O3(如，表現(xiàn)出石榴石結(jié)構(gòu)的鋁酸釔)中的一部分鋁陽離子替換為其它陽離子，例如復(fù)式Al2O3·Y2O3中的一部分鋁離子可被替換為從下面組中選擇的至少一種元素的陽離子Cr、Ti、Sc、Fe、Mg、Ca、Si、Co及其組合。例如，復(fù)式Al2O3·Y2O3(中的一部分Y陽離子可以替換為從下面組中選擇的至少一種元素的陽離子Ce、Dy、Er、Eu、Gd、Ho、La、Lu、Nd、Pr、Sm、Th、Tm、Yb、Fe、Ti、Mn、V、Cr、Co、Ni、Cu、Mg、Ca、Sr及其組合。此外，例如，復(fù)式Al2O3·REO中的一部分稀土元素的陽離子可以替換為從下面組中選擇的至少一種元素的陽離子Y、Fe、Ti、Mn、V、Cr、Co、Ni、Cu、Mg、Ca、Sr及其組合。如上所述替換陽離子可以影響陶瓷的性能(例如，硬度、韌性、強(qiáng)度、熱導(dǎo)率等等)。
由非晶熱處理得到根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的玻璃陶瓷的晶體具有，例如，針狀等軸、柱狀或扁平條狀特征。
由本發(fā)明方法制造的一些示例性玻璃和玻璃陶瓷，以及用于制造這些玻璃的熔體，分別基于玻璃、玻璃陶瓷或熔體的總重量，包括重量百分?jǐn)?shù)為至少75％的Al2O3(在一些實(shí)施例中，至少為80％、85％或者甚至至少90％；在一些實(shí)施例中，在75％到90％的范圍內(nèi))，重量百分?jǐn)?shù)至少為0.1％的La2O3(在一些實(shí)施例中，至少1％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％或者23.9％；在一些實(shí)施例中，在10％到23.9％的范圍內(nèi)或15％到23.9％的范圍內(nèi))，重量百分?jǐn)?shù)為至少1％的Y2O3(在一些實(shí)施例中，至少5％、至少10％、至少15％、至少20％或者甚至是24.8％；在一些實(shí)施例中，在10％到24.8％、15％到24.8％的范圍內(nèi))，以及重量百分?jǐn)?shù)為至少0.1％的MgO(在一些實(shí)施例中，至少1％、至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、至少6％、至少7％或者甚至是8％；在一些實(shí)施例中，在0.1％到8％或0.1％到5％或0.1％到2％的范圍內(nèi))。
由本發(fā)明方法制造的一些示例性玻璃和玻璃陶瓷，以及用于制造這些玻璃的熔體，分別基于玻璃、玻璃陶瓷或熔體的總重量，包括重量百分?jǐn)?shù)為至少75％的Al2O3(在一些實(shí)施例中，至少80％、85％或者甚至至少90％；在一些實(shí)施例中，在75％到90％的范圍內(nèi))，重量百分?jǐn)?shù)至少1％的Y2O3(在一些實(shí)施例中，至少5％、至少10％、至少15％、至少20％或者甚至是25％；在一些實(shí)施例中，在10％到25％、15％到25％的范圍內(nèi))。
由本發(fā)明方法制造的一些示例性玻璃和玻璃陶瓷，以及用于制造這些玻璃的熔體，分別基于玻璃、玻璃陶瓷或熔體的總重量，包括重量百分?jǐn)?shù)為至少75％的Al2O3(在一些實(shí)施例中，至少80％、85％或者甚至至少90％)，重量百分?jǐn)?shù)為至少10％的Y2O3(在一些實(shí)施例中，至少15％、20％或者甚至至少25％)。
由本發(fā)明方法制造的一些示例性玻璃和玻璃陶瓷，以及用于制造這些玻璃的熔體，分別基于玻璃、玻璃陶瓷或熔體的總重量，包括重量百分?jǐn)?shù)為至少75％的Al2O3(在一些實(shí)施例中，至少80％或者甚至至少85％)，重量百分?jǐn)?shù)在0到25％范圍內(nèi)的La2O3(在一些實(shí)施例中，0到10％或者甚至是0到5％)，重量百分?jǐn)?shù)在5％到25％范圍內(nèi)的Y2O3(在一些實(shí)施例中，5％到20％或者甚至是10％到20％)，重量百分?jǐn)?shù)在0到8％范圍內(nèi)的MgO(在一些實(shí)施例中，0到4％或者甚至是0到2％)。
由本發(fā)明方法制造的一些示例性玻璃和玻璃陶瓷，以及用于制造這些玻璃的熔體，分別基于玻璃、玻璃陶瓷或熔體的總重量，包括重量百分?jǐn)?shù)為至少75％的Al2O3(在一些實(shí)施例中，至少80％、85％或者甚至至少90％)，以及重量百分?jǐn)?shù)達(dá)到10％的SiO2(在一些實(shí)施例中，在0.5％到5％、0.5％到2％或0.5％到1％的范圍內(nèi))。
由本發(fā)明方法制造的一些示例性玻璃和玻璃陶瓷，以及用于制造這些玻璃的熔體包括ZrO2和/或HfO2，分別基于玻璃、玻璃陶瓷或熔體的總重量，ZrO2和/或HfO2的重量百分?jǐn)?shù)可以是至少5％、10％、15％或者甚至是至少20％。
可以應(yīng)用于本發(fā)明方法的其它玻璃成分包括那些在以下申請中所披露的2001年8月2日提交、現(xiàn)在被放棄的美國專利申請No.09/922526、09/922527、09/922528和09/922530，每個(gè)都在2002年8月2日提交的10/211597、10/211638、10/211629、10/211598、10/211630、10/211639、10/211034、10/211044、10/211628、10/211491、10/211640、10/211684，以及在同一天提交的申請10/358910、10/358708、10/358855、10/358765。
根據(jù)本發(fā)明方法使用的一些玻璃可以具有，例如，在約750℃到約950℃范圍內(nèi)的Tg。
玻璃和玻璃陶瓷的平均硬度可以按如下方式測定。將部分材料鑲在鑲樣樹脂(例如，從Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名稱為“TRANSOPTIC POWDER”)中，通常是在直徑約2.5cm、高約1.9cm的樹脂圓柱中。使用拋光機(jī)(例如，從Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名稱為“ECOMET3”)利用傳統(tǒng)的拋光技術(shù)制備鑲樣部分。樣品用金剛石輪拋光約3分鐘，再用45、30、15、9、3和1微米拋光膏每種拋光5分鐘。使用裝有維氏壓頭的傳統(tǒng)顯微硬度計(jì)(例如，從日本東京Mitutoyo Corporation得到的商品名稱為“MITUTOYOMVK-VL”)在100克加壓載荷下測量顯微硬度。顯微硬度測量是根據(jù)ASTM Test Method E384(Test Methods for Microhardness forMaterials(1991))中說明的準(zhǔn)則進(jìn)行的。
在本發(fā)明方法中使用的一些玻璃的平均硬度例如至少為5GPa(更希望的是，至少6GPa、7GPa、8GPa或9GPa；通常在約5GPa到約10GPa范圍內(nèi))，本發(fā)明制造的玻璃陶瓷的硬度至少為5GPa(更希望的是，至少6GPa、7GPa、8GPa、9GPa、10GPa、11GPa、12GPa、13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa或18GPa(或更高)；通常在約5GPa到約18GPa范圍內(nèi))。本發(fā)明制造的磨粒的平均硬度至少為15GPa，在一些實(shí)施例中，至少16GPa、至少17GPa或者甚至是至少18GPa。
在本發(fā)明方法中使用的一些玻璃的熱膨脹系數(shù)例如在至少25℃到約900℃的溫度范圍內(nèi)為約5×10-6/K到約11×10-6/K。
通常，并且優(yōu)選地，本發(fā)明制造的陶瓷的(真)密度，有時(shí)稱為比重，通常至少是理論密度的70％。更加優(yōu)選地，本發(fā)明制造的玻璃和玻璃陶瓷的(真)密度至少是理論密度的75％、80％、85％、90％、95％，96％、97％、98％、99％、99.5％或者甚至是100％。根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒的密度至少是理論密度的85％、90％、92％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％或者甚至是100％。
使用根據(jù)本發(fā)明制造的含有玻璃和玻璃陶瓷的顆粒作為填料或增強(qiáng)材料可以用于生產(chǎn)制品。例如，本發(fā)明的顆?？梢栽趶?fù)合材料(例如，陶瓷、金屬或聚合物(熱固性或熱塑性))中用作填料或增強(qiáng)材料。雖然用于制造復(fù)合材料的顆粒尺寸、形狀和數(shù)量可以取決于，例如，特定的基體材料和所述復(fù)合材料的用途，但顆粒的尺寸通常在約0.1到1500微米的范圍內(nèi)，更典型的是1到500微米，優(yōu)選的是2到100微米。對于在聚合物中的應(yīng)用，顆粒的數(shù)量優(yōu)選的是約0.5％到約75％(重量百分?jǐn)?shù))，更優(yōu)選的是約1％到約50％(重量百分?jǐn)?shù))。熱固性聚合物的例子包括酚醛樹脂、三聚氰胺、尿素甲醛、丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、氨基甲酸酯，等等。熱塑性聚合物的例子包括尼龍、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚酯、聚酰胺，等等。
用于增強(qiáng)聚合物材料(即，根據(jù)本發(fā)明方法制造的玻璃和玻璃陶瓷顆粒分散在聚合物中)的例子包括防護(hù)涂層，例如，應(yīng)用于水泥、家具、地板、公路、木材、類木材材料、陶瓷，等等，以及防滑涂層和注塑成形塑料零件和部件。
根據(jù)本發(fā)明方法制造的磨粒一般包括晶體陶瓷(例如，體積百分?jǐn)?shù)至少75％、80％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％或甚至100％的晶體陶瓷)。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供粒度分布從細(xì)到粗的多種顆粒，其中多種顆粒中的至少一部分是根據(jù)本發(fā)明的磨粒。在另一個(gè)方面，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磨粒一般包括玻璃陶瓷(例如，體積百分?jǐn)?shù)至少75％、80％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％或甚至100％)。
使用本領(lǐng)域公知的技術(shù)可以將磨粒篩分和分級，包括使用工業(yè)認(rèn)可的分級標(biāo)準(zhǔn)，例如ANSI(Americal National Standard Institute)、FEPA(Federation Europeenne des Fabricants de Products Abrasifs)和JIS(Japanese Industrial Standard)。但是，由于制造的陶瓷顆粒可能已經(jīng)具有窄的粒度分布(例如，本質(zhì)上所有顆粒可以具有相同尺寸)，因此分級不是得到所需粒度分布所必需的。制造不同尺寸和/或形狀的陶瓷顆粒(例如，給定模具的模具孔或空腔可以具有不同的孔或空腔和/或形狀)也在本發(fā)明范圍內(nèi)，這可以提供較寬的粒度分布。
磨?？梢允褂脤挿秶牧６龋ǔＪ菑募s0.1到約5000微米的范圍，更典型的是從約1到約2000微米，優(yōu)選地從約5到約1500微米，更優(yōu)選地從約100到1500微米。
在給定的粒度分布中，將是一個(gè)從粗顆粒到細(xì)顆粒的粒度范圍。在磨料領(lǐng)域中，此范圍有時(shí)稱為“粗”、“控制”和“細(xì)”分?jǐn)?shù)。根據(jù)工業(yè)接受的分級標(biāo)準(zhǔn)分級的磨粒具有在數(shù)字極限范圍內(nèi)每個(gè)名義粒級的粒度分布。這些工業(yè)接受的分級標(biāo)準(zhǔn)包括那些公知的，例如，Americal National Standard Institute，Inc.(ASNI)標(biāo)準(zhǔn)、Federation ofEuropean Producers of Abrasive Products(FEPA)標(biāo)準(zhǔn)和JapaneseIndustrial Standard(JIS)標(biāo)準(zhǔn)。ANSI粒級規(guī)格(即，規(guī)定的名義粒級)包括ANSI4、ANSI6、ANSI8、ANSI16、ANSI24、ANSI36、ANSI40、ANSI50、ANSI60、ANSI80、ANSI100、ANSI120、ANSI150、ANSI180、ANSI220、ANSI240、ANSI280、ANSI320、ANSI360、ANSI400和ANSI600。FEPA粒級規(guī)格包括P8、P12、P16、P24、P36、P40、P50、P60、P80、P100、P120、P150、P180、P220、P320、P400、P500、P600、P800、P1000和P1200。JIS粒級規(guī)格包括JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000和JIS10000。
破碎和篩分之后，通常得到多個(gè)不同的磨料粒度分布或粒級。這些粒級可能不滿足特定時(shí)間制造商或供應(yīng)商的需要。為了減少庫存，可以回收不需要的粒級，返回到熔體中形成玻璃。此回收可以在破碎步驟之后進(jìn)行，此時(shí)顆粒尚處于未篩分成特定粒度分布的大塊或小碎片狀態(tài)(有時(shí)稱為“細(xì)粉”)。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供磨料團(tuán)粒，每個(gè)團(tuán)粒包括用粘結(jié)劑結(jié)合在一起的、本發(fā)明制造的多個(gè)磨粒。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供包括粘結(jié)劑和多個(gè)磨粒的磨具(例如，涂附磨具、結(jié)合磨具(包括瓷、樹脂和金屬結(jié)合的磨輪、切割輪、鑲嵌塊、鏜磨油石)、無紡布磨具和磨刷)，其中至少一部分研磨顆粒是根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒(包括團(tuán)聚的磨粒)。制造這些磨具以及使用這些磨具的方法是本領(lǐng)域一般技術(shù)人員公知的。并且，根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒可以應(yīng)用于使用磨粒的研磨應(yīng)用中，例如，研磨劑的膏(如，拋光劑)、研磨介質(zhì)、噴砂介質(zhì)、振動(dòng)球磨介質(zhì)，等等。
涂附磨具一般包括背襯、磨粒以及至少一種粘結(jié)劑，粘結(jié)劑用于將磨粒附著在背襯上。背襯可以是任何適合的材料，包括布、聚合物薄膜、纖維、無紡布網(wǎng)、紙及其組合以及它們的經(jīng)處理形式。粘結(jié)劑可以是任何適合的粘結(jié)劑，包括無機(jī)和有機(jī)的粘結(jié)劑(包括可熱固化樹脂和可輻射固化樹脂)。磨粒存在于涂附磨具的一層或兩層中。
涂附磨具的一個(gè)例子表示在圖1中。參看圖1，涂附磨具1具有背襯(基材)2和磨料層3。磨料層3包括根據(jù)本發(fā)明方法生產(chǎn)的磨粒4，磨粒4通過底膠(make coat)5和底漆(size coat)6固定在背襯2的主表面上。在一些情況下還使用面漆(未圖示)。
結(jié)合磨具通常包括通過有機(jī)、金屬或陶瓷粘結(jié)劑保持在一起的磨粒有形塊體。這種有形塊體可以是，例如，輪的形式，如研磨輪或切割輪。研磨輪的直徑通常約1cm到約1米，切割輪的直徑約1cm到80cm以上(更典型的是3cm到約50cm)。切割輪的厚度通常約0.5mm到約5cm，更典型的是約0.5mm到約2cm。有形塊體也可以是，例如，鏜磨油石、節(jié)塊、鑲嵌塊、盤(如，雙盤磨具)或其它傳統(tǒng)結(jié)合的耐磨形狀?；诮Y(jié)合磨具的總體積，結(jié)合磨具通常包括體積百分?jǐn)?shù)約3-50％的粘結(jié)材料，體積百分?jǐn)?shù)約30-90％的磨粒(或者磨?；旌衔?，體積百分?jǐn)?shù)高達(dá)50％的添加劑(包括研磨助劑)以及體積百分?jǐn)?shù)高達(dá)70％的孔。
圖2表示一個(gè)典型的研磨輪。參看圖2，表示研磨輪10，它包括根據(jù)本發(fā)明方法制造的磨粒11，成形為輪并裝在轂12上。
無紡布磨具通常包括開孔的柔軟聚合物絲結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒分布在整個(gè)結(jié)構(gòu)中并通過有機(jī)粘結(jié)劑結(jié)合在其中。絲的例子包括聚酯纖維、聚酰胺纖維、芳族聚酰胺纖維。一種示例性的無紡布磨具表示在圖3中。參看圖3，表示一種典型的無紡布磨具的示意圖(放大約100倍)，其中包括作為基體的纖維墊50，根據(jù)本發(fā)明的磨粒52通過粘結(jié)劑54粘結(jié)在上面。
有用的研磨刷包括具有多個(gè)刷毛單元和背襯的那些制品(參見，例如，美國專利No.5427595(Pih1等人)、5443906(Pih1等人)、5679067(Johnson等人)以及5903951(Inota等人))。希望這些研磨刷的制造是通過聚合物和磨粒的混合物注射成形。
制造磨具的適合的有機(jī)粘結(jié)劑包括熱固性有機(jī)聚合物。適合的熱固性有機(jī)聚合物包括酚醛樹脂、尿素甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、具有側(cè)α，β-未飽和羰基的聚酰胺塑料樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸聚氨酯、丙烯酸環(huán)氧樹脂及其組合。粘結(jié)劑和/或磨粒中還可以包括添加劑，例如纖維、潤滑劑、潤濕劑、觸變劑、表面活性劑、顏料、染料、抗靜電劑(例如，炭黑、氧化釩、石墨，等等)、偶聯(lián)劑(例如，硅烷、鈦酸鹽、鋯鋁酸鹽，等等)、增塑劑、懸浮劑，等等。選擇這些可選添加劑是為了提供所需性能。偶聯(lián)劑能提高對磨粒和/或填料的粘附力?？蓪φ辰Y(jié)劑的化學(xué)成分進(jìn)行熱固化、放射固化或它們的組合。關(guān)于粘結(jié)劑化學(xué)的其它細(xì)節(jié)請參見美國專利No.4588419(Caul等人)、4751138(Tumey等人)以及5436063(Follett等人)。
更特別地關(guān)注陶瓷結(jié)合磨料，表現(xiàn)出非晶結(jié)構(gòu)并且通常是硬的陶瓷結(jié)合材料是本領(lǐng)域公知的。在一些情況下，陶瓷結(jié)合材料包括晶相。根據(jù)本發(fā)明制造的結(jié)合的、瓷化磨具可以是輪(包括切割輪)的形狀、鏜磨油石、鑲嵌塊或其它傳統(tǒng)結(jié)合磨料形狀。在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明制造的陶瓷結(jié)合磨具是研磨輪的形式。
用于形成陶瓷結(jié)合材料的金屬氧化物的例子包括二氧化硅、硅酸鹽、氧化鋁、蘇打、氧化鈣、氧化鉀、氧化鈦、氧化鐵、氧化鋅、氧化鋰、氧化鎂、氧化硼、硅酸鋁、硼硅酸鹽玻璃、硅酸鋰鋁以及它們的組合，等等。通常，陶瓷結(jié)合材料可以由包括10％到100％玻璃粉的成分制成，但更典型的成分包括20％到80％玻璃粉，或者30％到70％玻璃粉。陶瓷結(jié)合材料的其余部分是非玻璃料物質(zhì)。另外，陶瓷粘結(jié)劑可以從含有非玻璃料的成分得到。陶瓷結(jié)合材料通常的熟化溫度在約700℃到約1500℃范圍內(nèi)，經(jīng)常在約800℃到約1300℃范圍內(nèi)，有時(shí)在約900℃到約1200℃范圍內(nèi)，或者甚至在約950℃到約1100℃范圍內(nèi)。結(jié)合熟化的實(shí)際溫度取決于，例如，特定的結(jié)合化學(xué)。
在一些實(shí)施例中，陶瓷結(jié)合材料包括那些含有二氧化硅、氧化鋁(優(yōu)選的氧化鋁重量百分?jǐn)?shù)為至少10％)，以及氧化硼(優(yōu)選的氧化硼重量百分?jǐn)?shù)為至少10％)的材料。在大多數(shù)情況下，陶瓷結(jié)合材料還包括堿金屬氧化物(例如，Na2O或K2O)(在一些情況下，堿金屬氧化物的重量百分?jǐn)?shù)為至少10％)。
粘結(jié)劑材料也可以含有填料或研磨助劑，通常以顆粒的形式。通常，顆粒材料是無機(jī)材料。本發(fā)明有用的填料的例子包括金屬碳酸鹽(如，碳酸鈣(如，白堊、方解石、泥灰?guī)r、石灰華、大理石和石灰石)、碳酸鈣鎂、碳酸鈉、碳酸鎂)、二氧化硅(如，石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纖維)、硅酸鹽(如，滑石、粘土(蒙脫石)、長石、云母、硅酸鈣、偏硅酸鈣、鋁硅酸鈉、硅酸鈉)、金屬硫酸鹽(如，硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、硫酸鋁鈉、硫酸鋁)、石膏、蛭石、木屑、三水合鋁、炭黑、金屬氧化物(如，氧化鈣(石灰)、氧化鋁、二氧化鈦)以及金屬亞硫酸鹽(如，亞硫酸鈣)。
一般地，添加研磨助劑增加磨具使用壽命。研磨助劑是對磨損的化學(xué)和物理過程有明顯作用的物質(zhì)，將使性能提高。雖然不想被理論束縛，但可以相信，研磨助劑將(a)減小磨粒與被研磨工件之間的摩擦，(b)防止磨粒被“蓋帽”(即，防止金屬顆粒焊到磨粒頂部)，或者至少減小磨粒被蓋帽的趨勢，(c)減小磨粒與工件之間的界面溫度，或者(d)減小研磨力。
研磨助劑包括很多不同的物質(zhì)并且可以是無機(jī)基的或有機(jī)基的物質(zhì)。研磨助劑的化學(xué)物質(zhì)的例子包括蠟、有機(jī)鹵化物、鹵化物鹽和金屬及其合金。有機(jī)鹵化物通常在研磨過程中分解并釋放出鹵素的酸或氣態(tài)鹵化物。這些物質(zhì)的例子包括氯化蠟，如四氯萘、五氯萘和聚氯乙烯。鹵化物鹽包括氯化鈉、鉀冰晶石、鈉冰晶石、銨冰晶石、四氟硼酸鉀、四氟硼酸鈉、氟化硅、氯化鉀以及氯化鎂。金屬的例子包括錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、鐵和鈦。其它各種各樣的研磨助劑包括硫、有機(jī)硫化合物、石墨和金屬硫化物。使用不同研磨助劑的組合也在本發(fā)明范圍內(nèi)，并且在一些情況下這可以得到增強(qiáng)效應(yīng)。
研磨助劑在涂附磨具和結(jié)合磨具中特別有用。在涂附磨具中，研磨助劑通常應(yīng)用于面漆(supersize coat)，施加在磨粒表面。但有時(shí)，研磨助劑也被加入到底漆中。通常，涂附磨具中使用的研磨助劑的數(shù)量為約50-300g/m2(優(yōu)選的是約80-160g/m2)。在陶瓷結(jié)合磨具中，研磨助劑通常浸到磨具的孔隙中。
磨具可以含有100％的本發(fā)明磨粒，或者將該磨粒與其它磨粒和/或稀釋顆?；旌铣傻膿交煳?。但是，在磨具的磨粒中，重量百分?jǐn)?shù)至少2％，優(yōu)選的至少5％，更優(yōu)選的約30-100％是根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒。在一些情況下，根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒可以與其它磨粒和/或稀釋顆?；旌?，重量比為5％∶75％，約25％∶75％，約40％∶60％，或者約50％∶50％(即，重量相等)。適合的傳統(tǒng)磨粒的例子包括熔融氧化鋁(包括熔融白剛玉、熱處理氧化鋁和熔融棕剛玉)、碳化硅、碳化硼、碳化鈦、金剛石、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化鋁-氧化鋯以及由溶膠-凝膠得到的磨粒，等等。由溶膠-凝膠得到的磨?？梢允怯芯ХN的或無晶種的。同樣地，由溶膠-凝膠得到的磨?？梢允请S機(jī)形狀或具有與其相關(guān)的形狀，例如棒狀或三角形。溶膠-凝膠磨粒的例子包括以下專利中披露的那些美國專利No.4314827(Leitheiser等人)、4518397(Leitheiser等人)、4623364(Cottringer等人)、4744802(Schwabel)、4770671(Monroe等人)、4881951(Wood等人)、5011508(Wald等人)、5090968(Pellow)、5139978(Wood)、5201916(Berg等人)、5227104(Bauer)、5366523(Rowenhorst等人)、5429647(Larmie)、5498269(Larmie)、5551963(Larmie)。使用氧化鋁粉作為原料來源制造燒結(jié)氧化鋁磨粒的其它細(xì)節(jié)可以參見，例如，美國專利No.5259147(Falz)、5593467(Monroe)和5665127(Moltgen)。與熔融磨粒有關(guān)的其它細(xì)節(jié)請參見，例如，美國專利No.1161620(Coulter)、1192709(Tone)、1247337(Saunders等人)、1268533(Allen)和2424645(Baumann等人)、3891408(Rowse等人)、3781172(Pett等人)、3893826(Quinan等人)、4126429(Watson)、3781172(Pett等人)、3893826(Quinan等人)、4126429(Watson)、4457767(Poon等人)、5023212(Dubot等人)、5143522(Gibson等人)以及5336280(Dubots等人)，以及美國專利申請No.09/495978、09/496422、09/946638以及09/496713，每個(gè)都在2000年2月2日提交；以及09/618876、09/618879、09/619106、09/619191、09/619192、09/619215、09/619289、09/619563、09/619729、09/619744和09/620262，每個(gè)都在2000年7月19日提交；2000年11月2日提交的09/704843以及2001年1月30日提交的09/772730。與陶瓷磨粒有關(guān)的其它細(xì)節(jié)請參見，例如，美國專利申請No.09/922526、09/922527、09/922528、09/922530，它們于2001年8月2日提交，現(xiàn)在已被放棄；10/211597、10/211638、10/211629、10/211598、10/211630、10/211639、10/211034、10/211044、10/211628、10/211491、10/211640、10/211684，每個(gè)都在2002年8月2日提交；以及與本申請同一天提交的10/358910、10/358708、10/358855、10/358765。在一些情況下，與包含100％任一種磨粒的磨具相比，用磨粒的混合物可以制成研磨性能提高的磨具。
如果存在磨粒的混合物，則形成混合物的磨粒類型可以是相同尺寸的。另外，磨粒類型可以具有不同粒度。例如，較大尺寸的磨?？梢允歉鶕?jù)本發(fā)明制造的磨粒，較小尺寸的顆?？梢粤硪环N磨粒類型。相反，例如，較小尺寸磨粒可以根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒，而較大尺寸的顆粒可以是另一種磨粒類型。
適合的稀釋顆粒的例子包括大理石、石膏、燧石、二氧化硅、氧化鐵、硅酸鋁、玻璃(包括玻璃泡和玻璃珠)、氧化鋁泡、氧化鋁珠和稀釋團(tuán)粒。根據(jù)本發(fā)明的磨粒也可以結(jié)合在磨料團(tuán)粒中或與之混合。磨料團(tuán)粒通常包括多個(gè)磨粒、粘結(jié)劑和可選擇的添加劑。粘結(jié)劑可以是有機(jī)和/或無機(jī)的。磨料團(tuán)?？梢允请S機(jī)的形狀，或者具有與之相關(guān)的預(yù)定形狀。磨料團(tuán)粒通常的粒度范圍為約100到約5000微米，通常約250到約2500微米。與磨料團(tuán)粒有關(guān)的其它細(xì)節(jié)可以參見，例如，美國專利No.4311489(Kressner)、4652275(Bloecher等人)、4799939(Bloecher等人)、5549962(Holmes等人)、5975988(Christianson)，以及美國專利申請No.09/688444和09/688484，2000年10月16日提交，09/688444、09/688484和09/688486，它們均于2000年10月16日提交；以及09/971899、09/972315和09/972316，它們均于2001年10月5日提交。
磨?？梢跃鶆蚍植荚谀ゾ咧?，或者聚集在磨具上選定的區(qū)域或部分。例如，在涂附磨具中可以有兩層磨粒。第一層包括除了根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒以外的磨粒，第二層(最外層)包括根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒。同樣地，在結(jié)合磨具中，研磨輪可以有兩個(gè)明顯不同的部分。最外部分可以包括根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒，而最內(nèi)部分沒有。另外，根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒可以均勻分布在整個(gè)結(jié)合磨具中。
與涂附磨具有關(guān)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)請參見，例如，美國專利No.4734104(Broberg)、4737163(Larkey)、5203884(Buchanan等人)、5152917(Pieper等人)、5378251(Culler等人)、5417726(Stout等人)、5436063(Follett等人)、5496386(Broberg等人)、5609706(Benedict等人)、5520711(Helmin)、5954844(Law等人)、5961674(Gagliardi等人)、5975988(Christianson)。與結(jié)合磨具有關(guān)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)請參見，例如，美國專利No.4543107(Rue)、4741743(Narayanan等人)、4800685(Haynes等人)、4898597(Hay等人)、4997461(Markhoff-Matheny等人)、5037453(Narayanan等人)、5110332(Narayanan等人)、5863308(Qi等人)。與陶瓷結(jié)合磨具有關(guān)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)請參見，例如，美國專利No.4543107(Rue)、4898597(Hay等人)、4997461(Markhoff-Matheny等人)、5094672(Giles Jr.等人)、5118326(Sheldon等人)、5131926(Sheldon等人)、5203886(Sheldon等人)、5282875(Wood等人)、5738696(Wu等人)、5863308(Qi)。與無紡布磨具有關(guān)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)請參見，例如，美國專利No.2958593(Hoover等人)。
本發(fā)明提供一種研磨表面的方法，所述方法包括將根據(jù)本發(fā)明制造的至少一個(gè)磨粒與工件表面接觸；以及移動(dòng)至少一個(gè)磨?；蛘咚佑|的表面，用磨粒研磨所述表面的至少一部分。使用根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒研磨的方法從粗加工(即，高壓大數(shù)量去除)到拋光(例如，用涂附磨料帶拋光醫(yī)學(xué)植入物)，其中后者通常使用較細(xì)粒級(例如，ANSI220或更細(xì))的磨粒進(jìn)行。磨粒也可以用于精確研磨應(yīng)用場合，例如，用陶瓷結(jié)合砂輪研磨凸輪軸。用于特殊研磨應(yīng)用的磨粒尺寸，對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員是顯然的。
使用根據(jù)本發(fā)明制造的磨粒研磨可以在干或濕的方式下進(jìn)行。對于濕研磨，所用的液體可以按薄霧到完全澆注的方式提供。常用的液體的例子包括水、水溶性油、有機(jī)潤滑劑和乳狀液。該液體可以用于減少與硬度有關(guān)的熱量和/或作為潤滑劑。液體中可以含有少量的添加劑，例如殺菌劑、防泡劑，等等。
根據(jù)本發(fā)明制造的磨?？梢詰?yīng)用于研磨工件，例如，金屬鋁、碳鋼、低碳鋼、工具鋼、不銹鋼、硬化鋼、鈦、玻璃、陶瓷、木材、類木材材料(例如，膠合板和顆粒板)、涂料、油漆表面、有機(jī)涂層表面，等等。在研磨過程中施加的力通常從約1kg到約100kg。
下面將通過以下的例子進(jìn)一步解釋本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例，這些例子中使用的特定材料和數(shù)量，以及其它的條件和細(xì)節(jié)，不構(gòu)成對本發(fā)明的過度限制。除非另作說明，所有的份數(shù)和百分?jǐn)?shù)是基于重量的。除非另作說明，所有例子含有不明顯數(shù)量的SiO2、B2O3、P2O5、GeO2、TeO2、As2O3和V2O5。
實(shí)施例1在250毫升氧化鋁球磨筒(直徑7.3cm)中裝入50g混合粉(19.25g氧化鋁粉(從Alcoa Industrial Chemicals，Bauxite，AR得到，商品名稱為“A16SG”)，21.25g氧化鑭粉(從Molycorp Inc.，MountainPass，CA得到，并在批量混合之前在700℃下煅燒6小時(shí))，以及9.5g氧化鋯粉(從Zirconia Sales，Inc.Marietta，GA得到，商品名稱為“DK-2”))，75g異丙醇，以及200g氧化鋁球磨介質(zhì)(圓柱形，高度和直徑都是0.635cm，99.9％氧化鋁，從Coors，Golden CO得到的)。將聚乙烯瓶內(nèi)的物質(zhì)在每分鐘60轉(zhuǎn)(rpm)下球磨16小時(shí)。球磨之后，取出球磨介質(zhì)，將料漿倒在溫的(約75℃)玻璃(“PYREX”)盤上，使其干燥和冷卻。通過在漆刷幫助下使其篩過20目篩(篩孔為850微米)，將干燥的混合物(餅)破碎。將得到的過篩的粒狀粉在1400℃下在空氣中加熱30分鐘，去除揮發(fā)性物質(zhì)并使粉末團(tuán)聚。
再將團(tuán)聚的粉末裝入石墨坩堝(空腔尺寸內(nèi)徑1.35cm，深12.7cm，在長約60cm和直徑1.587cm的石墨棒一端加工)，然后插入石墨管式爐。該管式爐相對水平面傾斜約30度。將爐子加熱到2000℃。爐管中的氣氛是流動(dòng)的氬氣。坩堝內(nèi)的物料在爐子熱區(qū)保持5分鐘，同時(shí)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)石墨棒形成均勻熔體。熔化結(jié)束時(shí)，將石墨棒末端(即，坩堝)從爐子中拉出，并將其中的物料倒在一對鋼輥上(長45cm，直徑5.25cm)，該鋼輥以約40rpm的速度沿相反方向旋轉(zhuǎn)。打孔的連續(xù)環(huán)狀鋼模板(鋼篩網(wǎng)，厚0.3mm，寬20cm，長90cm)具有底邊寬2mm的多個(gè)小等邊三角形空腔?？妆舜朔珠_2mm，并相對彼此按直線方式排列。鋼模板夾在兩個(gè)輥之間，基本如圖4和4a所示。在雙輥的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下，連續(xù)環(huán)狀鋼篩網(wǎng)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。填充在模具的三角形空腔內(nèi)的熔體凝固，形成等邊三角形形狀，底邊寬度略小于2mm。
通過差熱分析(DTA)確定得到的等邊三角形形狀的顆粒的相組成(玻璃/非晶/晶體)。如果相應(yīng)的DTA曲線顯示材料具有放熱結(jié)晶峰(Tx)，則將材料歸類為非晶。如果該曲線顯示材料在低于Tx的溫度還具有吸熱峰(Tg)，則認(rèn)為材料含有玻璃相。如果材料的DTA曲線沒有這些峰，則認(rèn)為含有晶相。
利用以下方法對實(shí)施例1成形的等邊三角形顆粒進(jìn)行差熱分析(DTA)。使用從位于德國Selb的Netzsch Instruments得到的、商品名稱為NETZSCH STA 409DTA/TGA的儀器進(jìn)行DTA測試。使用鐵錘將一部分成形的顆粒破碎并過篩，收集-140+170目大小的顆粒部分(即，在篩孔尺寸105微米和篩孔尺寸90微米的篩子之間收集的顆粒部分)。將一定數(shù)量的篩分樣品(約350毫克)置于100微升的Al2O3樣品支架中。將樣品在靜態(tài)空氣下以10℃/分鐘的速率從室溫(約25℃)加熱到1100℃。
樣品的DTA曲線，如圖10所示，如同曲線中的向下變化所表明的，在約854℃的溫度下存在吸熱過程?？梢韵嘈?，此過程是由于玻璃材料的玻璃轉(zhuǎn)變(Tg)造成的。同一材料在約932℃的溫度下存在放熱過程，如同曲線中的尖峰所表明的?？梢韵嘈?，此過程是由于材料的結(jié)晶(Tx)造成的。因此，可以確定材料為玻璃態(tài)。
將玻璃態(tài)的成形顆粒在電加熱爐中在1300℃熱處理1小時(shí)進(jìn)行結(jié)晶。使用光學(xué)顯微鏡觀察得到的熱處理后顆粒，發(fā)現(xiàn)其是不透明的(顆粒在熱處理之前是透明的)。據(jù)信熱處理后顆粒不透明是顆粒析晶的結(jié)果。非晶材料(包括玻璃材料)由于缺少諸如晶界之類的光散射中心通常是較為透明的，而晶體顆粒的不透明是由于晶界的光散射效應(yīng)造成的。
利用粉末X射線衍射，即XRD(使用X射線衍射儀(從Philips，Mahwah，NJ得到的商品名稱為PHILIPS XRG 3100)，利用波長1.54050埃的銅Kα1放射線)確定結(jié)晶顆粒中存在的相。通過對比晶體材料XRD曲線中存在的峰與JCPDS(Joint Committee on PowderDiffraction Standards)數(shù)據(jù)庫(由International Center for DiffractionData出版)提供的晶相XRD圖案，確定存在的物相。得到的晶體材料包括LaAlO3、ZrO2(立方、四方)、LaAl11O18和過渡型Al2O3相。
根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)E112-96(“Standard Test Methods forDetermining Average Grain Size”)，利用線截法可以確定平均晶粒尺寸。將樣品鑲在鑲樣樹脂(從Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名稱為“TRANSOPTIC POWDER”)中，通常是在直徑約2.5cm、高約1.9cm的樹脂圓柱中。使用拋光機(jī)(從Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名稱為“ECOMET3”)利用傳統(tǒng)的拋光技術(shù)制備鑲樣部分。該樣品用金剛石輪拋光約3分鐘，再用45、30、15、9、3和1微米拋光膏每種拋光5分鐘。用一薄層金-鈀濺射該鑲嵌和拋光的樣品，并用掃描電鏡(購自JEOL，Peabody，MA的Model JSM 840A)觀察。使用樣品中看到的組織的典型背散射電子(BSE)數(shù)字照片按如下所述確定平均晶粒尺寸。對與劃過數(shù)字照片的單位長度隨機(jī)直線相交的晶粒數(shù)量(NL)計(jì)數(shù)，由此數(shù)量利用以下方程確定平均晶粒尺寸平均晶粒尺寸＝1.5/NLM式中，NL是與單位長度直線相交的晶粒數(shù)量，M是數(shù)字照片的放大倍數(shù)。
熱處理后材料的平均硬度可以按如下方式測定。將部分材料鑲在鑲樣樹脂(從Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名稱為“TRANSOPTIC POWDER”)中，通常是在直徑約2.5cm、高約1.9cm的樹脂圓柱中。使用拋光機(jī)(從Buehler，Lake Bluff，IL得到的商品名稱為“ECOMET3”)利用傳統(tǒng)的拋光技術(shù)制備鑲樣部分。樣品用金剛石輪拋光約3分鐘，再用45、30、15、9、3和1微米拋光膏每種拋光5分鐘。使用裝有維氏壓頭的傳統(tǒng)顯微硬度計(jì)(從日本東京Mitutoyo Corporation得到的商品名稱為“MITUTOYO MVK-VL”)在100克加壓載荷下測量顯微硬度。顯微硬度測量是根據(jù)ASTM TestMethod E384Test(Methods for Microhardness for Materials(1991))中說明的準(zhǔn)則進(jìn)行的。
熱處理后實(shí)施例1材料的平均硬度是17.5GPa，這是基于10個(gè)測量點(diǎn)的平均值。
實(shí)施例2按如上所述的實(shí)施例1制備實(shí)施例2，但不同之處在于位于輥之間的篩網(wǎng)寬30cm，長90cm，厚0.5mm，等邊三角形的底邊寬3mm。模具上的三角形孔彼此相距2mm，并相對彼此排成直線。得到的成形等邊三角形顆粒的底邊寬度略小于3mm。
按如上所述的實(shí)施例1，通過差熱分析(DTA)確定相組成(玻璃/非晶/晶體)。成形等邊三角形顆粒的DTA曲線，顯示在約856℃的溫度下存在吸熱過程，如同曲線中的向下變化表明的?？梢韵嘈?，此過程是由于玻璃材料的玻璃轉(zhuǎn)變(Tg)造成的。同一材料在約933℃的溫度下存在放熱過程，如同曲線中的尖峰表明的。可以相信，此過程是由于材料的結(jié)晶(Tx)造成的。因此，可以確定材料為玻璃態(tài)。
將成形的等邊三角形顆粒在電加熱爐中在1300℃熱處理1小時(shí)進(jìn)行結(jié)晶。使用光學(xué)顯微鏡觀察得到的熱處理后顆粒，發(fā)現(xiàn)其是不透明的(顆粒在熱處理之前是透明的)。據(jù)信熱處理后顆粒不透明是顆粒析晶的結(jié)果。
實(shí)施例3按如上所述的實(shí)施例1制備實(shí)施例3，但不同之處在于位于輥之間的篩網(wǎng)寬30cm，長90cm，厚0.6mm，孔的形狀是邊長2mm的正方形。模具上的正方形孔彼此相距1.5mm，并相對彼此排成直線。得到的正方形顆粒的邊長略小2mm。
按如上所述的實(shí)施例1，通過差熱分析(DTA)確定相組成(玻璃/非晶/晶體)。正方形顆粒的DTA曲線，在約855℃的溫度下存在吸熱過程，如同曲線中的向下變化表明的?？梢韵嘈?，此過程是由于玻璃材料的玻璃轉(zhuǎn)變(Tg)造成的。同一材料在約935℃的溫度下存在放熱過程，如同曲線中的尖峰表明的?？梢韵嘈?，此過程是由于材料的結(jié)晶(Tx)造成的。因此，可以確定材料為玻璃態(tài)。
將正方形顆粒在電加熱爐中在1300℃熱處理1小時(shí)進(jìn)行結(jié)晶。使用光學(xué)顯微鏡觀察該熱處理后顆粒，發(fā)現(xiàn)其是不透明的(顆粒在熱處理之前是透明的)。據(jù)信熱處理后顆粒不透明是至少一部分玻璃結(jié)晶的結(jié)果。
實(shí)施例4按如上所述的實(shí)施例1制備實(shí)施例4，但不同之處在于位于輥之間的篩網(wǎng)寬20cm，長90cm，厚0.6mm，孔的形狀是直徑2mm的圓形。模具上的圓形孔彼此相距2mm，并相對彼此排成直線。得到的圓形顆粒的直徑略小2mm。
按如上所述的實(shí)施例1，通過差熱分析(DTA)確定相組成(玻璃/非晶/晶體)。圓形顆粒的DTA曲線顯示，在約855℃的溫度下存在吸熱過程，如同曲線中的向下變化表明的?？梢韵嘈?，此過程是由于玻璃材料的玻璃轉(zhuǎn)變(Tg)造成的。同一材料在約933℃的溫度下存在放熱過程，如同曲線中的尖峰表明的?？梢韵嘈牛诉^程是由于材料的結(jié)晶(Tx)造成的。因此，可以確定材料為玻璃態(tài)。
將圓形顆粒在電加熱爐中在1300℃熱處理1小時(shí)進(jìn)行結(jié)晶。使用光學(xué)顯微鏡觀察該熱處理后顆粒，發(fā)現(xiàn)其是不透明的(顆粒在熱處理之前是透明的)。據(jù)信熱處理后顆粒不透明是至少一部分玻璃結(jié)晶的結(jié)果。
實(shí)施例5按如上所述的實(shí)施例1制備實(shí)施例5，但不同之處在于所用的50g混合粉原料是20.5g氧化鋁粉(從Alcoa Industrial Chemicals，Bauxite，AR得到，商品名稱為“A16SG”)，20.5g氧化釓粉(從Molycorp Inc.，Mountain Pass，CA得到)，以及9.0g氧化鋯粉(從Zirconia Sales，Inc.，Marietta，GA得到，商品名稱為“DK-2”)，并且位于輥之間的篩網(wǎng)寬20cm，長90cm，厚0.6mm，孔的形狀是邊長2mm的正方形。模具上的正方形孔彼此相距1.5mm，并相對彼此排成直線。得到的正方形顆粒的邊長略小2mm。
按如上所述的實(shí)施例1，通過差熱分析(DTA)確定相組成(玻璃/非晶/晶體)。正方形顆粒的DTA曲線顯示，在約895℃的溫度下存在吸熱過程，如同曲線中的向下變化表明的?？梢韵嘈?，此過程是由于玻璃材料的玻璃轉(zhuǎn)變(Tg)造成的。同一材料在約930℃的溫度下存在放熱過程，如同曲線中的尖峰表明的?？梢韵嘈?，此過程是由于材料的結(jié)晶(Tx)造成的。因此，可以確定材料為玻璃態(tài)。
將這些正方形顆粒在電加熱爐中在1300℃熱處理1小時(shí)進(jìn)行結(jié)晶。使用光學(xué)顯微鏡觀察該熱處理后顆粒，發(fā)現(xiàn)其是不透明的(顆粒在熱處理之前是透明的)。據(jù)信熱處理后顆粒不透明是至少一部分玻璃結(jié)晶的結(jié)果。
如同實(shí)施例1描述的(使用BSE圖像)，使用SEM，對此樣品進(jìn)行組織分析，未發(fā)現(xiàn)任何晶粒比200nm粗。
實(shí)施例6按如上所述的實(shí)施例1制備實(shí)施例6，但不同之處在于所用的50g混合粉原料是27.9g氧化鋁粉(從Alcoa Industrial Chemicals，Bauxite，AR得到，商品名稱為“A16SG”)，14.3g氧化釔粉(從H.C.Stark Newton，MA得到)，以及7.8g氧化鋯粉(從Zirconia Sales，Inc.，Marietta，GA得到，商品名稱為“DK-2”)，并且位于輥之間的篩網(wǎng)寬20cm，長90cm，厚0.6mm，孔的形狀是邊長2mm的正方形。模具上的正方形孔彼此相距1.5mm，并相對彼此排成直線。得到的正方形顆粒的邊長略小2mm。
按如上所述的實(shí)施例1，通過差熱分析(DTA)確定相組成(玻璃/非晶/晶體)。正方形顆粒的DTA曲線顯示，在約906℃的溫度下存在吸熱過程，如同曲線中的向下變化表明的?？梢韵嘈?，此過程是由于玻璃材料的玻璃轉(zhuǎn)變(Tg)造成的。同一材料在約934℃的溫度下存在放熱過程，如同曲線中的尖峰表明的?？梢韵嘈?，此過程是由于材料的結(jié)晶(Tx)造成的。因此，可以確定材料為玻璃態(tài)。
將正方形顆粒在電加熱爐中在1300℃熱處理1小時(shí)進(jìn)行結(jié)晶。使用光學(xué)顯微鏡觀察該熱處理后顆粒，發(fā)現(xiàn)其是不透明的(顆粒在熱處理之前是透明的)。據(jù)信熱處理后顆粒不透明是至少一部分玻璃結(jié)晶的結(jié)果。
實(shí)施例7按如上所述的實(shí)施例1制備實(shí)施例7，但不同之處在于模具是寬25cm、長50cm并刻有空腔的鎳基板，空腔是金字塔形空腔(1mm×1mm的正方形底面，高0.5mm)。圖11是得到的金字塔形板的掃描電鏡(SEM)數(shù)字照片。
將得到的凝固材料板輕微破碎，使板沿金字塔底面的側(cè)邊碎開，得到其正方形底面邊長約1mm、高約0.5mm的金字塔形顆粒。
按如上所述的實(shí)施例1，通過差熱分析(DTA)確定金字塔形顆粒的相組成(玻璃/非晶/晶體)。金字塔形顆粒的DTA曲線顯示，在約854℃的溫度下存在吸熱過程，如同曲線中的向下變化表明的。可以相信，此過程是由于玻璃材料的玻璃轉(zhuǎn)變(Tg)造成的。同一材料在約933℃的溫度下存在放熱過程，如同曲線中的尖峰表明的?？梢韵嘈?，此過程是由于材料的結(jié)晶(Tx)造成的。因此，可以確定材料為玻璃態(tài)。
將這些金字塔形顆粒在電加熱爐中在1300℃熱處理1小時(shí)進(jìn)行結(jié)晶。使用光學(xué)顯微鏡觀察該熱處理后顆粒，發(fā)現(xiàn)其是不透明的(顆粒在熱處理之前是透明的)。據(jù)信熱處理后顆粒不透明是至少一部分玻璃結(jié)晶的結(jié)果。
按上面實(shí)施例1所述測定熱處理后材料的均勻硬度，結(jié)果是每個(gè)17.5GPa。
在不偏離本發(fā)明范圍和精神的情況下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將清楚本發(fā)明的不同修改和變化。并且，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不過度地限于這里給出的說明性實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種制造陶瓷顆粒的方法，所述方法包括提供第一和第二基本相對的表面；提供具有至少一個(gè)顆?？谆蚩涨坏哪＞?；使熔體流到所述模具的至少一部分的所述至少一個(gè)顆?？谆蚩涨恢校霾Ａ垠w是以下(a)至(h)中的至少一種(a)包括Al2O3以及除Al2O3以外的第一金屬氧化物的熔體，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，該熔體含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；(b)包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物的熔體，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物以及第二金屬氧化物總計(jì)占熔體重量的至少80重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；(c)包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；(d)包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；(e)包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；(f)包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；(g)包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；或者(h)包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；使所述模具和熔體經(jīng)過處于壓力下的所述第一和第二基本相對的表面之間，從而使所述至少一個(gè)顆粒孔或空腔中的熔體處于壓力下；以及將所述至少一個(gè)顆粒孔或空腔中的熔體至少部分冷卻，以得到含有玻璃的陶瓷顆粒，所述玻璃包含以下(a)至(h)中之一(a)Al2O3以及除Al2O3以外的第一金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，該玻璃含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；(b)Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物以及第二金屬氧化物總計(jì)占玻璃重量的至少80重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；(c)REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％；(d)REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％；(e)REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；(f)REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；(g)REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；或者(h)REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一部分陶瓷顆粒是玻璃顆粒。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一和第二基本相對的表面是第一和第二輥的外表面。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述模具是環(huán)狀的薄板。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述模具圍繞一根軸線旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中至少一個(gè)顆?？谆蚩涨痪哂袕娜缦陆M中選擇的至少一種形狀三角形、正方形、矩形、立方形、圓形、圓柱形、半圓柱形、星形、月牙形、半圓形和金字塔形。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括對陶瓷顆粒進(jìn)行熱處理，將至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷顆粒。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，該熔體含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，該玻璃含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述熔體還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物，并且所述玻璃還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占熔體重量的至少80重量％，該熔體含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占玻璃重量的至少80重量％，該玻璃含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
14.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
15.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
16.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
17.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括對玻璃顆粒進(jìn)行熱處理，將至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷磨粒。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度為至少17GPa。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度為至少18GPa。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度為至少19GPa。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度為至少20GPa。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其中至少一部分加熱是利用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行的。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括將玻璃陶瓷磨粒分級，提供具有規(guī)定名義粒級的多個(gè)顆粒。
24.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括將有待被熱處理的玻璃顆粒分級，提供具有規(guī)定名義粒級的多個(gè)顆粒。
25.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括將至少一部分玻璃陶瓷磨粒結(jié)合到磨具中。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述磨具是結(jié)合磨具、無紡布磨具或涂附磨具。
27.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，該熔體含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，該玻璃含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述熔體還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物，并且所述玻璃還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物。
29.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占熔體重量的至少80重量％，該熔體含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占玻璃重量的至少80重量％，該玻璃含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
30.如權(quán)利要17所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
31.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
32.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
33.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
34.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
35.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
36.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述模具是環(huán)狀的薄板。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述模具圍繞一根軸線旋轉(zhuǎn)。
38.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，該熔體含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，該玻璃含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述熔體還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物，并且所述玻璃還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物。
40.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占熔體重量的至少80重量％，該熔體含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占玻璃重量的至少80重量％，該玻璃含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
41.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
42.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
43.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
44.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
45.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
46.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
47.一種制造陶瓷顆粒的方法，所述方法包括提供具有多個(gè)顆粒空腔的輥；使熔體流到至少一部分的所述多個(gè)顆粒空腔中，所述熔體包括(a)包括Al2O3以及除Al2O3以外的第一金屬氧化物的熔體，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，該熔體含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；(b)包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物的熔體，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物以及第二金屬氧化物總計(jì)占熔體重量的至少80重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；(c)包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；(d)包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；(e)包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；(f)包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；(g)包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；或者(h)包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；將所述顆?？涨恢械娜垠w至少部分冷卻，得到含有玻璃的陶瓷顆粒，所述玻璃包括以下(a)至(h)中之一(a)Al2O3以及除Al2O3以外的第一金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，，其中基于該玻璃的總重量，該玻璃含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；(b)Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物以及第二金屬氧化物總計(jì)占玻璃重量的至少80重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；(c)REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％；(d)Al2O3、REO或Y2O3的至少一種以及ZrO2或HfO2的至少一種，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％；(e)REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；(f)Al2O3、REO或Y2O3的至少一種以及ZrO2或HfO2的至少一種，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；(g)REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；或者(h)Al2O3、REO或Y2O3的至少一種以及ZrO2或HfO2的至少一種，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中至少一部分的所述陶瓷顆粒是玻璃顆粒。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，還包括將一個(gè)表面接觸空腔中的熔體，使空腔中的熔體處于壓力下。
50.如權(quán)利要求48所述的方法，其中所述顆?？涨痪哂袕娜缦陆M中選擇的至少一種形狀三角形、正方形、矩形、立方形、圓形、圓柱形、半圓柱形、星形、月牙形、半圓形和金字塔形。
51.如權(quán)利要求48所述的方法，還包括對所述玻璃顆粒進(jìn)行熱處理，以將至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷顆粒。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，該熔體含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，該玻璃含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其中所述熔體還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物，并且所述玻璃還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物。
54.如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占熔體重量的至少80重量％，該熔體含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占玻璃重量的至少80重量％，該玻璃含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
55.如權(quán)利要51所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
56.如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
57.如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
58.如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
59.如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
60.如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
61.如權(quán)利要求48所述的方法，還包括對所述玻璃顆粒進(jìn)行熱處理，以將至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷磨粒。
62.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度為至少17GPa。
63.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度為至少18GPa。
64.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度為至少19GPa。
65.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所述玻璃陶瓷磨粒的平均硬度為至少20GPa。
66.如權(quán)利要求61所述的方法，其中至少一部分加熱是利用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行的。
67.如權(quán)利要求61所述的方法，還包括將所述玻璃陶瓷磨粒分級，提供具有規(guī)定名義粒級的多個(gè)顆粒。
68.如權(quán)利要求61所述的方法，還包括將有待被熱處理的玻璃顆粒分級，以提供具有規(guī)定名義粒級的多個(gè)顆粒。
69.如權(quán)利要求61所述的方法，還包括將至少一部分的所述玻璃陶瓷磨粒結(jié)合到磨具中。
70.如權(quán)利要求69所述的方法，其中所述磨具是結(jié)合磨具、無紡布磨具或涂附磨具。
71.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，該熔體含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，該玻璃含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
72.如權(quán)利要求71所述的方法，其中所述熔體還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物，并且所述玻璃還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物。
73.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占熔體重量的至少80重量％，該熔體含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占玻璃重量的至少80重量％，該玻璃含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
74.如權(quán)利要61所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
75.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
76.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
77.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
78.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
79.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
80.如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，該熔體含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，該玻璃含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
81.如權(quán)利要求80所述的方法，其中所述熔體還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物，并且所述玻璃還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物。
82.如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占熔體重量的至少80重量％，該熔體含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占玻璃重量的至少80重量％，該玻璃含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
83.如權(quán)利要47所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
84.如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
85.如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
86.如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
87.如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
88.如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
89.一種制造陶瓷顆粒的方法，所述方法包括提供第一和第二基本相對的表面；提供具有至少一個(gè)顆粒孔或空腔的模具；使熔體流到所述模具的至少一部分的至少一個(gè)顆粒孔或空腔中；使所述模具和熔體經(jīng)過處于壓力下的所述第一和第二基本相對的表面之間，從而使所述至少一個(gè)顆?？谆蚩涨恢械娜垠w處于壓力下；將所述至少一個(gè)顆?？谆蚩涨恢械娜垠w至少部分冷卻，以得到含有玻璃的陶瓷顆粒；以及對陶瓷顆粒進(jìn)行熱處理，使至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷顆粒，其中玻璃陶瓷的平均硬度為至少13GPa。
90.如權(quán)利要求89所述的方法，其中至少一部分陶瓷顆粒是玻璃顆粒。
91.如權(quán)利要求90所述的方法，其中所述第一和第二基本相對的表面是第一和第二輥的外表面。
92.如權(quán)利要求90所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度為至少15GPa。
93.如權(quán)利要求92所述的方法，其中至少一個(gè)顆?？谆蚩涨痪哂袕娜缦陆M中選擇的至少一種形狀三角形、正方形、矩形、立方形、圓形、圓柱形、半圓柱形、星形、月牙形、半圓形和金字塔形。
94.如權(quán)利要求92所述的方法，還包括將所述玻璃陶瓷顆粒分級，提供具有規(guī)定名義粒級的多個(gè)顆粒。
95.如權(quán)利要求92所述的方法，還包括將有待被熱處理的玻璃顆粒分級，以提供具有規(guī)定名義粒級的多個(gè)顆粒。
96.如權(quán)利要求92所述的方法，還包括將至少一部分的所述玻璃陶瓷磨粒結(jié)合到磨具中。
97.如權(quán)利要求96所述的方法，其中所述磨具是結(jié)合磨具、無紡布磨具或涂附磨具。
98.如權(quán)利要求90所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度為至少17GPa。
99.如權(quán)利要求98所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，該熔體含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，該玻璃含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
100.如權(quán)利要求99所述的方法，其中所述熔體還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物，并且所述玻璃還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物。
101.如權(quán)利要求98所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占熔體重量的至少80重量％，該熔體含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占玻璃重量的至少80重量％，該玻璃含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
102.如權(quán)利要98所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
103.如權(quán)利要求98所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
104.如權(quán)利要求98所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
105.如權(quán)利要求98所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
106.如權(quán)利要求98所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
107.如權(quán)利要求98所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
108.如權(quán)利要求90所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度為至少18GPa。
109.如權(quán)利要求90所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度為至少19GPa。
110.如權(quán)利要求90所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度為至少20GPa。
111.一種制造陶瓷顆粒的方法，所述方法包括提供具有多個(gè)顆?？涨坏妮?；使熔體流到至少一部分的所述多個(gè)顆粒空腔中；將所述顆?？涨恢械娜垠w至少部分冷卻，得到含有玻璃的陶瓷顆粒；以及對陶瓷顆粒進(jìn)行熱處理，使至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷顆粒，其中玻璃陶瓷的平均硬度為至少13GPa。
112.如權(quán)利要求111所述的方法，其中至少一部分陶瓷顆粒是玻璃顆粒。
113.如權(quán)利要求112所述的方法，還包括將一個(gè)表面接觸空腔中的熔體，使空腔中的熔體處于壓力下。
114.如權(quán)利要求112所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度為至少15GPa。
115.如權(quán)利要求112所述的方法，其中所述顆?？涨痪哂袕娜缦陆M中選擇的至少一種形狀三角形、正方形、矩形、立方形、圓形、圓柱形、半圓柱形、星形、月牙形、半圓形和金字塔形。
116.如權(quán)利要求112所述的方法，還包括將所述玻璃陶瓷顆粒分級，以提供具有規(guī)定名義粒級的多個(gè)顆粒。
117.如權(quán)利要求112所述的方法，還包括將有待被熱處理的玻璃顆粒分級，以提供具有規(guī)定名義粒級的多個(gè)顆粒。
118.如權(quán)利要求112所述的方法，還包括將至少一部分的所述玻璃陶瓷磨粒結(jié)合到磨具中。
119.如權(quán)利要求118所述的方法，其中所述磨具是結(jié)合磨具、無紡布磨具或涂附磨具。
120.如權(quán)利要求112所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度為至少17GPa。
121.如權(quán)利要求120所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，該熔體含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，該玻璃含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
122.如權(quán)利要求121所述的方法，其中所述熔體還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物，并且所述玻璃還包括除Al2O3和第一金屬氧化物以外的不同的第三金屬氧化物。
123.如權(quán)利要求120所述的方法，其中所述熔體包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占熔體重量的至少80重量％，該熔體含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；并且所述玻璃包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物和第二金屬氧化物總計(jì)占玻璃重量的至少80重量％，該玻璃含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5。
124.如權(quán)利要120所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
125.如權(quán)利要求120所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％。
126.如權(quán)利要求120所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；并且所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
127.如權(quán)利要求120所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3。
128.如權(quán)利要求120所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
129.如權(quán)利要求120所述的方法，其中所述熔體包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；所述玻璃包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
130.如權(quán)利要求112所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度為至少18GPa。
131.如權(quán)利要求112所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度為至少19GPa。
132.如權(quán)利要求112所述的方法，其中所述玻璃陶瓷的平均硬度為至少20GPa。
133.一種制造陶瓷顆粒的方法，所述方法包括提供具有多個(gè)顆粒孔的輥，其中所述輥具有內(nèi)主表面和外主表面，并且所述顆粒孔在外主表面到內(nèi)主表面之間延伸；使熔體流到至少一部分的所述多個(gè)顆?？字?，所述熔體包括(a)包括Al2O3以及除Al2O3以外的第一金屬氧化物的熔體，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，該熔體含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；(b)包括Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物的熔體，所述Al2O3占該熔體總重量的至少35重量％，其中基于該熔體的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物以及第二金屬氧化物總計(jì)占熔體重量的至少80重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；(c)包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；(d)包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少80重量％；(e)包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；(f)包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；(g)包括REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；或者(h)包括REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3的熔體，其中基于該熔體的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占該熔體的至少60重量％，并且該熔體含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；至少部分冷卻顆粒孔中的熔體，得到含有玻璃的陶瓷顆粒，所述玻璃包括以下(a)至(h)中之一(a)Al2O3以及除Al2O3以外的第一金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，，其中基于該玻璃的總重量，該玻璃含有總計(jì)不超過10重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；(b)Al2O3、除Al2O3以外的第一金屬氧化物以及除Al2O3以外的不同的第二金屬氧化物，所述Al2O3占該玻璃總重量的至少35重量％，其中基于該玻璃的總重量，Al2O3、第一金屬氧化物以及第二金屬氧化物總計(jì)占玻璃重量的至少80重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過20重量％的As2O3、B2O3、GeO2、P2O5、SiO2、TeO2和V2O5；(c)REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REOP或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％；(d)REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少80重量％；(e)REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；(f)REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有不超過20重量％的SiO2以及不超過20重量％的B2O3；(g)REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，所述REO或Y2O3的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5；或者(h)REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3，其中基于該玻璃的總重量，REO或Y2O3的至少一種、ZrO2或HfO2的至少一種以及Al2O3總計(jì)占玻璃的至少60重量％，并且所述玻璃含有總計(jì)不超過40重量％的SiO2、B2O3和P2O5。
134.如權(quán)利要求133所述的方法，其中所述熔體從輥的外主表面流入所述顆?？?，從而使得熔體朝所述輥的內(nèi)主表面流動(dòng)。
135.如權(quán)利要求125所述的方法，其中至少一部分陶瓷顆粒是玻璃顆粒。
136.一種制造陶瓷顆粒的方法，所述方法包括提供具有多個(gè)顆粒孔的輥，其中所述輥具有內(nèi)主表面和外主表面，并且所述顆粒孔在外主表面到內(nèi)主表面之間延伸；使熔體流到至少一部分的所述多個(gè)顆?？字?；將所述顆?？字械娜垠w至少部分冷卻，得到含有玻璃的陶瓷顆粒；以及將所述陶瓷顆粒進(jìn)行熱處理，使至少一部分玻璃轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷顆粒，其中玻璃陶瓷的平均硬度為至少13GPa。
137.如權(quán)利要求136所述的方法，其中所述熔體從輥的外主表面流入所述顆?？?，從而使得熔體朝所述輥的內(nèi)主表面流動(dòng)。
138.如權(quán)利要求136所述的方法，其中至少一部分陶瓷顆粒是玻璃顆粒。
全文摘要
制造陶瓷顆粒的方法。根據(jù)本發(fā)明制造的陶瓷顆粒的實(shí)施例作為磨粒特別有用。
文檔編號C03C12/00GK1745042SQ200380109515
公開日2006年3月8日 申請日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月5日
發(fā)明者阿合麥特·西利卡亞, 托馬斯·J·安德森 申請人:3M創(chuàng)新有限公司