專利名稱：：粘合的磨料物品和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本披露是針對粘合的磨料物品并且特別地是針對具有結(jié)晶粘合基質(zhì)的粘合的磨料物品。
背景技術(shù)：
：磨料一般被用在多種機(jī)加工操作中，范圍從精拋光至大批材料的切除以及切削。例如，由疏^^顆粒組成的自由磨料-陂用在拋光應(yīng)用的懸浮液中，如在半導(dǎo)體工業(yè)中的化學(xué)才兒械拋光(CMP)?？商娲?，磨料可以是處于被固定的磨料物品的形式，如粘合的以及涂敷的磨料，這可以包括如研磨砂輪、帶、滾輪、盤以及類似物。固定磨料一般不同于自由磨料之處在于固定磨料利用在材料基質(zhì)內(nèi)的磨料顆?；蛏暗[，該材料基質(zhì)固定了這些磨料顆粒的彼此相對的位置。普通的固定磨料砂礫可以包括氧化鋁、碳化硅、不同礦物如石榴石、以及超級磨料如金剛石和立方氮化硼(cBN)。特別提及粘合的磨料物品，這些磨料砂礫在一種粘合材料中彼此相對被固定。雖然可以使用多種不同的粘合材料，但是常用的是玻璃化的粘合材料，如非晶相玻璃材料。然而，常規(guī)的粘合磨料(例如，具有玻璃化粘合的氧化鋁、碳化硅、金剛石、以及立方氮化硼)的性能特性受到該粘合的特性以及這些磨料顆粒的成分的限制。值得注意的是，在粘合基質(zhì)與磨料顆粒之間的粘合可能是不夠充分的，這樣在研磨過程中這些磨料顆粒很容易從該粘合基質(zhì)中脫離，減小了研磨或拋光過程的有效性。工業(yè)界繼續(xù)需要具有改進(jìn)的特性的粘合的磨料。所感興趣的特性包括機(jī)械穩(wěn)定性、強(qiáng)度、可操作壽命、以及改進(jìn)的研磨性能。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)一個(gè)第一實(shí)施方案，提供了一種粘合的磨料物品，該磨料物品包括磨料顆粒，這些磨料顆粒包括在由一種硅酸鹽制成的一個(gè)粘合基質(zhì)內(nèi)的立方氮化硼。該粘合的磨料還包括一種反應(yīng)產(chǎn)物，該反應(yīng)產(chǎn)物位于在這些磨料顆粒與包括一種過渡金屬氮化物的粘合基質(zhì)之間的界面處。根據(jù)一個(gè)第二實(shí)施方案，提供了制造粘合的磨料的一種方法，該方法包括提供由一種過渡金屬氧化物制成的玻璃粉。該方法進(jìn)一步包括使該玻璃粉與具有立方氮化硼的磨料顆粒相結(jié)合并且使該玻璃粉和磨料顆粒成型以形成一個(gè)生坯物品。該方法進(jìn)一步包括在一個(gè)轉(zhuǎn)變溫度下燒結(jié)該生坯物品以形成處于玻璃質(zhì)粘合基質(zhì)中的磨料顆粒，這樣在該轉(zhuǎn)變溫度下，該過渡金屬氧化物在這些磨料顆粒與該玻璃質(zhì)粘合基質(zhì)的界面處轉(zhuǎn)變成一種過渡金屬氮化物。通過參見附圖可以更好的理解本披露，并且使其許多特征和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言變得清楚。圖1是展示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案形成一種粘合的磨料物品的過程的流程圖。圖2a是展示根據(jù)在此的實(shí)施方案形成的粘合的磨料物品的一部分的圖像。圖2b是展示根據(jù)常規(guī)技術(shù)形成的粘合的磨料物品的一部分的圖像。圖3是展示根據(jù)在此的實(shí)施方案形成的粘合的磨料物品與對比樣品的彈性模量(MOE)對比的圖表。圖4是展示根據(jù)在此的實(shí)施方案形成的粘合的磨料物品與對比樣品的斷裂模量(MOR)對比的圖表。圖5是展示根據(jù)在此的實(shí)施方案形成的粘合的磨料物品與對比樣品的硬度對比的圖表。在不同附圖中使用相同的參見符號表明相似的或相同的事項(xiàng)。具體實(shí)施例方式參見圖1,提供了一張流程圖以展示一個(gè)過程，通過該過程形成了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案一種粘合的磨料。該過程是通過提供包括一種過渡金屬氧化物反應(yīng)物的玻璃粉在步驟101開始的。該粉末總體上是玻璃狀的(非晶相的)，這樣不小于約80vol。/。的玻璃是非晶相的。根據(jù)一個(gè)具體的實(shí)施方案，該玻璃粉可以包括更大含量的非晶相，如不小于約90vol°/。、或甚至不小于約95voP/。的非晶相?？傮w上講，可以通過混合適當(dāng)比例的原料并且將原料混合物熔融以〗更在高溫下形成一種玻璃來完成玻璃4分的形成。在玻璃的充分熔融并且混合之后，可以將該玻璃冷卻(驟冷)并且4分碎成4分末?？傮w上講，該玻璃粉可以被進(jìn)一步加工，如通過研磨加工以提供具有適合的粒度分布的玻璃粉。典型地，該玻璃粉具有不大于約100微米的平均粒度。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，該玻璃粉具有不大于75微米的平均粒度，如不大于約50微米、或甚至不大于約10微米。然而，該玻璃粉的平均粒度典型地是在約5.0微米與約75微米之間的范圍內(nèi)。該玻璃粉的組合物可以使用式aM20bMO-cM203-dM02-eM205描述。如該式所表示的，該玻璃^=分組合物可以包括多種金屬氧化物、并且具體是不止一種金屬氧化物，這樣這些氧化物作為一種復(fù)合氧化物材料共同存在。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，該玻璃粉包括具有一價(jià)陽離子(M1+)金屬氧化物，如那些由通式M20表示的金屬氧化物。由M20表示的適合的金屬氧化物構(gòu)成可以包括如020、Na20、K20、以及Cs20的化合物。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，并且如在該通式中提供的，該玻璃粉可以包括其他金屬氧化物。具體地，該玻璃粉可以包括具有二價(jià)陽離子(M2+)的金屬氧化物，如由通式MO表示的那些金屬氧化物。由MO表示的適當(dāng)?shù)慕饘傺趸飿?gòu)成可以包括如MgO、CaO、SrO、BaO、以及ZnO的化合物。另外，該玻璃粉可以包括具有三價(jià)陽離子(M3+)的金屬氧化物，特別地由通式M203表示的那些金屬氧化物。由]^203表示的適合的金屬氧化物構(gòu)成可以包括如A1203、B203、Y203、Fe203、Bi203、以及1^203的化合物。值得注意的是，按照以上通式中所表明，該玻璃粉可以包括具有M"價(jià)態(tài)的陽離子、如由M02表示的金屬氧化物。特別適合的M02構(gòu)成包括Si02、Zr02、以及Ti02。另外，該玻璃粉可以包括具有MS+價(jià)態(tài)陽離子的金屬氧化物，特別是那些由通式M20s表示的金屬氧化物。由M20s表示的適合的金屬氧化物構(gòu)成可以包括如V205、以及Nb205的化合物。另外關(guān)于由通式aM2ObMO-cM2OrdM02-eM205表示的玻璃粉組合物，提供了系數(shù)(a、b、c、d、以及e)以表明每種不同類型的可以存在于該玻璃粉中的金屬氧化物(M20、MO、M203、M02、以及M205)的量(以mol%)。這樣，系數(shù)"a"—般表示在該玻璃粉中的M20金屬氧化物的總量。在該玻璃粉中的M20金屬氧化物的總量(摩爾分?jǐn)?shù))總體上是在約0.30SaS0之間的范圍內(nèi)。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，在該玻璃粉中的M20金屬氧化物的量是在約0.15SaS0之間的范圍內(nèi)，并且更具體是在約0.10Sa《0的范圍內(nèi)。關(guān)于包含二價(jià)陽離子M"的MO金屬化合物的存在，此類化合物的總量(摩爾分?jǐn)?shù))可以由系數(shù)"b，，定義?？傮w上講，在玻璃粉中的MO金屬氧化物的總量是在約0.60SbS0之間的范圍內(nèi)。根據(jù)一個(gè)具體的實(shí)施方案，MO金屬氧化物的量是在約0.45SbS0之間的范圍內(nèi)，并且更具體是在約0.35SbS0.15之間的范圍內(nèi)。另外，在該玻璃粉中包含三價(jià)陽離子M"的M203金屬氧化物的量是由系數(shù)"c"表示的。這樣，M203氧化物的總量(摩爾分?jǐn)?shù))總體上是在約0.602cS0之間的范圍內(nèi)。根據(jù)一個(gè)具體的實(shí)施方案，在該玻璃粉中的M203金屬氧化物的量是在約0.402cS0之間的范圍內(nèi)，并且更具體是在約0.30ScS0.10之間的范圍內(nèi)。如在通式aM20-bMO-cM203-dM02-eM205中所描述的，包含M"陽離子的M02金屬氧化物的量是由系數(shù)"d"表示的。總體上講，在該玻璃粉中的M02氧化物的總量(摩爾分?jǐn)?shù))是在約0.80Sd^0.20之間的范圍內(nèi)。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，在該玻璃粉中的M02金屬氧化物的量是在約0.75SdS0.30之間的范圍內(nèi)，并且更具體是在約0.60SdS0.40之間的范圍內(nèi)。如在通式aM20-bMO-cM2OrdM02-eM205中所描述的，包含M"陽離子的M20s金屬氧化物的存在是由系數(shù)"e"表示的?？傮w上講，在該玻璃粉中的M205金屬氧化物的總量(摩爾分?jǐn)?shù))是在約0.20SdS0之間的范圍內(nèi)。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，在該玻璃粉中的M20s金屬氧化物的量是在約0.15Sd^0之間的范圍內(nèi)，并且更具體是在約0.100.01之間的范圍內(nèi)。關(guān)于M02金屬氧化物以及如以上所描述的，一種特別適合的M02金屬氧化物是氧化硅(Si02),這樣該玻璃粉是一種基于硅酸鹽的組合物。特別對于在該玻璃粉中僅存的氧化硅來說，典型地該玻璃粉包括不大于約80mol。/。的氧化硅。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該玻璃粉包括不大于約70mol%、或甚至不大于約60mol。/。的氧化硅。再者，在多個(gè)具體實(shí)施方案中，該玻璃粉中的氧化硅的量是不小于約20mol%。這樣，在該玻璃粉中的氧化硅的量一般是在約30mol。/。與約70mol。/。之間的范圍內(nèi)，并且具體是在約40mol。/。與約60mol。/。之間的范圍內(nèi)。特別就其他金屬氧化物來說，該玻璃粉的某些組合物特別地在氧化硅之外還包括氧化鋁(A1203)，這樣使該玻璃粉是一種硅酸鋁。這樣，就使用氧化鋁的實(shí)施方案來說，一般該玻璃粉包括不大于約60mol°/a々Al203。在其他實(shí)施方案中，該玻璃粉能以更少的量包括氧化鋁，如不大于約50mol%,或甚至不大于約40mo1。/。。典型地，該玻璃粉結(jié)合的氧化鋁是在約5.0mol%至約40mol。/。之間的范圍內(nèi)、并且具體是在約10mol。/o與約30mol。/。之間的范圍內(nèi)。9根據(jù)其他的實(shí)施方案，該玻璃粉具體是在氧化硅之外，并且更具體是氧化硅和氧化鋁之外還包括氧化4美(MgO)和氧化鋰(Li20)中的至少一種。這樣，在該玻璃^=分中的氧化4^的量總體上不大于約45mol%,例如不大于40mol%，或甚至不大于35mol%。典型地，具有氧化鎂的該玻璃粉組合物利用的量是在約5.0mol。/。和約40mol。/。之間的范圍內(nèi)、并且具體是在約15mol%和約35mol。/。之間的范圍內(nèi)。含鎂的硅酸鋁玻璃可以被稱做具有硅酸鎂鋁組合物的MAS玻璃。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該玻璃粉具體是在氧化硅之外、并且更具體是在氧化鋁和氧化硅之外還包括氧化鋰。這樣，在該玻璃粉中的氧化鋰的量總體上是不大于約45mol%，如不大于30moP/。，或甚至不大于20mol%。典型地，具有氧化鋰的該玻璃粉組合物利用的量是在約1.0mol。/。與約20mol。/o之間的范圍內(nèi)、并且具體是在約5.0mol。/。和約15mol。/。之間的范圍內(nèi)。含鋰的硅酸鋁玻璃可以被稱啦文具有硅酸鋰鋁組合物的LAS玻璃。在其他實(shí)施方案中，該玻璃粉具體是在氧化硅之外、并且在一些實(shí)施方案中除包含氧化鋁和氧化硅的體系之外還可以包括一定含量的氧化鋇(BaO)。這樣，在該玻璃粉中的氧化鋇的量總體上是不大于約45mo10/。，如不大于30moP/。，或甚至不大于20mo1。/。。典型地，具有氧化鋇的玻璃粉組合物利用的量是在約0.1moP/。與約20mol。/。之間的范圍內(nèi)、并且更具體是在約1.0mol。/o與約10moP/o之間的范圍內(nèi)。含鋇的硅酸鋁玻璃可以被稱做具有硅酸鋇鋁組合物的BAS玻璃。在其他實(shí)施方案中，該玻璃粉包括一定量的氧化鈣(CaO)，如在含氧化硅的玻璃粉之外，并且在具體實(shí)施方案中，在含氧化鋁和氧化硅的玻璃粉中。這樣，在該玻璃粉中的氧化鈣的量總體上是不大于約45mo1。/。，如不大于30mo1。/。，或甚至不大于20mo1。/。。典型地，具有氧化鈣的該玻璃粉組合物利用的量是在約0.5mol。/。與約20moP/。之間的范圍內(nèi)、并且具體是在約1.0mol。/。與約10mol。/。之間的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，氧化鈣存在于利用以上提及的其他金屬氧化物的體系中，值得注意的是在與MAS或BAS玻璃的組合之中。這樣，氧化鈣可以形成一種復(fù)合氧化物，例如硅酸鈣鎂鋁(CMAS)或硅酸鉤鋇4美鋁(CBAS)。如以上描述的，該玻璃組合物可以包括其他金屬氧化物。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，該玻璃粉組合物包括氧化硼(B203)。總體上講，在該玻璃粉中的氧化硼的量是不大于約45mol%，如不大于30mol%，或甚至不大于20mol%。典型地，具有氧化硼的該玻璃粉組合物利用的量是在約0.5moP/。與約20mol。/。之間的范圍內(nèi)、并且具體是在約2.0mol。/o與約10mol。/。之間的范圍內(nèi)。具體就在該玻璃4分中的過渡金屬氧化物反應(yīng)物來說，如在此使用的，術(shù)語"過渡金屬氧化物反應(yīng)物"是指選定的一組過渡金屬氧化物，這些過渡金屬氧化物被提供在該玻璃粉中并且在燒結(jié)該粘合的磨料過程中發(fā)生反應(yīng)以形成一種金屬氮化物。因此，適合的過渡金屬氧化物反應(yīng)物包括Ti02、Cr203、V2Os、Zr02、和！％205以及它們的多種組合或復(fù)合氧化物。雖然以上"^兌明已經(jīng)指出了存在的屬類的氧化物如MO、M20、M203、M2Os、以及M02,但是以下說明是具體針對存在的如以上描述的在此用作過渡金屬氧化物反應(yīng)物的那些金屬氧化物?？傮w上講，在該玻璃粉中的過渡金屬氧化物反應(yīng)物的總量是不大于約25mol%。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，在該玻璃粉中的過渡金屬反應(yīng)物的總量可以是更少的，如不大于約20mol%，如不大于約15moP/。，或甚至不大于約10mol%。典型地，這些過渡金屬氧化物反應(yīng)物的總量是在約1.0mol。/。與約20mol。/。之間的范圍內(nèi)，并且具體是在約2.0mol。/。與約15mol。/o之間的范圍內(nèi)。具體就過渡金屬氧化物反應(yīng)物Ti02來說，在其他氧化物之外還可以存在這種反應(yīng)物，具體是在氧化硅之外，并且具體是在氧化鋁和氧化硅之外?？傮w上講，該玻璃粉包含不大于約20mol。/。的量的氧化鈦。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該玻璃粉包括不大于15mol。/o的Ti02。典型地，具有過渡金屬氧化物反應(yīng)物Ti02的玻璃粉組合物利用的量是在約1.0mol。/。與約15mol。/。之間的范圍內(nèi)，并且更具體是在約2.0mol。/o與約10mol。/。之間的范圍內(nèi)。具體就過渡金屬氧化物反應(yīng)物0203來說，在其他氧化物之外還可以存在這種反應(yīng)物，具體是在氧化硅之外，并且具體是在氧化鋁和氧化硅之外?？傮w上講，在該玻璃粉中的氧化鉻的量是不大于約20mol%。再者，該玻璃粉可以包括更少的量，如不大于15mol。/。的Cr203。典型地，具有過渡金屬氧化物反應(yīng)物Cr203的玻璃粉組合物利用的量是在約1.0mol。/。與約15mol%之間的范圍內(nèi)，并且更具體是在約2.0mol。/。與約10mol。/o之間的范圍內(nèi)。具體就過渡金屬氧化物反應(yīng)物V20s來說，總體上在其他氧化物之外還可以存在這種反應(yīng)物，具體是在氧化硅之外，并且具體是在氧化鋁和氧化硅之外?？傮w上講，該玻璃粉包括不大于約20moP/。的V205。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該玻璃粉包括不大于15mol。/。的V205。典型地，過渡金屬氧化物反應(yīng)物V205利用的量是在約1.0mol。/o與約15moP/。之間的范圍內(nèi)，并且更具體是在約2.0mol。/o與約10mol。/o之間的范圍內(nèi)。具體就存在的Zr02來說，在其他氧化物之外還可以存在這種反應(yīng)物，具體是在氧化硅之外，并且具體是在氧化鋁和氧化硅之外。作為在該玻璃粉中的一種過渡金屬氧化物反應(yīng)物，總體上講，該玻璃粉包含不大于約20mol%的Zr02。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該玻璃粉包括不大于15mol°/W々Zr02。典ii型地，過渡金屬氧化物反應(yīng)物Zr02存在的量是在約1.0mol。/。與約15mol%之間的范圍內(nèi)，并且更具體是在約2.0mol。/。與約10mol。/o之間的范圍內(nèi)。具體就過渡金屬氧化物反應(yīng)物Nb20s來說，在其他氧化物之外還可以存在這種反應(yīng)物，具體是在氧化硅之外，并且具體是在氧化鋁和氧化硅之外?？傮w上講，該玻璃粉包含不大于約20mol。/o的量的Nb205。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該玻璃粉包括不大于15moP/。的Nb205。典型地，具有過渡金屬氧化物反應(yīng)物Nb205的玻璃粉組合物利用的量是在約1.0mol。/。與約15mol。/。之間的范圍內(nèi)，并且更具體是在約2.0mol。/o與約10mol。/o之間的范圍內(nèi)。在步驟101提供該玻璃粉之后，該過程在步-驟103通過4吏該玻璃4分與包括立方氮化硼的磨料顆粒結(jié)合以形成一種混合物而繼續(xù)。就該混合物的構(gòu)成來說，總體上該混合物包括不小于約25vol。/。的磨料顆粒。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，該混合物包括不小于約40voP/。的磨料顆粒，如不小于約45vo10/。，或甚至不小于約50vol。/。的磨料顆粒。再者，磨料顆粒的量被限制為使該混合物總體上包括不大于約60vol。/。的磨料顆粒。具體地講，在該混合物中的磨料顆粒一般存在的量是在約30vol。/。與約60vol。/。之間的范圍內(nèi)。就這些磨料顆粒來說，這些磨料顆粒包括硬的磨料材料，并且特別地包括如立方氮化硼的超級磨料材料。再者，根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，這些磨料顆粒包括立方氮化硼，并且更具體地，這些磨料顆粒基本上是由立方氮化硼構(gòu)成的。在某些實(shí)施方案中，一定百分比的磨料顆粒(這些磨料顆?？傮w上原本是立方氮化硼)可以被替代磨料顆粒代替，如氧化鋁、碳化硅、碳化硼、碳化鴒、以及硅酸鋯。這樣，替代磨料顆粒的量總體上是不大于總磨料顆粒的約40vo1。/。，如不大于約25vo1。/。，或甚至不大于約10vol%。這些磨料顆?？傮w上具有不大于約500微米的平均粒度。具體地講，這些磨料顆粒的平均粒度是不大于約200微米，或甚至不大約100微米?？傮w上講，該平均粒度是在約1.0微米與約250微米之間的范圍內(nèi)，并且具體是在約35微米與約180微米之間的范圍內(nèi)。就在該混合物中與這些磨料顆粒結(jié)合的玻璃粉的量來說，該混合物可以包括不小于約10vol。/。的玻璃粉，如不小于約15vol。/。的玻璃粉。再者，玻璃粉的量被限制為使該混合物包括不大于約60voP/。的玻璃粉，如不大于約50vol。/。的玻璃粉，或甚至不大于約400vol。/。的玻璃粉。具體地講，該混合物總體上包括在約10vol。/。與約30voP/。之間范圍內(nèi)的玻璃粉的量。該混合法可以包括一個(gè)干混法或一個(gè)濕混法。具體地講，該混合法包括一種濕混法，這樣加入了至少一種液體以促進(jìn)該玻璃粉和磨料顆粒的混合。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，該液體是水。在此類實(shí)施方案中，以適合于促進(jìn)充分混合的量值加入水，并且使該混合物一般包含至少約6.0vol。/。的水，如至少約10vo1。/。。再者，該混合物一般包括不大于約20vol。/o的水，如不大于約15vol。/。的水。J一、、曰&*1""^~，、'丄t+h、、^A"^M』__^^rfe士P入^，1;4乂JrLJ4tJ云kl:人，ilA及/tD"口-^l;^/MkAtdj力tr^rT^"J、f力yU，<>^—vn々CT口—。,t、Y十、丄>7|,卞發(fā)矛l5^^T'J疋一種有機(jī)材料。適合的粘合劑材料可以包括有機(jī)材料，這些有機(jī)材料含有乙二醇(例如聚乙二醇)、糊精、樹脂、膠、或醇(例如聚乙烯醇)、或它們的組合。總體上講，該混合物包括不大于約15volQ/。的一種粘合劑，如不大于約10vo1。/。。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，提供在該混合物中的粘合劑是在約2.0voiy。與約10vol。/。之間的范圍內(nèi)。另外就其他添加劑來說，該混合物可以包括成孔物或一種孔誘發(fā)材料，以促進(jìn)形成一種多孔的最終粘合的磨料結(jié)構(gòu)。因此，成孔物總體上包括無機(jī)的或有機(jī)的材料。典型地適合的有機(jī)材料可以包括聚乙烯基丁酸酯、聚氯乙烯、蠟(例如，聚乙烯蠟)、植物種子、植物外殼、二戊基磺基琥珀酸鈉(sodiumdiamylsulfosucanate)、曱基乙基酮、萘、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸酯聚合物類、對二氯苯、以及它們的組合。典型地是以微粒的形式來提供此類成孔物，這樣當(dāng)加熱時(shí)該微粒材料被氣化并且留下了孔。因此，該成孔物具有不大于約0.5mm的平均樣i粒大小，或甚至不大于約0.05mm。此外，適合的無機(jī)材料可以包括無機(jī)材料的珠粒，具體是如玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷、或它們的組合的一類材料的空心球。典型地，提供在該混合物中的成孔物的量是不大于約35vol%。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該混合物包括不大于約30vol。/。的成孔物，如不大于約20vol%,或甚至不大于約15vol。/。的成孔物。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，該混合物包括的成孔物的量是在約1.0vol。/。與約35vol。/。之間的范圍內(nèi)，并且更具體是在約5.0voP/。與約25vol。/。之間的范圍內(nèi)。此外，應(yīng)認(rèn)識到該混合物可以包括"天然孔隙率"或在磨料顆粒、玻璃粉、以及其他添加劑的混合物的塊體中存在空泡或孔。因此，取決于成型技術(shù)，這種天然孔隙率可以保留在最終粘合的磨料物品中。這樣，在多個(gè)具體實(shí)施方案中，可以不使用成孔物，而可以利用在該混合物中的天然孔隙率，并且通過成型以及燒結(jié)過程來保留該天然孔隙率以形成具有希望量的孔隙率的最終粘合的磨料物品。總體上講，該混合物的天然孔隙率是不大于約40vol%。盡管在一些具體實(shí)施方案中，該混合物中的天然孔隙率是更小的，如不大于約25vol。/Q,或不大于約15vo1。/。?？傮w上講，在該混合物中的天然孔隙率的量是在約5.0vol。/o與約25vol。/o之間的范圍內(nèi)。雖然該混合步驟可以包括混合玻璃粉、磨料顆粒以及其他以上描述的組合物，但是根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，可以首先在水中混合該粘合劑和這些磨料顆粒。然后，可以將具有添加的組合物(即，磨料顆粒和粘合劑)的水與玻璃粉、以及成孔物(若存在的話)結(jié)合?！鯯T、/mrSl1"/r止nift，ro、l々tJ^t;*,1畫',\k田S.L'二.、曰人_V—.、+iVHT,入々、n^j丄,4^_義鄰丄WJn""又響，刀-巧潔-^rpf只，乂"匕'er-^/口,p及刀/^T4^:y驟105繼續(xù)通過使混合物成型來形成一種生坯物品。該混合物到一種生坯物品的成型可以包括成型過程，該過程給予該生坯物品所希望的最終輪廓或基本上是所希望的最終輪廓。如在此使用的，術(shù)語"生坯物品"是指尚未完全燒結(jié)的坯料。因此，成型過程可以包括的過程如鑄造、模制、擠壓、以及壓制、或它們的組合。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該成型過程是一種模制過程。在于步驟105形成生坯物品之后，該過程在步驟107繼續(xù)并且包括預(yù)燒該生坯物品?？傮w上講，該預(yù)燒步驟包括加熱該生坯物品，以促進(jìn)揮發(fā)物(例如，水和/或有機(jī)材料或成孔物)的氣化。這樣，加熱該混合物總體上包括加熱至大于約室溫(22°C)的溫度。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該預(yù)燒過程包括將該生坯物品加熱至不小于約100。C的溫度，如不小于約200。C，或甚至不小于約300。C。才艮據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，加熱是在約22。C與約850。C之間的溫度下完成的。在步驟107預(yù)燒該生坯物品之后，該過程在步驟109繼續(xù)，這是通過在轉(zhuǎn)變溫度下燒結(jié)該生坯物品以形成在粘合基質(zhì)中包括磨料顆粒的粘合的磨料顆粒以及在這些磨料顆粒與該粘合基質(zhì)的界面處的一種反應(yīng)產(chǎn)物過渡金屬氮化物?？傮w上講，該轉(zhuǎn)變溫度是這樣的一個(gè)溫度，它足以將存在于玻璃粉中的一個(gè)實(shí)質(zhì)性部分的過渡金屬氧化物反應(yīng)物轉(zhuǎn)變成一種過渡金屬氮化物。因此，該轉(zhuǎn)變溫度一般不小于約800。C。其他實(shí)施方案使用更高的轉(zhuǎn)變溫度，如不小于約1000。C，或不小于約1200。C,或甚至不小于約1300。C。該轉(zhuǎn)變溫度總體上是在約1000。C與約1800。C之間的范圍內(nèi)，并且具體是在約1100。C與約1500。C之間的范圍內(nèi)。燒結(jié)總體上是在一個(gè)受控氣氛中進(jìn)行的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，如受控氣氛可以包括一個(gè)非氧化的氣氛。非氧化氣氛的實(shí)例可以包括惰性氣氛，如使用一種稀有氣體的氣氛。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該氣氛由氮?dú)?，如不小于約90vol。/。的氮?dú)鈽?gòu)成。其他實(shí)施方案使用更大濃度的氮?dú)?，如不小于約95vo1。/0,或甚至不小于99.99vol%,這樣該氣氛基本上是由氮?dú)鈽?gòu)成的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在氮?dú)鈿夥罩械臒Y(jié)過程開始于最初抽空環(huán)境大氣至不大于約0.05巴的一個(gè)降低的壓力。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，重復(fù)這個(gè)過程以使燒結(jié)室被多次抽空。在抽空之后，該燒結(jié)室可以用無氧氮?dú)鈦泶祾?。進(jìn)一步就該燒結(jié)過程來說，如該過程進(jìn)行了一個(gè)特定持續(xù)時(shí)間段?？傮w上講，燒結(jié)進(jìn)行了不小于約IO分鐘的持續(xù)時(shí)間段。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，在燒結(jié)溫度下進(jìn)行燒結(jié)的持續(xù)時(shí)間是例如不小于約60分鐘、或甚至不小于約240分鐘。典型地，燒結(jié)進(jìn)行約20分鐘與約4小時(shí)之間、并且具體是在約30分鐘與約2小時(shí)之間的一個(gè)持續(xù)時(shí)間段。另外，在轉(zhuǎn)變溫度下的燒結(jié)過程中，該粘合基質(zhì)總體上具有高含量的非晶相，如不小于約50vol。/。的非晶質(zhì)。更典型地，該粘合基質(zhì)具有更高含量的非晶相，如不小于約60vo1。/。，或不小于約70vo1。/。，或甚至不小于約80vol%。高含量的非晶相促進(jìn)了在這些磨料顆粒與粘合基質(zhì)的界面處的過渡金屬氧化物反應(yīng)物向過渡金屬氮化物的轉(zhuǎn)化。在步驟步驟109的燒結(jié)之后，粘合的磨料可以在步驟111經(jīng)歷進(jìn)一步的可任選的處理，這包括冷卻操作以形成具有多晶陶資相的粘合基質(zhì)。例如，粘合的磨料可以經(jīng)歷一種受控制的冷卻和可任選的受控制的結(jié)晶作用以促進(jìn)粘合基質(zhì)材料的結(jié)晶。在此類操作中，總體上從該燒結(jié)溫度的冷卻速率是不大于約50°C/min。其他實(shí)施方案可以使用更低的斜坡速率，如不大于約40。C/min，或甚至不大于約30。C/min。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，冷卻是以不大于約20°C/min的速率下進(jìn)行的。另外，受控的冷卻和結(jié)晶過程可以包括一個(gè)保持過程，其中將粘合的磨料物品保持在高于該粘合基質(zhì)材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的結(jié)晶溫度下。典型地，該粘合的磨料物品可以被冷卻至不小于高于Tg約100。C的一個(gè)溫度下，如不小于高于Tg約200°C，或甚至不小于高于Tg約300。C的一個(gè)溫度下?？傮w上講，該結(jié)晶溫度是不小于約800°C,如不小于約900。C，或甚至不小于約1000。C。具體地講，該結(jié)晶溫度是在約900。C至約1300。C之間的范圍內(nèi)，并且更具體是在約950°C至約1200°C之間的范圍內(nèi)。將該粘合的磨料物品總體上在結(jié)晶溫度下保持不小于約10min的一段持續(xù)時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施方案中，將該粘合的磨料物品在結(jié)晶溫度下保持不小于20min,如不小于約60min，或甚至不小于約2小時(shí)。在結(jié)晶溫度下保持該粘合的磨料的典型的持續(xù)時(shí)間是在約30min至約4小時(shí)之間的范圍內(nèi)，并且具體是在約1小時(shí)至約2小時(shí)之間的范圍內(nèi)。應(yīng)認(rèn)識到在該可任選的冷卻和結(jié)晶過程中的氣氛是和在燒結(jié)過程中的氣氛是相同的并且因此包括一種受控氣氛，具體是一種無氧、富氮的氣氛。在使用一個(gè)冷卻操作的此類實(shí)施方案中，該粘合基質(zhì)可以具有一個(gè)相當(dāng)大的多晶陶瓷相，這樣不小于約50vol。/。的該粘合基質(zhì)是結(jié)晶的。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，不小于約60vol%,或不小于約75vol%，或甚至不小于約90volQ/o的該粘合基質(zhì)可以是結(jié)晶的?？傮w上講，該多晶陶瓷相包括具有不小于約0.05微米的平均大小的多種微晶?；蚪Y(jié)晶顆粒。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，該平均微晶粒大小是不小于約1.0微米，如不小于約10微米，或甚至不小于約20微米。再者，該平均微15晶粒大小總體上是不大于約100微米，這樣該平均微晶粒大小是在約1.0微米與IOO微米之間的范圍內(nèi)?？傮w上講，多晶陶瓷相的微晶粒構(gòu)成可以包括氧化硅、氧化鋁、或二者的組合。這樣，該多晶陶瓷相的微晶粒可以包括晶體，如p-石英，它可以在一種固溶體中結(jié)合其他金屬氧化物，這些金屬氧化物被結(jié)合在最初的玻璃粉中。具體而言，該多晶陶瓷相可以包括硅酸鋁相。根據(jù)另一個(gè)具體實(shí)施方案，該多晶陶瓷相的微晶?？梢园◤?fù)合的氧化物晶體，例如像堇青石、頑輝石、假藍(lán)寶石、鈣長石、鋇長石、透輝石、尖晶石、以及p-鋰輝石，其中在一種固溶體中特別地發(fā)現(xiàn)了p-鋰輝石。再者，一部分粘合基質(zhì)還可以包括非晶相。這種非晶相(如多晶陶瓷相)可以包括氧化硅和氧化鋁以及可以在該原始玻璃粉中存在的額外的金屬氧化物類。典型地，該非晶相是以不大于該粘合基質(zhì)的總體積的約50voP/o的量存在。這樣，一個(gè)非晶相總體上是以少數(shù)的量存在，這樣它是以不大于約40vol%，如不大于約30vo1。/0,或更少，如不大于約15vol。/o的量存在。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，一個(gè)非晶相是以在約0vol。/。至約40vol。/。之間的量存在的，并且更具體是在約5.0vol。/。與約20voP/。之間的范圍內(nèi)。在最終形成的粘合的磨料物品中，這些磨料顆?？傮w上包括不小于該粘合的磨料物品的總體積的約25vol%。根據(jù)一些實(shí)施方案，這些磨料顆粒總體上包括不小于最終形成的粘合的磨料物品的總體積的約35vol%,如不小于約45voP/。，或甚至不小于約50vol%。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，這些磨料顆粒包括在最終形成的磨料物品的總體積的約35voP/。與約60vol。/。之間。該粘合的磨料物品總體上包括一定程度的、不小于該粘合的磨料物品的總體積的約5.0vol。/。的孔隙率。典型地，孔隙率的量值是更多，以使該孔隙率不小于該粘合的磨料的總體積的約10vol%,如不小于約15vol%,約20vol%,或甚至不小于約30vol%。再者，孔隙率的量被限制為使該孔隙率不大于約70vo1。/。，如不大于約60vo1。/。，或甚至不大于約50vol%。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，該粘合的磨料物品的孔隙率是在約20vol。/。與約50vol。/。之間的范圍內(nèi)。這樣的孔隙總體上是開放的和閉合的孔隙的組合。另外就該粘合的磨料物品的孔隙來說，平均孔徑大d、一^:不大于約500微米。在一個(gè)實(shí)施方案中，該平均孔徑大小是不大于約250微米，如不大于約100微米，或甚至不大于75微米。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，該平均孔徑大小是在約l.O微米與約500微米之間的范圍內(nèi)，并且具體是在約10微米與約250微米之間的范圍內(nèi)?？傮w上講，該粘合基質(zhì)是以不大于該最終形成的粘合的磨料物品的總體積的約60vol。/。的量存在。這樣，該粘合的磨料總體上包括不大于約50vol%的粘合基質(zhì)，如不大于約40vo1。/。，或甚至不大于約30vol%。因此，該粘合基質(zhì)一般存在于該最終形成的粘合的磨料物品的總體積的約10vol。/。與約30V0l。/。之間的量的范圍內(nèi)。應(yīng)認(rèn)識到，該粘合基質(zhì)包括最初存在于初始玻璃粉中的那些化合物，但除外那些過渡金屬氧化物反應(yīng)物。即，該粘合基質(zhì)基本上包括和玻璃粉相同的構(gòu)成，值得注意的是它包括以上說明的金屬氧化物，并且具體是復(fù)合金屬氧化物，并且更具體是基于硅酸鹽的組合物，例如像，硅酸鋁、MAS、LAS、BAS、CMAS、或CBAS組合物。如上述所描述的，該粘合基質(zhì)基本上具有與初始玻璃相同的金屬氧化物，但除外過渡金屬氧化物反應(yīng)物，該過渡金屬氧化物反應(yīng)物在燒結(jié)過程中在原位轉(zhuǎn)變成一種金屬氮化物。如在此使用的，過渡金屬氮化物包括作為一種過渡金屬氧化物反應(yīng)物加入該初始玻璃4分中的那些化合物并且作為一種過渡金屬氮化物存在于最終形成的粘合的磨料中。因此，過渡金屬氮化物包括TiN、CrN、VN、ZrN、以及NbN、或它們的多種組合或復(fù)合氮化物。具體地講，在該粘合的磨料中的過渡金屬氮化物的總量總體上不大于約20mol%。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，一種或多種過渡金屬氮化物的總量是不大于約15moP/。，如不大于約10mo1。/。。在粘合的磨料中的過渡金屬氮化物的總量典型地是在約1.0mol。/。與約20mol。/。之間的范圍內(nèi)，或具體是在約4.0mol。/。與約15mol。/。之間的范圍內(nèi)。就一個(gè)具體過渡金屬氮化物來說，該粘合的磨料總體上包括不大于約15mol。/。的TiN。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該粘合的磨料包括不大于約10mol。/o的TiN，如不大于約8.0mol%，或甚至不大于約6.0mol。/o的TiN。在最終形成的粘合的磨料中的TiN含量總體上是在約1.0mol。/。與約15mol。/。之間的范圍內(nèi)，并且具體是在約4.0mol。/。與約10mol。/。之間的范圍內(nèi)。最終形成的粘合的磨料物品可以包括其他過渡金屬氮化物，如CrN?？傮w上講，該粘合的磨料總體上包括不大于約15mol。/o的CrN。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該粘合的磨津+包括不大于約10mol。/。的CrN，如不大于約8.0mol%，或甚至不大于約6.0mol。/。的CrN。在最終形成的粘合的磨料中CrN的含量總體上是在約1.0mol。/o與約15moP/o之間的范圍內(nèi)，并且具體是在約4.0mol。/。與約10mol。/。之間的范圍內(nèi)。其他過渡金屬氮化物，如VN可以存在于該粘合的磨料物品中，并且總體上講，該粘合的磨料包括不大于約15mol。/。的VN。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該粘合的磨料包括不大于約10moP/。的VN,如不大于約8.0mol%，或甚至不大于約6.0mol。/。的VN。在最終形成的粘合的磨料中VN的含量總體上是在約1.0mol。/。與約15mol。/。之間的范圍內(nèi)，并且具體是在約4.0mol。/。與約10mol。/。之間的范圍內(nèi)。最終形成的粘4、的磨術(shù)+物品可以包括其他過渡金屬氮化物，如ZrN?？傮w上講，該粘合的磨料總體上包括不大于約15mol。/。的ZrN。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該粘合的磨料包括不大于約10mol。/。的ZrN，如不大于約8.0mol%,或甚至不大于約6.0mol。/。的ZrN。在最終形成的粘合的磨料中ZrN的含量總體上是在約1.0mol。/。與約15mol。/o之間的范圍內(nèi)，并且具體是在約4.0mol°/0與約10moP/o之間的范圍內(nèi)。其他過渡金屬氮化物如NbN可以存在于該粘合的磨料物品中，并且總體上講，該粘合的磨料包括不大于約15mol。/。的NbN?？傮w上講，該粘合的磨料總體上包括不大于約15mol。/。的NbN。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該粘合的磨料包括不大于約10mol。/。的NbN，如不大于約8.0mol°/。，或甚至不大于約6.0moP/。的NbN。在最終形成的粘合的磨料中NbN的含量總體上是在約1.0mol。/。與約15mol。/。之間的范圍內(nèi)，并且具體是在約4.0mol。/。與約10mol%之間的范圍內(nèi)。另外就在該粘合的磨料中存在過渡金屬氮化物來說，總體上講，該氮化物位是在這些磨料顆粒與該粘合基質(zhì)之間的界面處以使它與這些磨料顆粒處于直接接觸。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，存在于該粘合的磨料中的過渡金屬氮化物總含量中不小于約50vol。/。是與這些磨料顆粒處于直接接觸的。再者，與這些磨料顆粒處于直接接觸的過渡金屬氮化物的量可以是更大的，如不小于在該粘合的磨料中的過渡金屬氮化物的總體積的約60vol%，或不小于約75vol%，或甚至不小于約95vol%。因?yàn)樵撨^渡金屬氮化物可以形成為處于這些磨料顆粒與該粘合基質(zhì)的界面出并且與界面直接相接觸，總體上講，該過渡金屬氮化物覆蓋了不小于這些磨料顆粒的總有效表面積的約30%。根據(jù)其他實(shí)施方案，該過渡金屬氮化物覆蓋了更大量的磨料顆粒，如不小于這些磨料顆粒的總有效表面積的約40%，或不小于約50%,或甚至不小于約75%?？傮w上講，該粘合基質(zhì)是一個(gè)高度均一的相，這樣它或者具有一個(gè)非晶相、晶相、或者具有上述二者的一個(gè)組合，但值得注意的是該粘合基質(zhì)具有受限制的孔隙率和空泡。典型地，與該粘合基質(zhì)的總體積相比該粘合基質(zhì)具有不大于約10vol。/。的空泡。才艮據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，不大于約5.0vol。/o的粘合基質(zhì)是空泡，如不大于約2.0vo1。/。，或甚至不大于約1.0vol%。該粘合基質(zhì)材料的熱膨脹率典型地是低的，如不大于約80xlO力K"。根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，該粘合基質(zhì)具有的熱膨脹率不大于約60x10力K",如不大于約50x10力K—1，或甚至不大于約40x10-7^"。這樣，該粘合基質(zhì)的熱膨脹系數(shù)典型地是在約10xlO^/K"與約80x10々/K"之間的范圍內(nèi)。燒結(jié)后的粘4、基質(zhì)總體上具有不小于約80MPa的撓曲強(qiáng)度。在其他實(shí)施方案中，該粘合基質(zhì)的撓曲強(qiáng)度是更大的，如不小于約卯MPa,不小于約lOOMPa,或在一些情況下，不小于約llOMPa。才艮據(jù)一個(gè)具體實(shí)施方案，該粘合基質(zhì)的撓曲強(qiáng)度是在約卯MPa與約150MPa之間的范圍內(nèi)。除此類特征之外，該燒結(jié)后的粘合基質(zhì)總體上還具有不小于約0.8MPa1111/2的韌度。在其他實(shí)施方案中，該粘合基質(zhì)的韌度可以是更大的，如不小于約1.5MPam1/2，或甚至不小于約2.0MPam1/2。就該粘合的磨料物品的特性來說，總體上該形成的粘合的磨料物品具有不小于約20MPa的斷裂模量(MOR)。然而，MOR可以是更大的，如不小于約40MPa,或不小于約50MPa,或甚至不小于約60MPa。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，該粘合的磨料物品的MOR是不小于約70MPa,并且典型地是在約50MPa與約150MPa之間的范圍內(nèi)。另外就該粘合的磨料物品的特性來說，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，這些粘合物品具有不小于約40GPa的彈性模量(MOE)。在另一個(gè)是實(shí)施方案中，MOE是不小于約80GPa,如不小于約100GPa,并且甚至不小于約140GPa?？傮w上講，該粘合的磨料物品的MOE是在約40GPa與約200GPa之間的范圍內(nèi)，并且具體是在約60GPa與約140GPa之間的范圍內(nèi)。實(shí)例參見圖2,第一個(gè)圖像圖2a展示了根據(jù)在此的實(shí)施方案的粘合的磨料物品的一部分。如圖2a所展示的，該部分的粘合的磨料包括在粘合基質(zhì)207中的磨料顆粒205。這個(gè)樣品包括具有硅酸鎂鋁組合物的多晶陶瓷相粘合基質(zhì)。在圖2a中所展示的樣品在氮?dú)鈿夥罩性?320°C下燒結(jié)了60分鐘，并且以在3.0。C/min與8.0。C/min之間的速率下進(jìn)行冷卻。第二張圖像圖2b展示了根據(jù)其他方法制造的粘合的磨料物品的一部分，值得注意的是在粘合基質(zhì)211中的磨料顆粒209。這個(gè)樣品是具有部分結(jié)晶的粘合基質(zhì)的粘合的磨料物品，該粘合基質(zhì)包括硅酸鋰鋁。圖2b的粘合的磨料是在1000。C在氮?dú)庵袩Y(jié)了4小時(shí)。這些樣品各自包括50vol。/。的立方氮化硼磨料顆粒和16voP/。的玻璃粉?？傮w上講，這些混合物各自還包括多種添加劑，量值為15vol。/。的水和5.0voP/。的用作粘合劑的聚乙二醇。該混合物還包括約14vol%的天然孔隙率。這些樣品各自具有大致34voP/。的孔隙率、16vol。/。的粘合基質(zhì)、以及50voP/。的磨料顆粒。相比之下，在圖2b中的粘合的磨料的粘合基質(zhì)211展示了很大程度的孔隙率和空泡，特別地在磨^F顆粒209之間。此外，粘合基質(zhì)211在顏色上是不均勻的，說明存在不同的相，具體是一個(gè)非晶相和一個(gè)晶相。應(yīng)認(rèn)識到在粘合基質(zhì)211的磨料顆粒209之間的孔隙和空泡定義了在粘合基質(zhì)211中的應(yīng)力集中的位置，因此產(chǎn)生了對斷裂和破損更敏感的粘合基質(zhì)。通過比較，圖2a的粘合基質(zhì)207包括一種均勻的材料，它具有高度結(jié)晶度、低度孔隙率以及在這些磨料顆粒之間基本沒有空泡、連同這些磨料顆粒205的有效潤濕性。以下提供了根據(jù)在此提供的實(shí)施方案形成的粘合的磨料物品的具體實(shí)例與根據(jù)其他方法制造的粘合的磨料物品的比較。以下表2展示了根據(jù)在此描述的實(shí)施方案形成的三個(gè)樣品(樣品1-3)的玻璃粉構(gòu)成(wt%)(另外會(huì)成為粘合基質(zhì)的構(gòu)成)，以及根據(jù)其他方法形成的玻璃粉的構(gòu)成(對比樣口、口口J。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>在表2中所展示的樣品的形成是使用與如以上提供的根據(jù)對于表l中的樣品的所說明的相同的方法形成的。將這些玻璃組合物各自研磨成粉末，該粉末具有約12微米的平均粒度以及一個(gè)高非晶相含量，在至少80vol。/。的級別上。然后使該玻璃粉與具有約115微米的平均粒徑的立方氮化硼磨料顆粒相結(jié)合。該混合物包括50vol。/o的立方氮化硼磨料顆粒和16vol。/。的玻璃粉?？傮w上講，每種混合物還包括多種添加劑，量值為15vol。/。的水和5.0vol%的用作粘合劑的聚乙二醇。該混合物還包括約14vol。/。的天然孔隙率。然后使用壓縮;漠具通過模制該混合物將這些樣品成型為生坯物品。在成型之后，將生坯物品預(yù)燒至約850°C的溫度以釋放出使最終粘合的磨料物品成形的有機(jī)物以及低揮發(fā)性的物質(zhì)以及助劑。在預(yù)燒過程之后，燒結(jié)這些生坯物品。在約1.1atm的富氮?dú)夥罩?，將樣?-3在典型地1320。C與1380。C之間的高溫下燒結(jié)60分鐘。以在8.0。C/min與13。C/min之間的速率將樣品1-3冷卻。將對比樣品在氮?dú)庵性?050。C的溫度下燒結(jié)約60分鐘。所有樣品具有大致34vol。/。的孔隙率、16vol。/。的粘合基質(zhì)、以及50vol。/o的磨料顆粒。參見圖3,提供一張圖表，它展示了樣品1-3和對比樣品的彈性模量。如由圖3的圖表所展示的，樣品1-3顯示了超過對比樣品的改進(jìn)的彈性模量。樣品1-3各自顯示了超過100GPa的彈性模量，并且典型地至少120GPa,并且在一些情況下超過140GPa。相比之下，對比樣品具有大致63Gpa的彈性模量。參見圖4,展示了一張圖表，它提供了樣品l-3和對比樣品的斷裂模量?？傮w上講，樣品1-3的粘合的磨料物品顯示了超過對比樣品的改進(jìn)的斷裂才莫量。值得注意的是，樣品l-3具有大于約60MPa的斷裂模量(MOR),而對比樣品具有23MPa的MOR。值得注意的是，樣品I和2具有超過70的MOR，并且特別地樣品1具有的MOR是大約75，大于比對比樣品近4倍。參見圖5，提供的一張圖表展示了這些粘合的磨料樣品的硬度。值得注意的是，樣品l-3各自顯示了大于對比樣品的硬度。樣品1-3展示了大于90(洛氏硬度H級)、并且典型地至少約100的硬度。具體地講，樣品2和3具有超過100的硬度，并且樣品3具有接近105的硬度。對比樣品沒有用于精確測量的足夠的硬度但預(yù)期具有小于70的硬度。根據(jù)在此的實(shí)施方案，提供了具有改進(jìn)的特性的粘合磨料物品。雖然某些參考文獻(xiàn)披露了在玻璃質(zhì)粘合基質(zhì)中形成的涂敷的超級磨料顆粒，此類披露受限于它們的粘合基質(zhì)構(gòu)成、涂敷方法、以及成型方法。常規(guī)的粘合的磨料典型地將助熔劑加入粘合基質(zhì)構(gòu)成中以降低必要的燒結(jié)溫度。較低的燒結(jié)溫度被認(rèn)為是對成本、效率、以及減少粘合的磨料組分(即磨料顆粒)的降解有利的。此外，常規(guī)的涂敷的超級磨料典型地是具有金屬粘合基質(zhì)的切削工具，而不是用于研磨應(yīng)用的粘合的磨料物品。相比之下，在此的這些實(shí)施方案使用了不同特征的組合，包括粘合基質(zhì)的構(gòu)成、燒結(jié)過程、原位反應(yīng)以及氧化物轉(zhuǎn)化成氮化物、以及結(jié)晶過程。另外，最終形成的粘合的磨料物品在此結(jié)合了多種特征，值得注意的是高孔隙率、在粘合物與磨料顆粒之間的優(yōu)越的潤濕性、具有低孔隙率和空泡的高強(qiáng)度的粘合基質(zhì)、以及在磨料顆粒與粘合基質(zhì)之間的界面處形成的反應(yīng)產(chǎn)物過渡金屬氮化物。雖然已經(jīng)在具體實(shí)施方案的背景中展示并說明了本發(fā)明，它并非旨在限制所示出的細(xì)節(jié)，因?yàn)闊o需以任何方式背離本發(fā)明的范圍即可以進(jìn)行不同的變更和代換。例如，可以提供附加的或等效的替代物并且可以使用附加的或等效的生產(chǎn)步驟。這樣，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員使用不超出常規(guī)的實(shí)驗(yàn)就可以想出對于在此披露的本發(fā)明的進(jìn)一步的變更以及等效物，并且應(yīng)當(dāng)認(rèn)為所有此類的變更和等效物都是在由以下權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種粘合的磨料物品，包括磨料顆粒，這些磨料顆粒包括在一種包括硅酸鹽的粘合基質(zhì)內(nèi)的立方氮化硼，以及一種反應(yīng)產(chǎn)物，該反應(yīng)產(chǎn)物位于這些磨料顆粒與包括一種過渡金屬氮化物的粘合基質(zhì)之間的界面處。2.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該過渡金屬氮化物選自下組，其構(gòu)成為TiN、CrN、VN、ZrN、以及NbN。3.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該過渡金屬氮化物包括TiN。4.如權(quán)利要求3所述的粘合的磨料，其中該粘合基質(zhì)包括不大于約15molo/o的TiN。5.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該過渡金屬氮化物包括CrN。6.如權(quán)利要求5所述的粘合的磨料，其中該粘合基質(zhì)包括不大于約15molo/o的CrN。7.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中不小于約50vol。/。的該過渡金屬氮化物是與這些磨料顆粒處于直接接觸。8.如權(quán)利要求7所述的粘合的磨料，其中使不小于約75voP/。的該過渡金屬氮化物直接接觸這些磨料顆粒。9.如權(quán)利要求8所述的粘合的磨料，其中使不小于約95vol。/。的該過渡金屬氮化物直接接觸這些磨料顆粒。10.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該過渡金屬氮化物覆蓋不小于約30%的這些磨津十顆粒的表面積。11.如權(quán)利要求10所述的粘合的磨料，其中該反應(yīng)產(chǎn)物過渡金屬氮化物覆蓋不小于約50%的這些磨料顆粒的表面積。12.如權(quán)利要求11所述的粘合的磨料，其中該反應(yīng)產(chǎn)物過渡金屬氮化物覆蓋不小于約75°/。的這些磨料顆粒的表面積。13.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該粘合基質(zhì)包括不大于約80mol。/。的氧化硅。14.如權(quán)利要求13所述的粘合的磨料，其中該粘合基質(zhì)包括不小于約10mol。/。的氧化硅。15.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該粘合基質(zhì)包括不大于約60mol。/。的氧化鋁。16.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該粘合基質(zhì)進(jìn)一步包括至少一種選自下組的成分，該組成分的構(gòu)成為氧化鋰、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇、氧化鈉、氧化鉀、氧化硼、氧化鋯、氧化鈦、氧化鋅、氧化釔、氧化鐵、氧化銫、氧化鑭、以及氧化鉍、。17.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中這些磨料顆粒包括不小于該粘合的磨料物品的總體積的約25vol%。18.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該粘合基質(zhì)包括不大于該粘合的磨料的總體積的約60vol%。19.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該粘合基質(zhì)包括不小于約50voP/。的一個(gè)多晶陶瓷相。20.如權(quán)利要求19所述的粘合的磨料，其中多晶陶覺相包括具有不小于約0.05微米的平均微晶粒大小的微晶粒。21.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該粘合基質(zhì)進(jìn)一步包括一個(gè)非晶相。22.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中粘合基質(zhì)以不大于該粘合基質(zhì)的總體積的約10vol。/。的量包括多個(gè)空泡。23.如權(quán)利要求22所述的粘合的磨料，其中粘合基質(zhì)以不大于該粘合基質(zhì)的總體積的約5.0vol。/。的量包括多個(gè)空泡。24.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該粘合的磨料包括不小于約5.0vol。/o的孔隙率。25.如權(quán)利要求24所述的粘合的磨料，其中該孔隙率是在該粘合的磨料的總體積的約20vol。/。與約50voP/。之間的范圍內(nèi)。26.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該孔隙率具有不大于約500微米的平均孔徑大小。27.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該粘合的磨料具有不小于約20MPa的斷裂模量(MOR)。28.如權(quán)利要求1所述的粘合的磨料，其中該粘合的磨料具有不小于約40GPa的彈性模量(MOE)。29.—種方法，包括提供一種玻璃粉，該玻璃粉包括一種過渡金屬氧化物；使該玻璃粉與包括立方氮化硼的磨料顆粒相結(jié)合；使該玻璃粉與磨料顆粒成型以形成一種生坯物品；并且在一個(gè)轉(zhuǎn)變溫度下燒結(jié)該生坯物品以在玻璃質(zhì)粘合基質(zhì)中形成磨料顆粒，該轉(zhuǎn)變溫度將這些磨料顆粒與該玻璃質(zhì)粘合基質(zhì)的界面處的過渡金屬氧化物轉(zhuǎn)變成一種過渡金屬氮化物。30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中該過渡金屬氧化物包括選自下組的一種化合物，該組的構(gòu)成為Ti02、Cr203、V205、Zr02、以及>^205。31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中該粉末包括不小于約4.0mol。/o的Ti02。32.如權(quán)利要求29所述的方法，其中該轉(zhuǎn)變溫度不小于約800。C。33.如權(quán)利要求29所述的方法，其中該玻璃質(zhì)粘合基質(zhì)在該轉(zhuǎn)變溫度下包括不小于約50vol。/。的非晶相。34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中該玻璃質(zhì)粘合基質(zhì)在該轉(zhuǎn)變溫度下包括不小于約80voP/。的非晶相。35.如權(quán)利要求29所述的方法，其中燒結(jié)是在基本上由氮?dú)鈽?gòu)成的氣氛中進(jìn)行的。36.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該玻璃粉包括由通式aM20-bMO-cM203-dM02描述的一種金屬氧化物，其中這些金屬氧化物的量(摩爾分?jǐn)?shù))包括0.30^aS0、0.60SbSO、0.50ScS0、以及0.80^(1<0.20。37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中0.15^aS0、0.45SbSO、0.40S"0、以及0.75"20.30。38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中0.10^aS0、0.35SbS0.15、0.30ScH0、以及0.60"S0.40。39.如權(quán)利要求36所述的方法，其中該金屬氧化物M20包括選自下組的金屬氧化物中的一種，該組的構(gòu)成為Li20、Na20、K20、以及Cs20。40.如權(quán)利要求36所述的方法，其中該金屬氧化物MO包括選自下組的金屬氧化物中的一種，該組的構(gòu)成為MgO、CaO、SrO、BaO、以及ZnO。41.如權(quán)利要求36所述的方法，其中該金屬氧化物M203包括選自下組的金屬氧化物中的一種，該組的構(gòu)成為A1203、B203、Y203、Fe203、Bi203、以及1^203。42.如權(quán)利要求36所述的方法，其中該金屬氧化物M02包括選自下組的金屬氧化物中的一種，該組的構(gòu)成為Si02、Ti02、以及Zr02。43.如權(quán)利要求29所述的方法，其中該方法進(jìn)一步包括以不大于約50°C/min的速率進(jìn)行冷卻。44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中冷卻包括保持在不小于該粘合基質(zhì)材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上的約100。C的結(jié)晶溫度下。45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中冷卻包括保持在不小于該粘合基質(zhì)材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上的約300。C的結(jié)晶溫度下。46.如權(quán)利要求44所述的方法，其中保持包括就不小于約10min的持續(xù)時(shí)間而言保持在一個(gè)結(jié)晶溫度下。47.如權(quán)利要求29所述的方法，進(jìn)一步包括研磨該粉末以形成具有不大于約100微米的平均粒度的玻璃粉。48.如權(quán)利要求29所述的方法，其中結(jié)合包括提供不大于約60vol。/o的磨料顆粒。49.如權(quán)利要求29所述的方法，其中結(jié)合包括提供不大于約60vol。/o的玻璃粉。50.如權(quán)利要求29所述的方法，其中結(jié)合進(jìn)一步包括提供一種粘合劑。51.如權(quán)利要求50所述的方法，其中該粘合劑包括選自下組的一種有機(jī)材料，該組有機(jī)材料的構(gòu)成為乙二醇、糊精、樹脂、聚乙烯、乙烯、丙烯、膠、以及聚乙烯醇。52.如權(quán)利要求50所述的方法，其中該混合物包括不大于約15voP/o的粘合劑。53.如權(quán)利要求29所述的方法，其中結(jié)合進(jìn)一步包括提供一種成孔物。54.如權(quán)利要求53所述的方法，其中該成孔物包括一種有機(jī)材料。55.如權(quán)利要求54所述的方法，其中該有機(jī)材料選自下組，其構(gòu)成為聚乙烯基丁酸酯、聚氯乙烯、蠟、植物種子、植物外殼、二戊基磺化琥珀酸鈉、曱基乙基酮、萘、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸酯聚合物類、以及對二氯苯、聚乙烯蠟。56.如權(quán)利要求53所述的方法，其中該混合物包括不大于約35vol。/o的成孔物。57.如權(quán)利要求29所述的方法，其中該方法進(jìn)一步包括成型包括該粉末以及這些磨料顆粒的生坯物品。58.如權(quán)利要求57所述的方法，其中成型包括選自下組的一種方法，該組方法的構(gòu)成為鑄造、模制、擠壓、以及壓制。全文摘要在此提供了一種粘合的磨料物品，該物品包括在一種包括硅酸鹽的粘合基質(zhì)中由立方氮化硼制成的磨料顆粒。這種粘合的磨料進(jìn)一步包括一種反應(yīng)產(chǎn)物，該反應(yīng)產(chǎn)物處于這些磨料顆粒與包括一種過渡金屬氮化物的粘合基質(zhì)之間的界面處。另外，本發(fā)明涉及一種制造方法，該方法包括提供一種包括過渡金屬氧化物的玻璃粉；使該玻璃粉與包括立方氮化硼的磨料顆粒相結(jié)合；使該玻璃粉和磨料顆粒成型以形成一個(gè)生坯物品；并且在轉(zhuǎn)變溫度下燒結(jié)該生坯物品以便在玻璃質(zhì)粘合基質(zhì)中形成磨料顆粒，該轉(zhuǎn)變溫度將處于磨料顆粒和玻璃質(zhì)粘合基質(zhì)的界面處的過渡金屬氧化物轉(zhuǎn)變成過渡金屬氮化物。文檔編號C03C3/00GK101678532SQ200880012644公開日2010年3月24日申請日期2008年3月13日優(yōu)先權(quán)日2007年3月14日發(fā)明者C·少默,G·奎爾,P·S·丹多,R·W·霍爾申請人:圣戈班磨料磨具有限公司;法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