包括成形磨粒的研磨制品技术领域
如下涉及研磨制品，特别是涉及包括成形磨粒的研磨制品。
背景技术
磨粒和由磨粒制得的研磨制品可用于各种材料去除操作，包括碾磨、精整和抛光。
取决于研磨材料的类型，这种磨粒可用于在物品制造中成形或碾磨多种材料和表面。迄今
为止已配制具有特定几何形状的某些类型的磨粒(如三角形成形磨粒)以及掺入这种物体
的研磨制品。参见例如美国专利No.5,201,916、No.5,366,523和No.5,984,988。
已用于制备具有指定形状的磨粒的三种基本技术为(1)熔化、(2)烧结和(3)化学
陶瓷。在熔化过程中，磨粒可由冷却辊(其面可为经雕刻的或未经雕刻的)、模具(熔融材料
倒入其中)或散热材料(浸入氧化铝熔体中)成形。参见例如美国专利No.3,377,660(公开了
包括如下的过程：使熔融研磨材料由炉中流动至冷的旋转浇铸滚筒上，快速固化所述材料
以形成薄的半固体弯曲片材，使用压力辊使所述半固体材料致密化，然后通过使用快速驱
动的经冷却的传送带将半固体材料的条带拉引离开滚筒而反转所述条带的曲率，从而使所
述条带部分破裂)。
在烧结过程中，磨粒可由粒度为直径最高达10微米的耐火粉末形成。粘结剂可连
同润滑剂和合适的溶剂(例如水)添加至粉末中。所得混合物、多种混合物或浆料可成形为
具有各种长度和直径的薄片或棒。参见例如美国专利No.3,079,242(公开了一种由煅烧铝
土矿材料制备磨粒的方法，所述方法包括如下：(1)将材料减小至细粉，(2)在正压下压实所
述粉末的细粒并将其成型为晶粒尺寸的附聚物，和(3)在铝土矿的熔化温度以下的温度下
烧结粒子的附聚物，以引起粒子的限制重结晶，由此直接产生目标尺寸的研磨晶粒)。
化学陶瓷技术涉及将任选地在与其他金属氧化物前体的溶液的混合物中的胶体
分散体或水溶胶(有时称为溶胶)转化成凝胶或保留组分移动性的任何其他物理状态，干
燥，并烧制而获得陶瓷材料。参见例如美国专利No.4,744,802和No.4,848,041。关于成形磨
粒以及形成此类粒子和掺入此类粒子的研磨制品的相关方法的其他相关公开内容在
http：//www.abel-ip.com/publications/处可获得。
而且，工业中仍然需要改进磨粒以及使用磨粒的研磨制品的性能、寿命和效力。
发明内容
根据一个方面，本发明提供了包括本体的成形磨粒，所述本体包括第一主表面、第
二主表面、以及在第一主表面和第二主表面之间延伸的侧表面，其中所述本体包含在至少
约0.48和不大于约0.52之间的范围内的形状指数、以及基于本体的总重量在至少约1重
量％和不大于约4重量％之间的范围内的含镁种类含量。
在另外一个方面，本发明提供了包括本体的成形磨粒，所述本体包括第一主表面、
第二主表面、以及在第一主表面和第二主表面之间延伸的侧表面，其中所述本体包含基本
三角形的二维形状、基于本体的总重量在至少约0.5重量％和不大于约5重量％之间的范围
内的含镁种类含量、以及在至少约350MPa和不大于约600MPa之间的范围内的强度。
对于另外一个方面，本发明提供了包括本体的成形磨粒，所述本体包括第一主表
面、第二主表面、以及在第一主表面和第二主表面之间延伸的侧表面，其中所述本体包含基
本三角形的二维形状、基于本体的总重量在至少约0.5重量％和不大于约5重量％之间的范
围内的含镁种类含量。
根据一个方面，本发明提供了包括本体的成形磨粒，所述本体包括第一主表面、第
二主表面、以及在第一主表面和第二主表面之间延伸的侧表面，其中所述本体包含基本三
角形的二维形状，并且其中所述本体基本上由氧化铝和镁组成。
附图说明
通过参照附图，本公开内容可更好地得以理解，且本公开内容的许多特征和优点
对于本领域技术人员而言是显而易见的。
图1包括根据一个实施例用于形成颗粒材料的系统的一部分。
图2包括根据一个实施例用于形成颗粒材料的图1的系统的一部分。
图3包括根据一个实施例用于示出某些特征的成形磨粒的横截面图示。
图4包括根据一个实施例的成形磨粒和飞边百分比(percentage flashing)的侧
视图。
图5A包括根据一个实施例掺入研磨颗粒材料的粘结研磨制品的图示。
图5B包括根据一个实施例的涂覆研磨制品的一部分的横截面图示。
图6包括根据一个实施例的涂覆研磨制品的一部分的横截面图示。
图7包括根据一个实施例的涂覆研磨制品的一部分的自顶而下图示。
图8A包括根据一个实施例的涂覆研磨制品的一部分的自顶而下图示。
图8B包括根据一个实施例的涂覆研磨制品的一部分的透视图图示。
图9包括根据一个实施例的涂覆研磨制品的一部分的透视图图示。
图10包括根据一个实施例的研磨制品的一部分的顶视图图示。
图11包括代表根据一个实施例的涂覆磨料的部分且用于分析在背衬上的成形磨
粒取向的图像。
图12A-12C包括根据一个实施例的成形磨粒的图示。
图12D包括根据一个实施例的成形磨粒的自顶而下图像，具有用于测量拔模角的
分割线。
图12E包括根据一个实施例用于测量拔模角的成形磨粒的横截面图示。
图12F包括根据一个实施例用于测量拔模角的成形磨粒的横截面图示。
图13-16包括根据实施例的成形磨粒的图像。
图17包括常规成形磨粒的图像。
图18包括关于成形磨粒的各种样品的中值力/面积的图。
图19-20包括根据一个实施例的成形磨粒的图像。
图21包括关于成形磨粒的各种样品的中值力/面积的图。
图22包括关于成形磨粒的各种样品的比磨削能/去除的累积材料的图。
图23包括关于成形磨粒的各种样品的比磨削能/去除的累积材料的图。
具体实施方式
如下涉及包括成形磨粒的研磨制品。本文的方法可用于形成成形磨粒且使用掺入
成形磨粒的研磨制品。成形磨粒可用于各种应用中，包括例如涂覆磨料、粘结磨料、自由磨
料及其组合。各种其他用途可对于成形磨粒衍生。
成形磨粒
各种方法可用于获得成形磨粒。粒子可得自商业来源或是制造的。用于制造成形
磨粒的一些合适的过程可包括但不限于沉积、印刷(例如丝网印刷)、模制、压制、浇铸、分
段、切割、划片、冲压、压榨、干燥、固化、涂覆、挤出、轧制及其组合。
成形磨粒这样形成，使得对于具有相同二维和三维形状的成形磨粒，每个粒子具
有相对于彼此基本上相同的表面和边缘排列。像这样，相对于具有相同二维和三维形状的
组的其他成形磨粒，成形磨粒可在表面和边缘的排列中具有高形状保真度和一致性。相比
之下，非成形磨粒可通过不同工艺形成且具有不同的形状属性。例如，非成形磨粒通常通过
粉碎过程形成，其中形成材料团块，并且随后压碎且筛分以获得一定尺寸的磨粒。然而，非
成形磨粒具有一般随机的表面和边缘排列，并且一般在本体周围的表面和边缘排列中缺乏
任何可识别的二维或三维形状。此外，相同组或分批的非成形磨粒一般缺乏就彼此而言的
一致形状，使得表面和边缘当与彼此相比较时随机排列。因此，与成形磨粒相比较，非成形
晶粒或压碎晶粒具有显著更低的形状保真度。
图1包括根据一个非限制性实施例用于形成成形磨粒的系统150的图示。形成成形
磨粒的过程可通过形成包括陶瓷材料和液体的混合物101来起始。特别地，混合物101可为
由陶瓷粉末材料和液体形成的凝胶。根据一个实施例，凝胶可由陶瓷粉末材料形成，作为分
立粒子的整体网络。
混合物101可含有一定含量的固体材料、液体材料和添加剂，使得其具有与本文详
述过程一起使用的合适的流变学特征。即，在某些情况下，混合物可具有一定粘度，更特别
地，可具有形成材料的尺寸稳定相的合适的流变学特征，所述材料的尺寸稳定相可通过如
本文所述的过程形成。材料的尺寸稳定相为如下材料，所述材料可形成为具有特定形状，并
且对于形成后的加工的至少一部分基本上保持所述形状。在某些情况下，形状可在后续加
工自始至终得到保留，使得形成过程中最初提供的形状存在于最终形成的物体中。应了解，
在一些情况下，混合物101可以不是形状稳定材料，并且过程可依赖混合物101通过进一步
加工例如干燥的固化和稳定化。
混合物101可形成为具有固体材料(如陶瓷粉末材料)的特定含量。例如，在一个实
施例中，混合物101可具有相对于混合物101的总重量至少约25重量％，如至少约35重量％，
或甚至至少约38重量％的固体含量。而且，在至少一个非限制性实施例中，混合物101的固
体含量可不大于约75重量％，如不大于约70重量％，不大于约65重量％，不大于约55重
量％，不大于约45重量％，或不大于约42重量％。应了解，混合物101中的固体材料的含量可
在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
根据一个实施例，陶瓷粉末材料可包括氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、碳氧化
物、氮氧化物以及它们的组合。在特定情况下，陶瓷材料可包括氧化铝。更具体地，陶瓷材料
可包括勃姆石材料，所述勃姆石材料可为α氧化铝的前体。术语“勃姆石”通常在本文用于表
示氧化铝水合物，包括矿物勃姆石(通常为Al2O3·H2O，并具有大约15％的水含量)，以及拟
薄水铝石(具有高于15％的水含量，如20-38重量％)。应注意，勃姆石(包括拟薄水铝石)具
有特定且可辨认的晶体结构，并因此具有独特的X射线衍射图案。像这样，勃姆石可区别于
其他铝土材料，所述其他铝土材料包括其他水合氧化铝，如ATH(氢氧化铝)(用于制造勃姆
石颗粒材料的本文所用的常见前体材料)。
此外，混合物101可形成为具有液体材料的特定含量。一些合适的液体可包括水。
根据一个实施例，混合物101可形成为具有小于混合物101的固体含量的液体含量。在更特
定的情况下，混合物101可具有相对于混合物101的总重量至少约25重量％的液体含量。在
其他情况下，混合物101内的液体量可更大，例如至少约35重量％，至少约45重量％，至少约
50重量％，或甚至至少约58重量％。而且，在至少一个非限制性实施例中，混合物的液体含
量可不大于约75重量％，如不大于约70重量％，不大于约65重量％，不大于约62重量％，或
甚至不大于约60重量％。应了解，混合物101中的液体含量可在上述最小百分比和最大百分
比中的任意者之间的范围内。
此外，为了有利于加工和形成根据本文实施例的成形磨粒，混合物101可具有特定
的储存模量。例如，混合物101可具有至少约1x104Pa，如至少约4x104Pa，或甚至至少约
5x104Pa的储存模量。然而，在至少一个非限制性实施例中，混合物101可具有不大于约
1x107Pa，如不大于约2x106Pa的储存模量。应了解，混合物101的储存模量可在上述最小值和
最大值中的任意者之间的范围内。
可使用具有Peltier板温度控制系统的ARES或AR-G2旋转流变仪，经由平行板系统
测量储存模量。对于测试，混合物101可在两个板之间的间隙内挤出，所述两个板设定为彼
此分离大约8mm。在将凝胶挤出至间隙中之后，将限定间隙的两个板之间的距离降低至2mm，
直至混合物101完全填充板之间的间隙。在擦去过量的混合物之后，间隙减小0.1mm，开始测
试。测试为使用25-mm平行板且每十进位记录10个点，在6.28rad/s(1Hz)下使用0.01％至
100％之间的应变范围的仪器设置进行的振动应变扫描测试。在测试完成之后1小时内，再
次减小间隙0.1mm并重复测试。测试可重复至少6次。第一测试可不同于第二和第三测试。仅
应该记录每个试样的来自第二和第三测试的结果。
此外，为了有利于加工和形成根据本文实施例的成形磨粒，混合物101可具有特定
的粘度。例如，混合物101可具有至少约2x103Pa s，例如至少约3x103Pa s、至少约4x103Pa
s、至少约5x103Pa s、至少约6x103Pa s、至少约8x103Pa s、至少约10x103Pa s、至少约
20x103Pa s、至少约30x103Pa s、至少约40x103Pa s、至少约50x103Pa s、至少约60x103Pa s、
或至少约65x103Pa s的粘度。在至少一个非限制性实施例中，混合物101可具有不大于约
100x103Pa s，例如不大于约95x103Pa s、不大于约90x103Pa s、或甚至不大于约85x103Pa s
的粘度。应了解，混合物101的粘度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。粘
度可以以与如上所述的储存模量相同的方式进行测量。
此外，混合物101可形成为具有有机材料的特定含量，以有利于加工和形成根据本
文实施例的成形磨粒，所述有机材料包括例如可不同于液体的有机添加剂。一些合适的有
机添加剂可包括稳定剂、粘结剂，如果糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖、UV可固化树脂等。
特别地，本文的实施例可使用可不同于在常规成型操作中所用的浆料的混合物
101。例如，相比于混合物101内的其他组分，混合物101内的有机材料的含量，且特别是上述
有机添加剂中的任意者的含量可为较小量。在至少一个实施例中，混合物101可形成为具有
相对于混合物101总重量不大于约30重量％的有机材料。在其他情况下，有机材料的量可更
少，如不大于约15重量％，不大于约10重量％，或甚至不大于约5重量％。而且，在至少一个
非限制性实施例中，混合物101内的有机材料的量相对于混合物101的总重量可为至少约
0.01重量％，如至少约0.5重量％。应了解，混合物101中的有机材料的量可在上述最小值和
最大值中的任意者之间的范围内。
此外，混合物101可形成为具有不同于液体含量的酸或碱的特定含量，以有利于加
工和形成根据本文实施例的成形磨粒。一些合适的酸或碱可包括硝酸、硫酸、柠檬酸、氯酸、
酒石酸、磷酸、硝酸铵和柠檬酸铵。根据其中使用硝酸添加剂的一个特定实施例，混合物101
可具有小于约5的pH，且更特别地可具有在约2至约4之间的范围内的pH。
图1的系统150可包括冲模103。如所示，混合物101可在冲模103的内部内提供，并
配置为被挤出通过设置于冲模103的一端的模口105。如进一步所示，挤出可包括在混合物
101上施加力180，以有利于将混合物101挤出通过模口105。在施加区183内的挤出过程中，
工具151可与冲模103的一部分直接接触，并且有利于混合物101挤出到工具腔152内。工具
151可采取例如图1中所示的丝网的形式，其中腔152延伸穿过工具151的整个厚度。而且，应
了解工具151可这样形成，使得腔152对于工具151的整个厚度的一部分延伸，并且具有底表
面，使得配置为容纳且成形混合物101的空间体积由底表面和侧表面限定。
工具151可由金属材料形成，所述金属材料包括例如金属合金，例如不锈钢。在其
他情况下，工具151可由有机材料例如聚合物形成。
根据一个实施例，可在挤出过程中使用特定压力。例如，压力可为至少约10kPa，例
如至少约500kPa。而且，在至少一个非限制性实施例中，在挤出过程中所用的压力可不大于
约4MPa。应了解，用于挤出混合物101的压力可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范
围内。在特定情况下，通过活塞199递送的压力的一致性可有利于成形磨粒改进的加工和形
成。值得注意的是，跨过混合物101和跨过冲模103宽度的一致压力的控制递送可有利于成
形磨粒改进的加工控制和改进的尺寸特征。
在将混合物101沉积于工具腔152之前，脱模剂可施加于工具腔152的表面，这可有
利于前体成形磨粒在进一步加工后从工具腔152中取出。此类过程可为任选的，并且可不一
定用于进行模塑过程。合适的示例性脱模剂可包括有机材料，例如一种或多种聚合物(例如
PTFE)。在其他情况下，油(合成的或有机的)可作为脱模剂施加于工具腔152的表面。一种合
适的油可为花生油。脱模剂可使用任何合适的方式施加，包括但不限于沉积、喷雾、印刷、刷
涂、涂覆等等。
混合物101可沉积在工具腔152之内，所述工具腔152可以任何合适的方式成形，以
形成具有的形状对应于工具腔152的形状的成形磨粒。
简要地参考图2，示出了工具151的一部分。如所示，工具151可包括工具腔152，并
且更特别地，包括延伸到工具151的体积内的多个工具腔152。根据一个实施例，工具腔152
可具有如在由工具151的长度(1)和宽度(w)限定的平面中观察的二维形状。二维形状可包
括多种形状例如多边形、椭圆形、数字、希腊字母文字、拉丁字母文字、俄语字母字符、包括
多边形形状的组合的复杂形状及其组合。在特定情况下，工具腔152可具有二维多边形形
状，例如矩形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形及其组合。值得注意
的是，如进一步提及本文实施例的成形磨粒中应了解的，工具腔152可利用各种其他形状。
虽然图2的工具151示出为具有以相对于彼此的特定方式定向的工具腔152，但应
了解可利用各种其他定向。根据一个实施例，工具腔152各自可具有相对于彼此基本上相同
的取向，以及相对于丝网表面基本上相同的取向。例如，工具腔152各自可具有第一边缘
154，所述第一边缘154限定关于工具腔152的第一行156的第一平面155，所述工具腔152侧
向延伸跨过工具151的横轴158。第一平面155可在基本上垂直于工具151的纵轴157的方向
上延伸。然而，应了解，在其他情况下，工具腔152不一定需要具有相对于彼此的相同取向。
此外，工具腔152的第一行156可相对于平移方向取向，以有利于成形磨粒的特定
加工和控制形成。例如，工具腔152可排列在工具151上，使得第一行156的第一平面155限定
相对于平移方向171的角度。如所示，第一平面155可限定基本上垂直于平移方向171的角
度。而且，应了解，在一个实施例中，工具腔152可排列在工具151上，使得第一行156的第一
平面155限定相对于平移方向的不同角度，包括例如锐角或钝角。而且，应了解，工具腔152
可不一定排列成行。工具腔152可以相对于彼此的各种特定有序分布例如以二维图案的形
式排列在工具151上。可替代地，开口可以随机方式排列在工具151上。
再次参考图1，在系统150的操作期间，工具151可在方向153上平移，以有利于连续
模塑操作。如应了解的，工具151可采取连续带的形式，所述连续带可在辊上平移，以有利于
连续加工。在一些实施例中，工具151可在将混合物101挤出通过模口105的同时平移。如系
统150中所示，混合物101可在方向191上挤出。工具151的平移方向153可相对于混合物101
的挤出方向191成角度。尽管平移方向153与挤出方向191之间的角度显示为在系统100中基
本上正交，但也预期其他角度，包括例如锐角或钝角。在混合物101挤出通过模口105之后，
可在附接至冲模103的表面的刀口107的下方平移混合物101和工具151。刀口107可限定在
冲模103前面的区域，所述区域有利于混合物101移位到工具151的工具腔152内。
在模塑过程中，混合物101可在包含于工具腔151内的同时经历显著干燥。因此，成
形可主要归于混合物101在工具腔152中的基本干燥和固化，以使混合物101成形。在某些情
况下，与其他工艺包括例如丝网印刷工艺相比较，根据模塑工艺形成的成形磨粒可显示出
更紧密复制模具腔的特征的形状。然而，应当指出某些有益的形状特征可通过丝网印刷工
艺更容易地实现。
在施加脱模剂后，混合物101可沉积在模具腔内且干燥。干燥可包括从混合物101
中去除特定含量的某些材料，包括挥发物例如水或有机材料。根据一个实施例，干燥过程可
在不大于约300℃，例如不大于约250℃、不大于约200℃、不大于约150℃、不大于约100℃、
不大于约80℃、不大于约60℃、不大于约40℃、或甚至不大于约30℃的干燥温度下进行。而
且，在一个非限制性实施例中，干燥过程可在至少约-20℃，例如至少约-10℃、至少约0℃、
至少约5℃、至少约10℃、或甚至至少约20℃的干燥温度下进行。应了解，干燥温度可在上述
最低温度和最高温度中的任意者之间的范围内。
在某些情况下，干燥可进行特定持续时间，以有利于根据本文实施例的成形磨粒
的形成。例如，干燥可进行至少约1分钟，例如至少约2分钟、至少约4分钟、至少约6分钟、至
少约8分钟、至少约10分钟，例如至少约30分钟、至少约1小时、至少约2小时、至少约4小时、
至少约8小时、至少约12小时、至少约15小时、至少约18小时、至少约24小时的持续时间。在
另外其他情况下，干燥过程可不大于约30小时，例如不大于约24小时、不大于约20小时、不
大于约15小时、不大于约12小时、不大于约10小时、不大于约8小时、不大于约6小时、不大于
约4小时。应了解，干燥持续时间可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
而且，干燥可在特定相对湿度下进行，以有利于根据本文实施例的成形磨粒的形
成。例如，干燥可在至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％，例如至
少约62％、至少约64％、至少约66％、至少约68％、至少约70％、至少约72％、至少约74％、至
少约76％、至少约78％、或甚至至少约80％的相对湿度下进行。在另外其他非限制性实施例
中，干燥可在不大于约90％，例如不大于约88％、不大于约86％、不大于约84％、不大于约
82％、不大于约80％、不大于约78％、不大于约76％、不大于约74％、不大于约72％、不大于
约70％、不大于约65％、不大于约60％、不大于约55％、不大于约50％、不大于约45％、不大
于约40％、不大于约35％、不大于约30％、或甚至不大于约25％的相对湿度下进行。应了解，
在干燥期间利用的相对湿度可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
在完成干燥过程后，混合物101可从工具腔152中脱离，以产生前体成形磨粒。值得
注意的是，在混合物101从工具腔152中取出之前或在取出混合物101且形成前体成形磨粒
之后，可完成一种或多种后形成过程。此类过程可包括表面成形、固化、反应、放射、平坦化、
煅烧、烧结、筛分、掺杂及其组合。例如，在一个任选过程中，混合物101或前体成形磨粒可平
移通过任选的成形区，其中可成形混合物或前体成形磨粒的至少一个外表面。在另外一个
实施例中，如模具腔或前体成形磨粒中包含的混合物101可平移通过任选的施加区，在其中
可施加掺杂剂材料。在特定情况下，施加掺杂剂材料的过程可包括掺杂剂材料选择性放置
在混合物101或前体成形磨粒的至少一个外表面上。在任选的过程中，混合物101可用一种
或多种酸或碱材料进行处理。处理可在煅烧后发生，并且可影响掺杂剂材料在成形磨粒内
的分布。在特定情况下，用一种或多种酸或碱材料处理可有利于成形磨粒的性能增加。施加
掺杂剂的过程可包括掺杂(即，添加剂或在煅烧前将添加剂提供给凝胶)。在可替代情况下，
浸渍过程可代替掺杂使用，其中浸渍利用在煅烧后引入前体粒子中的添加剂。掺杂或浸渍
的利用可影响掺杂剂材料在最终成形磨粒内的分布，这也可有利于成形磨粒的性能增加。
掺杂剂材料可利用各种方法施加，所述方法包括例如喷雾、浸渍、沉积、浸没、转
移、打孔、切割、压榨、破碎及其任何组合。根据一个实施例，施加掺杂剂材料可包括施加特
定材料例如前体。在特定情况下，前体可为包括待掺入最终形成的成形磨粒内的掺杂剂材
料的盐，例如金属盐。例如，金属盐可包括其为掺杂剂材料的前体的元素或化合物。应了解，
盐材料可采取液体形式，例如在包含盐和液体载体的分散体中。盐可包括氮，并且更特别
地，可包括硝酸盐。在其他实施例中，盐可为氯化物、硫酸盐、磷酸盐及其组合。在一个实施
例中，盐可包括金属硝酸盐，并且更特别地，基本上由金属硝酸盐组成。在一个实施例中，掺
杂剂材料可包括元素或化合物，例如碱金属元素、碱土金属元素、稀土元素、铪、锆、铌、钽、
钼、钒或其组合。在一个特定实施例中，掺杂剂材料包括诸如如下的元素或包含诸如如下的
元素的化合物：锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、钪、钇、镧、铯、镨、铌、铪、锆、钽、钼、钒、铬、钴、铁、
锗、锰、镍、钛、锌及其组合。
在一个实施例中，掺杂剂材料可包括第一掺杂剂材料和第二掺杂剂材料，其中所
述第二掺杂剂材料包括不同于第一掺杂剂材料的元素或化合物。第一掺杂剂材料与第二掺
杂剂材料的比例可在约1∶4和约1∶1的范围内，例如在约1∶3和1∶1.5的范围内，或甚至在约1
∶2.5和1∶2的范围内。在一种特定情况下，第一掺杂剂材料与第二掺杂剂材料的比例可为大
约1∶2。
在特定情况下，第一掺杂剂材料可在基于本体的总重量至少约0.5重量％和不大
于5重量％的范围内，第二掺杂剂材料可在基于本体的总重量至少约1重量％和不大于5重
量％的范围内。
在一个特定实施例中，第一掺杂剂材料可包括含镁种类，并且第二掺杂剂材料可
包括含锆种类。
在特定情况下，含锆种类与含镁种类的重量％比例为至少约1∶4、或至少约1∶3.5、
或至少约1∶3、或至少约1∶2.5、或至少1∶2、或至少约1∶1.5、或至少约1∶1。在另一种特定情
况下，含锆种类与含镁种类的重量％比例不大于约1∶1。
模塑过程还可包括烧结过程。对于本文的某些实施例，可在从工具腔152中取出混
合物且形成前体成形磨粒之后进行烧结。前体成形磨粒123的烧结可用于将通常为未处理
状态的粒子致密化。在一种特定情况下，烧结过程可有利于形成陶瓷材料的高温相。例如，
在一个实施例中，可烧结前体成形磨粒，使得形成氧化铝例如α氧化铝的高温相。在一种情
况下，成形磨粒可包含相对于粒子总重量至少约90重量％的α氧化铝。在其他情况下，α氧化
铝的含量可更大，使得成形磨粒可基本上由α氧化铝组成。
最终形成的成形磨粒的本体可具有特定二维形状。例如，如在由本体的长度和宽
度限定的平面中观察的，本体可具有二维形状，并且可具有包括下述的形状：多边形形状、
椭圆形形状、数字、希腊字母字符、拉丁字母字符、俄语字母字符、使用多边形形状的组合的
复杂形状及其组合。特定的多边形形状包括矩形、梯形、五边形、六边形、七边形、八边形、九
边形、十边形及其任意组合。在另一种情况下，最终形成的成形磨粒可具有本体，所述本体
具有二维形状例如不规则四边形、不规则矩形、不规则梯形、不规则五边形、不规则六边形、
不规则七边形、不规则八边形、不规则九边形、不规则十边形及其组合。不规则多边形形状
是其中限定多边形形状的侧面中的至少一个在尺寸(例如长度)中就另一个侧面而言不同
的形状。如本文的其他实施例中所示，某些成形磨粒的二维形状可具有特定数目的外点或
外拐角。例如，如在由长度和宽度限定的平面中观察的，成形磨粒的本体可具有二维多边形
形状，其中所述本体包含具有至少4个外点(例如四边形)、至少5个外点(例如五边形)、至少
6个外点(例如六边形)、至少7个外点(例如七边形)、至少8个外点(例如八边形)、至少9个外
点(例如九边形)等等的二维形状。
图3包括成形磨粒的横截面图示，以示出本文实施例的成形磨粒的某些特征。应了
解，此类横截面视图可应用于实施例的示例性成形磨粒中的任一种，以测定如本文描述的
一个或多个形状方面或尺寸特征。成形磨粒的本体可包括上主表面303(即第一主表面)、以
及与上主表面303相对的底主表面304(即第二主表面)。上表面303和底表面304可由侧表面
314彼此分隔。
在某些情况下，本文实施例的成形磨粒可具有平均高度差，所述平均高度差为hc
和hm之间的差异的量度。值得注意的是，Lmiddle的尺寸可为限定拐角处的高度(hc)与相对
于拐角的中点边缘处的高度(hm)之间的距离的长度。此外，本体301可具有内部高度(hi)，
所述内部高度(hi)可为如沿着任意拐角与本体301上的相对中点边缘之间的维度所测得的
本体301高度的最小尺寸。对于惯例约定，平均高度差一般鉴定为hc-hm，然而，它定义为差
异的绝对值。因此，应了解，当在侧表面314处的本体301的高度大于在拐角313处的高度时，
平均高度差可计算为hm-hc。更特别地，可基于来自合适样品量(sample size)的多个成形
磨粒，来计算平均高度差。粒子的高度hc和hm可使用STIL(Sciences et Techniques
Industrielles de la Lumiere-法国)Micro Measure 3D表面轮廓仪(白光(LED)色差技
术)测量，且平均高度差可基于来自样品的hc和hm的平均值而计算得到。
如图3所示，在一个特定实施例中，成形磨粒300的本体301可具有在本体301的不
同位置处的平均高度差。本体301可具有相当低的平均高度差，所述平均高度差可为第一拐
角高度(hc)与第二中点高度(hm)之间的[hc-hm]的绝对值，使得粒子相对平坦，具有不大于
约300微米，例如不大于约250微米、不大于约220微米、不大于约180微米、不大于约150微
米、不大于约100微米、不大于约50微米、或甚至不大于约20微米的平均高度差。
本文成形磨粒的本体可包括宽度(w)，所述宽度(w)为本体的最长尺寸并沿着侧面
延伸。成形磨粒可包括延伸通过本体的中点且使本体二等分的长度(即Lmiddle)。本体还可
包括高度(h)，所述高度(h)可为在由本体301的侧表面限定的方向上在垂直于长度和宽度
的方向上延伸的本体的尺寸。在具体情况下，宽度可大于或等于长度，长度可大于或等于高
度，且宽度可大于或等于高度。
在特定情况下，本体301可形成为具有值为至少1∶1的第一纵横比，所述第一纵横
比是表示为宽度：长度的比例。在其他情况下，可形成本体301，使得第一纵横比(w∶1)为至
少约1.5∶1，例如至少约2∶1、至少约4∶1、或甚至至少约5∶1。而且，在其他情况下，可形成磨
粒300，使得本体301具有的第一纵横比不大于约10∶1，例如不大于9∶1、不大于约8∶1、或甚
至不大于约5∶1。应了解，本体301可具有在上述比例中的任意者之间的范围内的第一纵横
比。此外，应了解，本文对高度的提及可为对磨粒300可测量的最大高度的提及。
除第一纵横比之外，可形成磨粒300，使得本体301包含可限定为长度：高度比的第
二纵横比，其中所述高度为内部中值高度(Mhi)。在某些情况下，第二纵横比可为至少约1∶
1，例如至少约2∶1、至少约4∶1、或甚至至少约5∶1。而且，在其他情况下，可形成磨粒300，使
得本体301具有不大于约1∶3，例如不大于1∶2、或甚至不大于约1∶1的第二纵横比。应了解，
本体301可具有在上述比的任意者之间的范围内，例如在约5∶1至约1∶1之间的范围内的第
二纵横比。
根据另一个实施例，可形成磨粒300，使得本体301包含通过宽度：高度比限定的第
三纵横比，其中所述高度为内部中值高度(Mhi)。本体301的第三纵横比可为至少约1∶1，例
如至少约2∶1、至少约4∶1、至少约5∶1、或甚至至少约6∶1。而且，在其他情况下，可形成磨粒
300，使得本体301具有不大于约3∶1，例如不大于2∶1、或甚至不大于约1∶1的第三纵横比。应
了解，本体301可具有在上述比的任意者之间的范围内，例如在约6∶1至约1∶1之间的范围内
的第三纵横比。
根据一个实施例，成形磨粒300的本体301可具有可有利于改进的性能的特定尺
寸。例如，在一种情况下，本体301可具有内部高度(hi)，所述内部高度(hi)可为如沿着任意
拐角与本体301上的相对中点边缘之间的维度所测得的本体301高度的最小尺寸。在特定情
况下，内部高度(hi)可为在外拐角中的每一个与相对中点边缘之间进行的三次测量的本体
301高度(即底表面304与上表面305之间的量度)的最小尺寸。成形磨粒300的本体301的内
部高度(hi)示于图3中。根据一个实施例，内部高度(hi)可为宽度(w)的至少约20％。高度
(hi)可通过如下方式测得：将成形磨粒300切片或固定并碾磨，并且以足以确定本体301的
内部内的最小高度(hi)的方式(例如光学显微镜或SEM)观察。在一个特定实施例中，高度
(hi)可为本体301宽度的至少约22％，例如宽度的至少约25％、至少约30％或甚至至少约
33％。对于一个非限制性实施例，本体301的高度(hi)可不大于本体301宽度的约80％，例如
不大于宽度的约76％、不大于约73％、不大于约70％、不大于约68％、不大于宽度的约56％、
不大于宽度的约48％、或甚至不大于宽度的约40％。应了解，本体301的高度(hi)可在上述
最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
可制造成形磨粒的批料，其中可控制中值内部高度值(Mhi)，这可有利于改进的性
能。特别地，批料的中值内部高度(hi)可以以与如上所述相同的方式而与批料的成形磨粒
的中值宽度相关。值得注意的是，中值内部高度(Mhi)可为批料的成形磨粒的宽度的至少约
20％，例如中值宽度的至少约22％、至少约25％、至少约30％、或甚至至少约33％。对于一个
非限制性实施例，本体301的中值内部高度(Mhi)可不大于本体301宽度的约80％，例如不大
于约76％、不大于约73％、不大于约70％、不大于约68％、不大于宽度的约56％、不大于宽度
的约48％、或甚至不大于中值宽度的约40％。应了解，本体301的中值内部高度(Mhi)可在上
述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
此外，如通过来自合适样品量的尺寸特征的标准差测量的，成形磨粒的批料可显
示出改进的尺寸均匀性。根据一个实施例，成形磨粒可具有内部高度变化(Vhi)，所述内部
高度变化(Vhi)可计算为来自批料的粒子的合适样品量的内部高度(hi)的标准差。根据一
个实施例，内部高度变化可不大于约60微米，例如不大于约58微米、不大于约56微米、或甚
至不大于约54微米。在一个非限制性实施例中，内部高度变化(Vhi)可为至少约2微米。应了
解，本体的内部高度变化可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
对于另一个实施例，成形磨粒300的本体301可具有至少约70微米的高度，所述高
度可为内部高度(hi)。更特别地，高度可为至少约80微米，例如至少约90微米、至少约100微
米、至少约110微米、至少约120微米、至少约150微米、至少约175微米、至少约200微米、至少
约225微米、至少约250微米、至少约275微米、或甚至至少约300微米。在又一非限制性实施
例中，本体301的高度可不大于约3mm，例如不大于约2mm、不大于约1.5mm、不大于约1mm、或
甚至不大于约800微米、不大于约600微米、不大于约500微米、不大于约475微米、不大于约
450微米、不大于约425微米、不大于约400微米、不大于约375微米、不大于约350微米、不大
于约325微米、不大于约300微米、不大于约275微米、或甚至不大于约250微米。应了解，本体
301的高度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上值的范围
可代表成形磨粒的批料的中值内部高度(Mhi)值。
对于本文的某些实施例，成形磨粒300的本体301可具有特定尺寸，包括例如宽度
≥长度，长度≥高度和宽度≥高度。更特别地，成形磨粒300的本体301可具有至少约200微
米，例如至少约250微米、至少约300微米、至少约350微米、至少约400微米、至少约450微米、
至少约500微米、至少约550微米、至少约600微米、至少约700微米、至少约800微米、或甚至
至少约900微米的宽度(w)。在一个非限制性的情况下，本体301可具有不大于约4mm、例如不
大于约3mm、不大于约2.5mm、或甚至不大于约2mm的宽度。应了解，本体301的宽度可在上述
最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上值的范围可代表成形磨粒的
批料的中值宽度(Mw)。
成形磨粒300的本体301可具有特定尺寸，包括例如至少约0.4mm、例如至少约
0.6mm、至少约0.8mm、或甚至至少约0.9mm的长度(Lmiddle或Lp)。而且，对于至少一个非限
制性实施例，本体301可具有不大于约4mm、例如不大于约3mm、不大于约2.5mm、或甚至不大
于约2mm的长度。应了解，本体301的长度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围
内。此外，应了解如上值的范围可代表中值长度(M1)，其可更特别地为成形磨粒的批料的中
值中间长度(MLmiddle)或中值轮廓长度(MLp)。
成形磨粒300可具有本体301，所述本体301具有特定量的凹进，其中凹进值(d)可
限定为外拐角处的本体301的平均高度(Ahc)相比于内部处的本体301的高度的最小尺寸
(hi)之间的比。拐角处的本体301的平均高度(Ahc)可通过测量在所有拐角处的本体301高
度并将值平均而计算得到，并可不同于在一个拐角处的高度的单个值(hc)。在拐角处或在
内部处的本体301的平均高度可使用STIL(Sciences et Techniques Industrielles de
la Lumiere-法国)Micro Measure 3D表面轮廓仪(白光(LED)色差技术)测量。或者，凹进可
基于由来自批料的粒子的合适取样而计算得到的拐角处的粒子的中值高度(Mhc)。同样，内
部高度(hi)可为源自来自批料的成形磨粒的合适取样的中值内部高度(Mhi)。根据一个实
施例，凹进值(d)可不大于约2，例如不大于约1.9、不大于约1.8、不大于约1.7、不大于约
1.6、不大于约1.5、或甚至不大于约1.2。而且，在至少一个非限制性实施例中，凹进值(d)可
为至少约0.9，例如至少约1.0。应了解，凹进比可在上述最小值和最大值中的任意者之间的
范围内。此外，应了解如上凹进值可代表成形磨粒的批料的中值凹进值(Md)。
本文实施例的成形磨粒(包括例如图3的粒子的本体301)可具有限定底部面积
(Ab)的底表面304。在特定情况下，底表面304可为本体301的最大表面。底主表面304可具有
限定为底部面积(Ab)的表面积，其不同于上主表面303的表面积。在一个特定实施例中，底
主表面304可具有限定为底部面积(Ab)的表面积，其不同于上主表面303的表面积。在另一
个实施例中，底主表面304可具有限定为底部面积(Ab)的表面积，其小于上主表面303的表
面积。
另外，本体301可具有限定垂直于底部面积(Ab)并延伸通过粒子300的中点381的
平面的面积的横截面中点面积(Am)。在某些情况下，本体301可具有不大于约6的底部面积
与中点面积的面积比(Ab/Am)。在更特别的情况下，面积比可不大于约5.5，例如不大于约5，
不大于约4.5，不大于约4，不大于约3.5，或甚至不大于约3。而且，在一个非限制性实施例
中，面积比可为至少约1.1，例如至少约1.3，或甚至至少约1.8。应了解，面积比可在上述最
小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上面积比可代表成形磨粒的批料
的中值面积比。
此外，本文实施例的成形磨粒包括例如图3的粒子可具有不大于约0.3的标准化高
度差。标准化高度差可通过等式[(hc-hm)/(hi)]的绝对值限定。在其他实施例中，标准化高
度差可不大于约0.26，例如不大于约0.22，或甚至不大于约0.19。而且，在一个特定实施例
中，标准化高度差可为至少约0.04，例如至少约0.05，或甚至至少约0.06。应了解，标准化高
度差可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解上述标准化高度值
可代表成形磨粒的批料的中值标准化高度值。
可形成成形磨粒300，使得本体301包括结晶材料，更特别地包括多晶材料。值得注
意的是，多晶材料可包括研磨晶粒。在一个实施例中，本体301可基本上不含有机材料(包括
例如粘结剂)。更特别地，本体301可基本上由多晶材料组成。
在一个方面，成形磨粒300的本体301可为聚集体，所述聚集体包括粘结至彼此以
形成磨粒300的本体301的多个磨粒、砂粒和/或晶粒。合适的研磨晶粒可包括氮化物、氧化
物、碳化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、金刚石及其组合。在特定情况下，研磨晶粒可包括
氧化物化合物或络合物，例如氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钇、氧化铬、氧化锶、氧化硅及其
组合。在一种特定情况下，形成磨粒300，使得形成本体301的研磨晶粒包括氧化铝，更特别
地可基本上由氧化铝组成。此外，在特定情况下，成形磨粒300可由晶种溶胶凝胶形成。
包含于本体301内的研磨晶粒(即微晶)可具有通常不大于约100微米的平均晶粒
尺寸。在其他实施例中，平均晶粒尺寸可更小，例如不大于约80微米，不大于约50微米，不大
于约30微米，不大于约20微米，不大于约10微米，或甚至不大于约1微米、不大于约0.9微米、
不大于约0.8微米、不大于约0.7微米、或甚至不大于约0.6微米。而且，包含于本体301内的
研磨晶粒的平均晶粒尺寸可为至少约0.01微米，例如至少约0.05微米、至少约0.06微米、至
少约0.07微米、至少约0.08微米、至少约0.09微米、至少约0.1微米、至少约0.12微米、至少
约0.15微米、至少约0.17微米、至少约0.2微米、或甚至至少约0.5微米。应了解，研磨晶粒可
具有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的平均晶粒尺寸。
根据某些实施例，磨粒300可为复合材料制品，所述复合材料制品在本体301内包
括至少两种不同类型的晶粒。应了解，不同类型的晶粒为相对于彼此具有不同组成的晶粒。
例如，可形成本体301，使得其包括至少两种不同类型的晶粒，其中两种不同类型的晶粒可
为氮化物、氧化物、碳化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、金刚石及其组合。
根据一个实施例，磨粒300可具有至少约100微米的平均粒度，如通过可在本体301
上测得的最大尺寸所测得。实际上，磨粒300可具有至少约150微米、例如至少约200微米、至
少约300微米、至少约400微米、至少约500微米、至少约600微米、至少约700微米、至少约800
微米、或甚至至少约900微米的平均粒度。而且，磨粒300可具有不大于约5mm、例如不大于约
3mm、不大于约2mm、或甚至不大于约1.5mm的平均粒度。应了解，磨粒300可具有在上述最小
值和最大值中的任意者之间的范围内的平均粒度。
本文实施例的成形磨粒可具有可有利于改进的性能的飞边百分比。值得注意的
是，如沿着一个边观察的，飞边限定粒子的面积，如图4所示，其中飞边在框402和403内从本
体301的侧表面延伸。飞边可表示接近本体301的上表面303和底表面304的锥形区域。飞边
可测量为如下：沿着包含于在本体301的侧表面的最内点(例如421)与侧表面上的最外点
(例如422)之间延伸的框内的侧表面的本体301的面积的百分比。在一种特定情况下，本体
301可具有特定含量的飞边，所述含量可为包含于框402和403内的本体301的面积相比于包
含于框402、403和404内的本体301的总面积的百分比。根据一个实施例，本体301的飞边百
分比(f)可为至少约1％。在另一个实施例中，飞边百分比可更大，例如至少约2％、至少约
3％、至少约5％、至少约8％、至少约10％、至少约12％，例如至少约15％、至少约18％、或甚
至至少约20％。然而，在一个非限制性实施例中，本体301的飞边百分比可为受控的，并且可
不大于约45％，例如不大于约40％、不大于约35％、不大于约30％、不大于约25％、不大于约
20％、不大于约18％、不大于约15％、不大于约12％、不大于约10％、不大于约8％、不大于约
6％、或甚至不大于约4％。应了解，本体301的飞边百分比可在上述最小百分比和最大百分
比中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上飞边百分比可代表成形磨粒的批料的平均
飞边百分比或中值飞边百分比。
飞边百分比可通过如下方式测得：以其侧面固定成形磨粒300，并在侧面观察本体
301以产生黑白图像，如图4所示。用于此的合适的程序包括ImageJ软件。飞边百分比可通过
确定相比于如在侧面观察的本体301的总面积(总阴影面积)(包括中心404中和框内的面
积)的框402和403中的本体301的面积而计算得到。对于粒子的合适取样，可完成这种程序，
以产生平均值、中值和/或标准差值。
图12A-和12C包括根据一个实施例的成形磨粒的图示。本文实施例的成形磨粒的
本体可具有在至少三种晶粒特征之间的特定关系，所述晶粒特征包括尖端锐度、强度和形
状指数。不希望受特定理论束缚，基于实证研究，看起来可存在在某些晶粒特征之间的特定
相互关系，并且通过控制这些晶粒特征的相互关系，成形磨粒的自锐行为可得到修饰且改
进，这可有利于形成具有就功效和寿命而言的改进的性能的研磨制品。
图12A包括根据一个实施例的成形磨粒的透视图图示。图12B和图12C包括图12A的
成形磨粒的顶视图图示。如所示的，成形磨粒1200可包括本体1201，所述本体1201具有上主
表面1203(即第一主表面)、以及与上主表面1203相对的底主表面1204(即第二主表面)。上
表面1203和底表面1204可由至少一个侧表面1205彼此分隔，所述至少一个侧表面1205可包
括一个或多个不连续侧表面部分，包括例如不连续侧表面部分1206、1207和1208。不连续侧
表面部分1206-1208可在边缘包括但不限于边缘1209、1210和1211处彼此连接。边缘1209、
1210和1211可在上主表面和底主表面1204的外拐角之间延伸。例如，边缘1210可在上主表
面1203的外拐角1213和底主表面1204的外拐角1214之间延伸。
如所示的，成形磨粒1200的本体1201可具有如在与上表面1203平行的平面中观察
的大致多边形形状，并且更具体而言，如在本体的宽度(W)和长度(L或Lmiddle)的平面中观
察的，本体1201可具有基本三角形(例如等边三角形)的二维形状(即，如图12B和图12C中所
示的顶视图)。特别地，本体1201可具有如图12A中所示的长度(L或Lmiddle)，所述长度可测
量为从外拐角1216延伸穿过本体1201的中点1281到本体的相对边缘1217处的中点的尺寸。
此外，本体1201可具有宽度(W)，所述宽度(W)为沿着侧表面1205的不连续侧表面部分(例如
1206)的本体1201的最长尺寸的量度。本体的高度可大致为上主表面1203和底主表面1204
之间的距离。如本文实施例中所述，高度可在本体1201的不同位置处，例如在拐角处相对于
在本体1201的内部处在尺寸中改变。
此外，如本文其他实施例中所述，本体1201可具有长度(1)、宽度(w)和高度(hi)，
其中宽度＞长度，长度＞高度，并且宽度＞高度。在特定情况下，本体1201可形成为具有具
有本文实施例中所述的值的第一纵横比，所述第一纵横比是表示为宽度：长度的比例。同样
地，本体1201可具有可与本文其他实施例中所述相同的第二纵横比(即长度：高度)和第三
纵横比(即宽度：高度)。
根据一个实施例，成形磨粒1200的本体1201可使用本文描述的过程中的任一种形
成。值得注意的是，本体1201可这样形成，使得它具有至少三种晶粒特征的特定相互关系，
所述晶粒特征包括预定强度、预定尖端锐度和预定形状指数。成形磨粒的尖端锐度可为平
均尖端锐度，可通过测定本体1201的外拐角上的最佳拟合圆的最大半径进行测量。例如，转
向图12B，提供了本体1201的上主表面1203的顶视图。对于外拐角1216，最佳拟合圆覆盖在
成形磨粒1201的本体1201的图像上，并且最佳拟合圆的半径相对于外拐角1216的曲率限定
关于外拐角1216的尖端锐度的值。测量可对于本体1201的每个外拐角产生，以测定关于单
个成形磨粒的平均个别尖端锐度。此外，测量可对成形磨粒批料的合适样品量的成形磨粒
产生，以衍生平均批料尖端锐度。任何合适的计算机程序例如ImageJ均可与合适放大率的
图像(例如SEM图像或光学显微镜图像)结合使用，以准确测量最佳拟合圆和尖端锐度。
本文实施例的成形磨粒可具有特定尖端锐度，所述特定尖端锐度有利于形成具有
特定锐度、强度和形状指数因子(即3SF)的成形磨粒。例如，根据一个实施例，成形磨粒的本
体1201可具有在不大于约80微米和至少约1微米之间的范围内的尖端锐度。此外，在某些情
况下，本体1201可具有不大于约78微米，例如不大于约76微米、不大于约74微米、不大于约
72微米、不大于约70微米、不大于约68微米、不大于约66微米、不大于约64微米、不大于约62
微米、不大于约60微米、不大于约58微米、不大于约56微米、不大于约54微米、不大于约52微
米、不大于约50微米、不大于约48微米、不大于约46微米、不大于约44微米、不大于约42微
米、不大于约40微米、不大于约38微米、不大于约36微米、不大于约34微米、不大于约32微
米、不大于约30微米、不大于约38微米、不大于约36微米、不大于约34微米、不大于约32微
米、不大于约30微米、不大于约28微米、不大于约26微米、不大于约24微米、不大于约22微
米、不大于约20微米、不大于约18微米、不大于约16微米、不大于约14微米、不大于约12微
米、不大于约10微米的尖端锐度。在另外一个非限制性实施例中，本体1201可具有至少约2
微米，例如至少约4微米、至少约6微米、至少约8微米、至少约10微米、至少约12微米、至少约
14微米、至少约16微米、至少约18微米、至少约20微米、至少约22微米、至少约24微米、至少
约26微米、至少约28微米、至少约30微米、至少约32微米、至少约34微米、至少约36微米、至
少约38微米、至少约40微米、至少约42微米、至少约44微米、至少约46微米、至少约48微米、
至少约50微米、至少约52微米、至少约54微米、至少约56微米、至少约58微米、至少约60微
米、至少约62微米、至少约64微米、至少约66微米、至少约68微米、至少约70微米的尖端锐
度。应了解，本体1201可具有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的尖端锐度。
如本文指出的，另一种晶粒特征是形状指数。本体1201的形状指数可描述为与如
在本体1201的长度和宽度的平面的两个维度中观察的本体1201内完全拟合的最大-最佳拟
合内圆的内半径相比较，如在长度和宽度的平面(即，上主表面1203或底主表面1204)的两
个维度中观察的在本体1201上叠加的最佳拟合外圆的外半径值。例如，转向图12C，提供了
成形磨粒1200的本体1201的顶视图，具有在图示上叠加的两个圆，以证实形状指数的计算。
第一外圆在本体1201上叠加，所述第一外圆是代表最小圆的最佳拟合外圆，所述最小圆可
拟合成形磨粒的本体在其边界内的整个周长。外圆具有半径(Ro)。对于形状例如图12C中示
出的那种，外圆可在等边三角形二维形状的三个拐角各自处与本体的周长相交。然而，应了
解对于某些不规则形状或复杂形状，本体在圆内可能并非均匀地拟合，使得拐角各自以相
等的间隔与圆相交，但仍可形成最佳拟合外圆。任何合适的计算机程序例如ImageJ均可与
合适放大率的图像(例如SEM图像或光学显微镜图像)结合使用，以产生外圆且测量半径
(Ro)。
第二内圆可在成形研磨晶粒的图像上叠加，如图12C中所示，并且是代表最大圆的
最佳拟合圆，所述最大圆可整个置于本体1201的二维形状的周长内，如在本体1201的长度
和宽度的平面中观察的。内圆可具有半径(Ri)。应了解，对于某些不规则形状或复杂形状，
内圆在本体内可能并非均匀地拟合，使得圆的周长以相等的间隔接触本体的部分，例如对
于图12C的规则五边形所示。然而，仍可形成最佳拟合内圆。任何合适的计算机程序例如
ImageJ均可与合适放大率的图像(例如SEM图像或光学显微镜图像)结合使用，以产生内圆
且测量半径(Ri)。
形状指数可通过将外半径除以内半径进行计算(即，形状指数＝Ri/Ro)。例如，图
12A-12C的成形磨粒1200的本体1201具有在至少约0.48和不大于约0.52之间的范围内的形
状指数。
本文实施例的成形磨粒可具有有利于形成具有特定3SF的成形磨粒的特定形状指
数。例如，本体可具有在至少约0.48和不大于约0.52之间的范围内的形状指数。更具体而
言，在一个非限制性实施例中，成形磨粒的本体可具有大约0.5的形状指数。
此外，如本文指出的，本体可形成为具有特定强度。本体的强度可经由赫兹缩进
(Hertzian indentation)进行测量。在这种方法中，研磨晶粒被胶粘在开槽铝SEM样品安装
柱上。槽大约250μm深且足够宽以容纳一行晶粒。晶粒使用一系列金刚石研磨膏在自动抛光
机中进行抛光，所述一系列金刚石研磨膏具有1μm的最细研磨膏以实现最终镜面光洁度。在
最后一个步骤时，抛光的晶粒是平坦的且与铝表面齐平。抛光晶粒的高度因此为大约250μ
m。金属柱固定在金属支架中，并且使用MTS通用测试框架用钢球形压头进行缩进。在测试期
间的十字头速度为2μm/s。用作压头的钢球为直径3.2mm。最大缩进载荷对于所有晶粒均为
相同的，并且在第一断裂时的载荷作为载荷下降由载荷位移曲线进行测定。在缩进后，晶粒
进行光学成像，以记录裂纹的存在和裂纹模式。
使用第一载荷下降作为第一环裂纹的突加载荷(pop-in load)，可计算赫兹强度。
赫兹应力场是充分明确和不对称的。应力在压头下方是压缩的，并且在由接触面积的半径
限定的区域外是拉伸的。在低载荷时，场是完全弹性的。对于半径R的球体和施加的正常载
荷P，关于应力场的解决方案根据接触是无摩擦的原始赫兹假设容易地找到。
接触面积a的半径由下式给出：
其中
并且E*是分别关于压头和样品材料的弹性模量E和泊松比v的组合。
最大接触压力由下式给出：
最大剪切应力通过下述(假定v＝0.3)给出：在R＝0和z＝0.48a时，τ1＝0.31，p0。
赫兹强度是在开裂开始时的最大拉伸应力，并且根据下式进行计算：在R＝a和z＝
0时，σr＝1/3(1-2v)p0。
使用第一载荷下降作为等式(3)中的载荷P，最大拉伸应力遵循上述等式进行计
算，这是关于样本的赫兹强度的值。总之，对于每个砂粒类型测试20至30个个别成形磨粒样
品，并且获得赫兹断裂应力范围。遵循Weibull分析程序(如ASTM C1239中概述的)，生成
Weibull概率图，并且使用最大似然程序，对于分布计算Weibull特征强度(标度值)和
Weibull模量(形状参数)。
本文实施例的成形磨粒可具有特定强度，所述特定强度有利于形成具有特定3SF
的成形磨粒。例如，本文实施例的成形磨粒的本体可具有在不大于约600MPa和至少约
350MPa之间的范围内的强度。这可使用本文实施例中所述的组合物中的任一种来实现，包
括但不限于单一陶瓷组合物、掺杂的陶瓷组合物或复合组合物。根据一个特定实施例，本体
1201的强度可不大于约590MPa，例如不大于约580MPa、不大于约570MPa、不大于约560MPa、
不大于约550MPa、不大于约540MPa、不大于约530MPa、不大于约520MPa、不大于约510MPa、不
大于约500MPa、不大于约490MPa、不大于约480MPa、不大于约470MPa、不大于约460MPa、不大
于约450MPa、不大于约440MPa、不大于约430MPa、不大于约420MPa、不大于约410MPa、不大于
约400MPa、不大于约390MPa、不大于约380MPa、不大于约370MPa、或甚至不大于约360MPa。在
另外一个非限制性实施例中，本体1201的强度可为至少约360MPa、至少约370MPa、至少约
380MPa、至少约390MPa、至少约400MPa、至少约410MPa、至少约420MPa、至少约430MPa、至少
约440MPa、至少约450MPa、至少约460MPa、至少约470MPa、至少约480MPa、至少约490MPa、或
甚至至少约500MPa。应了解，本体的强度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围
内。
根据一个方面，成形磨粒的实证研究已指示通过控制尖端锐度、强度和形状指数
就彼此而言的特定晶粒特征，可修饰成形磨粒的碾磨行为(例如自锐行为)。值得注意的是，
形成过程可以这样的方式采取，使得本体的尖端锐度、形状指数和强度的晶粒特征的相互
关系以预定方式加以选择且控制，以影响成形磨粒的碾磨行为(例如自锐行为)。例如，在一
个实施例中，形成成形磨粒的方法可包括选择具有预定强度的材料，并且基于预定强度，形
成具有预定尖端锐度和预定形状指数的成形磨粒的本体。即，可首先选择用于形成成形磨
粒的材料，使得本体具有预定强度，并且其后基于预定强度，可选择且控制预定尖端锐度和
预定形状指数的晶粒特征，使得成形磨粒可具有超过常规成形磨粒的改进的性能。
在另外一个实施例中，形成成形磨粒的方法可包括选择具有预定形状指数的材
料，并且基于预定形状指数，形成具有预定尖端锐度和预定强度的成形磨粒的本体。即，可
首先选择成形磨粒的本体的形状，并且其后基于预定形状指数，可选择且控制本体的预定
尖端锐度和预定强度的晶粒特征，使得成形磨粒可具有超过常规成形磨粒的改进的性能。
在另外一种方法中，形成成形磨粒的方法可包括选择成形磨粒的本体的预定尖端
锐度。在预定本体的尖端锐度后，基于预定尖端锐度，可选择且控制本体的形状指数和强
度。此类过程可有利于形成具有超过常规成形磨粒的改进的性能的成形磨粒。
在另外一个实施例中，形成成形磨粒的方法可包括选择具有预定高度的材料，所
述预定高度可为平均高度、内部高度、或者在本体的边缘或尖端处的高度，并且基于预定高
度，形成具有预定尖端锐度、预定强度和预定形状指数的成形磨粒的本体。即，可首先选择
成形磨粒的本体的高度，并且其后基于预定高度，可选择且控制本体的预定尖端锐度、强度
和形状指数的晶粒特征，使得成形磨粒可具有超过常规成形磨粒的改进的性能。
此外，通过实证研究，已发现成形磨粒的性能可最初通过尖端锐度、强度和形状指
数的相互关系进行预测，所述相互关系可根据下式基于锐度-形状-强度因子(3SF)进行评
估：3SF＝[(S*R*B2)/2500]，其中“S”代表本体的强度(以MPa表示)，R代表本体的尖端锐度
(以微米表示)，并且“B”代表本体的形状指数。3SF式预期提供基于晶粒特征的相互关系，粒
子的碾磨行为的有效性的初始预测。应当指出其他因子例如其中整合成形磨粒的研磨制品
的方面，可影响粒子的行为。
根据一个实施例，成形磨粒的本体可具有在至少约0.7和不大于约1.7之间的范围
内的特定3SF值。在至少一个实施例中，本体可具有至少约0.72，例如至少约0.75、至少约
0.78、至少约0.8、至少约0.82、至少约0.85、至少约0.88、至少约0.90、至少约0.92、至少约
0.95、或甚至至少约0.98的3SF。在另外一种情况下，本体可具有不大于约1.68，例如不大于
约1.65、不大于约1.62、不大于约1.6、不大于约1.58、不大于约1.55、不大于约1.52、不大于
约1.5、不大于约1.48、不大于约1.45、不大于约1.42、不大于约1.4、不大于约1.38、不大于
约1.35、不大于约1.32、不大于约1.3、不大于约1.28、不大于约1.25、不大于约1.22、不大于
约1.2、不大于约1.18、不大于约1.15、不大于约1.12、不大于约1.1的3SF。应了解，本体可具
有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的3SF。
具有特定晶粒特征和3SF的本文实施例的成形磨粒可具有本文所述的实施例的其
他特征中的任一种。在一个方面，成形磨粒的本体1201可具有特定组成。例如，本体1201可
包括陶瓷材料，例如多晶陶瓷材料，且更特别是氧化物。氧化物可包括例如氧化铝。在某些
情况下，本体可包括大部分含量的氧化铝，例如相对于本体的总重量至少约95重量％氧化
铝，或例如相对于本体的总重量至少约95.1重量％、至少约95.2重量％、至少约95.3重
量％、至少约95.4重量％、至少约95.5重量％、至少约95.6重量％、至少约95.7重量％、至少
约95.8重量％、至少约95.9重量％、至少约96重量％、至少约96.1重量％、至少约96.2重
量％、至少约96.3重量％、至少约96.4重量％、至少约96.5重量％、至少约96.6重量％、至少
约96.7重量％、至少约96.8重量％、至少约96.9重量％、至少约97重量％、至少约97.1重
量％、至少约97.2重量％、至少约975.3重量％、至少约97.4重量％、或甚至至少约97.5重
量％氧化铝。而且，在另外一个非限制性实施例中，本体1201可包括不大于约99.5重量％的
氧化铝含量，例如相对于本体1201的总重量不大于约99.4重量％、不大于约99.3重量％、不
大于约99.2重量％、不大于约99.1重量％、不大于约99重量％、不大于约98.9重量％、不大
于约98.8重量％、不大于约98.7重量％、不大于约98.6重量％、不大于约98.5重量％、不大
于约98.4重量％、不大于约98.3重量％、不大于约98.2重量％、不大于约98.1重量％、不大
于约98重量％、不大于约97.9重量％、不大于约97.8重量％、不大于约97.7重量％、不大于
约97.6重量％、或甚至不大于约97.5重量％氧化铝。应了解，本体1201可包括在上述最小值
和最大值中的任意者之间的范围内的氧化铝含量。
如本文实施例中指出的，成形磨粒的本体可形成为包括某些添加剂。添加剂可为
非有机种类，包括但不限于氧化物。在一种特定情况下，添加剂可为掺杂剂材料，所述掺杂
剂材料可以足以影响材料的显微结构的特定少量存在，但以大于痕量或更少的含量存在。
掺杂剂材料可包括选自下述的元素：铪、锆、铌、钽、钼、钒、锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、钪、钇、
镧、铯、镨、铬、钴、铁、锗、锰、镍、钛、锌及其组合。在另外一个更特定的实施例中，掺杂剂材
料可包括镁，并且可为含镁种类，包括但不限于氧化镁(MgO)。
根据一个实施例，含镁种类可为包括镁和至少一种其他元素的化合物。在至少一
个实施例中，含镁化合物可包括氧化物化合物，使得含镁种类包括镁和氧。在另外一个实施
例中，含镁种类可包括铝，并且更具体而言，可为铝酸镁种类。例如，在某些情况下，含镁种
类可为尖晶石材料。尖晶石材料可为化学计量或非化学计量的尖晶石。
含镁种类可为与另一个主相包括例如氧化铝相相比较，在本体中形成的不同材料
相。含镁种类可优先设置在主相(例如氧化铝晶粒)的晶粒边界处。在另外其他情况下，含镁
种类可主要且均匀地分散在主相的晶粒体积的各处。
含镁种类可为强度改变材料。例如，在至少一个实施例中，与不包括含镁种类的本
体相比较，含镁种类的添加可配置为降低本体的强度。
实施例的成形磨粒的某些组合物可包括特定含量的氧化镁。例如，本体1201可包
括相对于本体1201的总重量至少约0.5重量％，例如至少约0.6重量％、至少约0.7重量％、
至少约0.8重量％、至少约0.9重量％、至少约1重量％、至少约1.1重量％、至少约1.2重
量％、至少约1.3重量％、至少约1.4重量％、至少约1.5重量％、至少约1.6重量％、至少约
1.7重量％、至少约1.8重量％、至少约1.9重量％、至少约2重量％、至少约2.1重量％、至少
约2.2重量％、至少约2.3重量％、至少约2.4重量％、或甚至至少约2.5重量％的含镁种类含
量。在另外一个非限制性实施例中，本体1201可包括不大于约5重量％，例如不大于约4.9重
量％、不大于约4.8重量％、不大于约4.7重量％、不大于约4.6重量％、不大于约4.5重量％、
不大于约4.4重量％、不大于约4.3重量％、不大于约4.2重量％、不大于约4.1重量％、不大
于约4重量％、不大于约3.9重量％、不大于约3.8重量％、不大于约3.7重量％、不大于约3.6
重量％、不大于约3.5重量％、不大于约3.4重量％、不大于约3.3重量％、不大于约3.2重
量％、不大于约3.1重量％、不大于约3重量％、不大于约2.9重量％、不大于约2.8重量％、不
大于约2.7重量％、不大于约2.6重量％、或甚至不大于约2.5重量％的含镁种类含量。应了
解，在本体内的含镁种类含量可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，在
至少一个实施例中，本体1201可基本上由氧化铝(Al2O3)和含镁种类组成。
在特定情况下，本文实施例的成形磨粒可具有在最小主表面和侧表面的相交处的
特定拔模角，这可指示形成的特定方面和/或可有利于磨粒的改进的性能。在一种特定情况
下，本文的成形磨粒可具有平均拔模角α，所述平均拔模角α可为关于成形磨粒的统计上相
关和随机样品量(例如至少20个颗粒)的拔模角的平均量度。在特定情况下，平均拔模角可
不大于95°，例如不大于94°、或不大于93°、或不大于92°、或不大于91°、或甚至不大于90°。
在至少一个非限制性实施例中，本文实施例的成形磨粒可具有至少80°，例如至少82°、或至
少84°、或至少85°、或至少86°、或至少87°的平均拔模角。应了解，本文实施例的成形磨粒可
具有在包括上述最小值和最大值中的任意者的范围内的平均拔模角，包括但不限于在至少
80°和不大于95°的范围内，或在包括至少80°和不大于94°的范围内，或在包括至少82°和不
大于93°的范围内，或在包括至少84°和不大于93°的范围内。
拔模角可通过在就主表面而言的大约90°角度处且在与侧表面之一的垂直角度处
将成形磨粒切成两半，例如由图12D中的虚线所示，进行测量。尽可能最好地，分割线应与侧
表面垂直延伸且穿过粒子的主表面的中点。随后固定成形磨粒的一部分，并且以与图12E中
提供的那种相似的方式经由SEM进行观察。关于此类的合适程序包括ImageJ软件。使用本体
的图像，最小主表面通过鉴定最大主表面且选择其相对表面进行测定。某些成形磨粒可具
有大致正方形的横截面形状。为了鉴定最小主表面，必须首先测定最大主表面。最小主表面
是相对最大主表面的那个表面。成像软件例如ImageJ可用于帮助测定最小主表面。使用合
适的图像加工软件(例如ImageJ)，沿连接主表面和侧壁的拐角之间的主表面两者画一条直
线，如由图12E中下方的线提供的。使用图像分析软件，测量更长的线。两条线中更短的那条
假定为两个主表面中更小的。在图12E中提供的情况下，在图像右侧上的线更短，并且拔模
角应在右上方拐角处鉴定的拐角处进行测量，这也在图12F中示出。
为了测量拔模角，可沿最小主表面和侧表面画线，以形成如图12F中提供的交叉角
度。考虑到作为整体的表面形状且忽略在粒子拐角处的缺陷或其他非代表性表面起伏(例
如，由于安装操作的裂纹或碎屑等)来画线。此外，画出代表最小主表面的线，以代表在拔模
角处连接侧壁的主表面部分。拔模角(即，如在相交处测量的本体的角度)通过在线相交处
形成的内角进行测定。
此外，如本文指出的，本文实施例的任一个的成形磨粒的本体可由多晶材料包括
晶粒形成，所述多晶材料可由材料例如氮化物、氧化物、碳化物、硼化物、氮氧化物、金刚石
及其组合制成。此外，本体1201可基本上不含有机材料，基本上不含稀土元素，并且基本上
不含铁。本体1201可基本上不含氮化物，基本上不含氯化物，基本上不含氮化物或基本上不
含氧氮化物。基本上不含理解为意指本体以排除此类材料的方式形成，但本体可不一定完
全不含此类材料，因为它们可以痕量或更少的量存在。
除本文实施例的前述晶粒特征和3SF值之外，在某些情况下，晶粒的高度可为可与
本文描述的某些晶粒特征相关的另外或可替代晶粒特征。特别地，晶粒的高度可就晶粒特
征(例如强度和尖端锐度)中的任一种而言加以控制，以有利于成形磨粒和使用此类成形磨
粒的研磨制品的改进的碾磨性能。值得注意的是，本文实施例的成形磨粒可具有特定高度，
所述特定高度可与某些晶粒特征相关，使得在碾磨期间遇到的应力可以有利于改进的自锐
行为的方式分布在本体各处。根据一个实施例，成形磨粒的本体可具有在约70微米和约500
微米之间的范围内，例如在约175微米至约350微米之间的范围内，例如在约175微米和约
300微米之间的范围内，或甚至在约200微米和约300微米之间的范围内的高度(h)。
固定研磨制品
在形成或采购成形磨粒后，粒子可与其他材料组合，以形成固定研磨制品。在固定
磨料中，成形磨粒可联接至基质或基材且用于材料去除操作。一些合适的示例性固定研磨
制品可包括其中成形磨粒包含在粘结材料的三维基质中的粘结研磨制品。在其他情况下，
固定研磨制品可为涂覆研磨制品，其中成形磨粒可分散在上覆背衬的单层中且使用一个或
多个粘结层与背衬粘结。
图5A包括根据一个实施例掺入研磨颗粒材料的粘结研磨制品的图示。如所示的，
粘结磨料590可包括粘结材料591、在粘结材料中包含的研磨颗粒材料592、以及在粘结材料
591内的孔隙率598。在特定情况下，粘结材料591可包括有机材料、无机材料及其组合。合适
的有机材料可包括聚合物，例如环氧树脂、树脂、热固性塑料、热塑性塑料、聚酰亚胺、聚酰
胺及其组合。某些合适的无机材料可包括金属、金属合金、玻璃相材料、结晶相材料、陶瓷及
其组合。
在一些情况下，粘结磨料590的研磨颗粒材料592可包括成形磨粒593、594、595和
596。在特定情况下，成形磨粒593、594、595和596可为不同类型的粒子，所述粒子在组成、二
维形状、三维形状、尺寸及其组合方面可彼此不同，如本文实施例中所述。可替代地，粘结研
磨制品可包括单一类型的成形磨粒。
粘结磨料590可包括代表稀释剂磨粒的一类研磨颗粒材料597，所述稀释剂磨粒在
组成、二维形状、三维形状、尺寸及其组合方面可不同于成形磨粒593、594、595和596。
粘结磨料590的孔隙率598可为开放孔隙率、封闭孔隙率及其组合。孔隙率598可以
基于粘结磨料590的本体总体积的多数量(体积％)存在。可替代地，孔隙率598可以基于粘
结磨料590的本体总体积的少数量(体积％)存在。粘结材料591可以基于粘结磨料590的本
体总体积的多数量(体积％)存在。可替代地，粘结材料591可以基于粘结磨料590的本体总
体积的少数量(体积％)存在。另外，研磨颗粒材料592可以基于粘结磨料590的本体总体积
的多数量(体积％)存在。可替代地，研磨颗粒材料592可以基于粘结磨料590的本体总体积
的少数量(体积％)存在。
图5B包括根据一个实施例的涂覆研磨制品的横截面图示。特别地，涂覆研磨制品
500可包括基材501(例如背衬)和覆在基材501的表面上面的至少一个粘结层。粘结层可包
括底胶(make coat)503和/或复胶(size coat)504。涂覆研磨制品500可包括可包含本文实
施例中任一个的成形磨粒505的研磨颗粒材料510，以及具有无规形状的以稀释剂磨粒形式
的第二类型的研磨颗粒材料507，所述稀释剂磨粒可不一定是成形磨粒。图5B的成形磨粒
505一般出于目的或讨论而被示出，并且应了解，涂覆研磨制品可包括本文实施例的任何成
形磨粒。底胶503可覆在基材501的表面上面，并且包围成形磨粒505和第二类型的研磨颗粒
材料507的至少一部分。复胶504可上覆并粘合至成形磨粒505和第二类型的研磨颗粒材料
507以及底胶503。
根据一个实施例，基材501可包括有机材料、无机材料及其组合。在某些情况下，基
材501可包括织造材料。然而，基材501可由非织造材料制得。特别合适的基材材料可包括有
机材料，包括聚合物，例如聚酯、聚氨酯、聚丙烯和/或聚酰亚胺(如来自杜邦公司(DuPont)
的KAPTON)和纸。一些合适的无机材料可包括金属、金属合金，特别是铜箔、铝箔、钢箔及其
组合。背衬可包括选自催化剂、偶联剂、固化剂(curant)、抗静电剂、悬浮剂、抗荷载剂、润滑
剂、润湿剂、染料、填料、粘度调节剂、分散剂、消泡剂和研磨剂的一种或多种添加剂。
聚合物制剂可用于形成涂覆研磨制品500的各种层中的任一层，例如前填料
(frontfill)、预复胶(pre-size)、底胶、复胶和/或超级胶料涂层(supersize coat)。当用
于形成前填料时，聚合物制剂一般包括聚合物树脂、原纤化纤维(优选以浆的形式)、填料材
料及其他任选的添加剂。用于一些前填料实施例的合适制剂可包括诸如下述的材料：酚醛
树脂、硅灰石填料、消泡剂、表面活性剂、原纤化纤维以及余量的水。合适的聚合物树脂材料
包括选自下述的可固化树脂：可热固化树脂包括酚醛树脂、脲/甲醛树脂、酚醛/乳胶树脂以
及这些树脂的组合。其他合适的聚合物树脂材料还可包括可放射固化树脂，例如可使用电
子束、紫外线辐射或可见光固化的那些树脂，例如环氧树脂、丙烯酸化环氧树脂的丙烯酸化
寡聚物、聚酯树脂、丙烯酸化氨基甲酸酯和聚酯丙烯酸酯以及丙烯酸化单体包括单丙烯酸
化、多丙烯酸化单体。该制剂还可包含不反应的热塑性树脂粘结剂，所述热塑性树脂粘结剂
可通过增强可侵蚀性来增强沉积的磨粒的自锐性特征。这种热塑性树脂的例子包括聚丙二
醇、聚乙二醇和聚氧丙烯-聚氧乙烯(polyoxyethene)嵌段共聚物等。在基材501上使用前填
料可改进表面的均匀性，用于底胶503的合适施加以及成形磨粒505以预定取向的改进的施
加和取向。
底胶503可在单个过程中施用至基材501的表面，或作为另外一种选择，研磨颗粒
材料510可与底胶503材料组合，并作为混合物施用至基材501的表面。底胶503的合适的材
料可包括有机材料，特别是聚合物材料，包括例如聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯
酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚硅氧烷、有机硅、乙酸纤维素、硝酸纤维素、天
然橡胶、淀粉、虫胶及其混合物。在一个实施例中，底胶503可包括聚酯树脂。随后可加热经
涂覆的基材，以将树脂和研磨颗粒材料固化至基材。通常，在所述固化过程中，可将经涂覆
的基材501加热至约100℃至小于约250℃之间的温度。
研磨颗粒材料510可包括根据本文实施例的成形磨粒505。在特定情况下，研磨颗
粒材料510可包括不同类型的成形磨粒505。如本文实施例中所述，不同类型的成形磨粒可
在组成、二维形状、三维形状、尺寸及其组合方面彼此不同。如所示，涂覆磨料500可包括成
形磨粒505，所述成形磨粒505可具有本文实施例的成形磨粒形状中的任一种。
其他类型的磨粒507可为不同于成形磨粒505的稀释剂粒子。例如，稀释剂粒子可
在组成、二维形状、三维形状、尺寸及其组合方面不同于成形磨粒505。例如，磨粒507可表现
具有无规形状的常规压碎研磨砂粒。磨粒507可具有比成形磨粒505的中值粒度更小的中值
粒度。
在充分形成具有研磨颗粒材料510的底胶503之后，可形成复胶504，以覆在研磨颗
粒材料510上面并将研磨颗粒材料510粘合至适当位置。复胶504可包括有机材料，可基本上
由聚合物材料制得，且特别地可使用聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基
丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚硅氧烷、有机硅、乙酸纤维素、硝酸纤维素、天然橡胶、淀粉、
虫胶及其混合物。
根据一个实施例，成形磨粒505可以相对于彼此和/或基材501的预定取向定向。虽
然尚未完全了解，但认为尺寸特征之一或组合可负责成形磨粒505的改进的取向。根据一个
实施例，成形磨粒505可以相对于基材501的平坦取向例如图5B所示的那种平坦取向定向。
在平坦取向中，成形磨粒的底表面304可最接近于基材501的表面，并且成形磨粒505的上表
面303可定向远离基材501，且配置为进行与工件的初始接合。
根据另一个实施例，成形磨粒505可以预定侧取向例如图6所示的那种侧取向置于
基材501上。在特定情况下，研磨制品500上的成形磨粒505总含量的成形磨粒505中的大多
数可具有预定侧取向。在侧取向中，成形磨粒505的底表面304可与基材501的表面间隔开并
相对于基材501的表面成角度。在特定情况下，底表面304可相对于基材501的表面形成钝角
(B)。此外，上表面303与基材501的表面间隔开并相对于基材501的表面成角度，所述角度在
特定情况下可限定大致锐角(A)。在侧取向中，侧表面305可最接近于基材501的表面，并且
更特别地，可与基材501的表面直接接触。
对于本文的某些其他研磨制品，在研磨制品500上的多个成形磨粒505中的至少约
55％可在预定侧取向上联接至背衬。而且，该百分比可更大，例如至少约60％、至少约65％、
至少约70％、至少约75％、至少约77％、至少约80％、至少约81％、或甚至至少约82％。并且
对于一个非限制性实施例，研磨制品500可使用本文成形磨粒505形成，其中不大于约99％
的成形磨粒总含量具有预定侧取向。
为了测定以预定取向的粒子的百分比，使用以下表1的条件运行的CT扫描机获得
研磨制品500的2D微聚焦x射线图像。x射线2D成像用Quality Assurance软件对背衬上的成
形磨粒进行。样本固定夹具利用具有4”x 4”窗口和”固体金属棒的塑料框架，所述固
体金属棒的顶端部分由两个螺钉弄平一半以固定框架。在成像前，将样本夹在框架的一侧
上，其中螺钉头面对X射线的入射方向。随后选择在4”x 4”窗口区域内的五个区域用于以
120kV/80μA成像。以X射线偏移/增益校正和15倍放大率记录每个2D投影。
表1
图像随后使用ImageJ程序进行输入并分析，其中根据下表2对不同取向指定值。图
11包括代表根据一个实施例的涂覆研磨制品的部分的图像，所述图像可用于分析在背衬上
的成形磨粒的取向。
表2
随后如下表3中提供的进行三次计算。在进行计算后，可获得每平方厘米以特定取
向(例如侧取向)的晶粒的百分比。
表3
*-这些均就图像的代表面积进行标准化。
+-应用0.5的比例因子，以说明它们并非完全存在于图像中的事实。
此外，由成形磨粒制备的研磨制品可利用各种含量的成形磨粒。例如，研磨制品可
为涂覆研磨制品，包括以疏涂层(open-coat)配置或紧密涂层(closed-coat)配置的多个成
形磨粒的单层。例如，多个成形磨粒可限定具有不大于约70个粒子/cm2的成形磨粒涂覆密
度的疏涂层研磨制品。在其他情况下，研磨制品每平方厘米的成形磨粒的疏涂层密度可不
大于约65个粒子/cm2，例如不大于约60个粒子/cm2、不大于约55个粒子/cm2、或甚至不大于
约50个粒子/cm2。而且，在一个非限制性实施例中，使用本文的成形磨粒的疏涂层研磨制品
密度可为至少约5个粒子/cm2、或甚至至少约10个粒子/cm2。应了解，涂覆研磨制品的疏涂层
密度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
在可替代实施例中，多个成形磨粒可限定具有至少约75个粒子/cm2，例如至少约
80个粒子/cm2、至少约85个粒子/cm2、至少约90个粒子/cm2、至少约100个粒子/cm2的成形磨
粒涂覆密度的紧密涂层研磨制品。而且，在一个非限制性实施例中，使用本文的成形磨粒的
涂覆研磨制品的紧密涂层密度可不大于约500个粒子/cm2。应了解，涂覆研磨制品的紧密涂
层密度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
在某些情况下，研磨制品可具有不大于约50％研磨颗粒材料覆盖制品的外研磨表
面的涂层的疏涂层密度。在其他实施例中，相对于研磨表面的总面积，研磨颗粒材料的涂覆
百分比可不大于约40％、不大于约30％、不大于约25％、或甚至不大于约20％。而且，在一个
非限制性实施例中，相对于研磨表面的总面积，研磨颗粒材料的涂覆百分比可为至少约
5％，例如至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、或
甚至至少约40％。应了解，相对于研磨表面的总面积，成形磨粒的覆盖百分比可在上述最小
值和最大值中的任意者之间的范围内。
一些研磨制品可具有相对于背衬或基材501长度(例如今)的特定含量的磨粒。例
如，在一个实施例中，研磨制品可利用至少约20磅/今、例如至少约25磅/今或甚至至少约30
磅/今的成形磨粒的标准化重量。而且，在一个非限制性实施例中，研磨制品可包括不大于
约60磅/今、例如不大于约50磅/今、或甚至不大于约45磅/今的成形磨粒的标准化重量。应
了解，本文实施例的研磨制品可利用在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的成
形磨粒的标准化重量。
如本文描述的研磨制品上的多个成形磨粒可限定磨粒的批料的第一部分，并且本
文实施例中所述的特征可代表存在于成形磨粒的批料的至少第一部分中的特征。此外，根
据一个实施例，如本文已描述的控制一种或多种工艺参数还可控制本文实施例的成形磨粒
的一个或多个特征的普遍率。批料的任何成形磨粒的一个或多个特征的提供可有利于研磨
制品中的粒子的可替代或改进的部署，并且还可有利于研磨制品的改进的性能或使用。批
料还可包括磨粒的第二部分。磨粒的第二部分可包括稀释剂粒子。
根据本文实施例的一个方面，固定研磨制品可包括磨粒掺和物。磨粒掺和物可包
括第一类成形磨粒和第二类成形磨粒。第一类成形磨粒可包括本文实施例的成形磨粒的任
何特征。第二类成形磨粒可包括本文实施例的成形磨粒的任何特征。
磨粒掺和物可包括以第一含量(C1)存在的第一类成形磨粒，所述第一含量(C1)可
表示为与掺和物的粒子总含量相比较的第一类成形磨粒百分比(例如重量百分比)。此外，
磨粒掺和物可包括第二含量(C2)的第二类成形磨粒，所述第二含量(C2)表示为相对于掺和
物的总重量的第二类成形磨粒的百分比(例如重量百分比)。第一含量可与第二含量相同或
不同。例如，在某些情况下，掺和物可这样形成，使得第一含量(C1)可不大于掺和物总含量
的约90％。在另一个实施例中，第一含量可更小，例如不大于约85％、不大于约80％、不大于
约75％、不大于约70％、不大于约65％、不大于约60％、不大于约55％、不大于约50％、不大
于约45％、不大于约40％、不大于约35％、不大于约30％、不大于约25％、不大于约20％、不
大于约15％、不大于约10％、或甚至不大于约5％。而且，在一个非限制性实施例中，第一类
成形磨粒的第一含量可以掺和物的磨粒总含量的至少约1％存在。在另外其他情况下，第一
含量(C1、)可为至少约5％，例如至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约
30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约
65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、或甚至至少约95％。
应了解第一含量(C1)可存在于上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
磨粒掺和物可包括特定含量的第二类成形磨粒。例如，第二含量(C2)可不大于掺
和物总含量的约98％。在其他实施例中，第二含量可不大于约95％，例如不大于约90％、不
大于约85％、不大于约80％、不大于约75％、不大于约70％、不大于约65％、不大于约60％、
不大于约55％、不大于约50％、不大于约45％、不大于约40％、不大于约35％、不大于约
30％、不大于约25％、不大于约20％、不大于约15％、不大于约10％、或甚至不大于约5％。而
且，在一个非限制性实施例中，第二含量(C2)可以掺和物总含量的至少约1％的量存在。例
如，第二含量可为至少约5％，例如至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少
约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少
约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、或甚至至少约
95％。应了解第二含量(C2)可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
根据另一个实施例，磨粒掺和物可具有掺和物比(C1/C2)，其可限定第一含量(C1)
和第二含量(C2)之间的比。例如，在一个实施例中，掺和物比(C1/C2)可不大于约10。在另外
一个实施例中，掺和物比(C1/C2)可不大于约8，例如不大于约6、不大于约5、不大于约4、不
大于约3、不大于约2、不大于约1.8、不大于约1.5、不大于约1.2、不大于约1、不大于约0.9、
不大于约0.8、不大于约0.7、不大于约0.6、不大于约0.5、不大于约0.4、不大于约0.3、或甚
至不大于约0.2。而且，在另一个非限制性实施例中，掺和物比(C1/C2)可为至少约0.1，例如
至少约0.15、至少约0.2、至少约0.22、至少约0.25、至少约0.28、至少约0.3、至少约0.32、至
少约0.3、至少约0.4、至少约0.45、至少约0.5、至少约0.55、至少约0.6、至少约0.65、至少约
0.7、至少约0.75、至少约0.8、至少约0.9、至少约0.95、至少约1、至少约1.5、至少约2、至少
约3、至少约4、或甚至至少约5。应了解掺和物比(C1/C2)可在上述最小值和最大值中的任意
者之间的范围内。
在至少一个实施例中，磨粒掺和物可包括主要含量的成形磨粒。即，掺和物可主要
由成形磨粒形成，包括但不限于第一类成形磨粒和第二类成形磨粒。在至少一个特定实施
例中，磨粒掺和物可基本上由第一类成形磨粒和第二类成形磨粒组成。然而，在其他非限制
性实施例中，掺和物可包括其他类型的磨粒。例如，掺和物可包括第三类磨粒，其可包括常
规磨粒或成形磨粒。第三类磨粒可包括具有不规则形状的稀释剂类型的磨粒，所述不规则
形状可通过常规压碎和粉碎技术来实现。
根据另一个实施例，磨粒掺和物可包括多个成形磨粒，并且多个成形磨粒各自可
以相对于背衬例如涂覆研磨制品的基材的控制取向排列。合适的示例性控制取向可包括预
定的旋转取向、预定的横向取向和预定的纵向取向中的至少一种。在至少一个实施例中，具
有控制取向的多个成形磨粒可包括掺和物的第一类成形磨粒的至少一部分、掺和物的第二
类成形磨粒的至少一部分及其组合。更特别地，具有控制取向的多个成形磨粒可包括第一
类成形磨粒的全部。在另外一个实施例中，以相对于背衬的控制取向排列的多个成形磨粒
可包括在磨粒掺和物内的第二类成形磨粒的全部。
图7包括涂覆研磨制品的一部分的顶视图图示，所述涂覆研磨制品包括具有控制
取向的成形磨粒。如所示的，涂覆研磨制品700包括可由纵轴780和横轴781限定的背衬701，
所述纵轴780沿背衬701的长度延伸且限定背衬701的长度，所述横轴781沿背衬701的宽度
延伸且限定背衬701的宽度。根据一个实施例，成形磨粒702可位于第一预定位置712中，所
述第一预定位置712由相对于背衬701的横轴781的特定第一横向位置和相对于背衬701的
纵轴780的第一纵向位置限定。此外，成形磨粒703可具有第二预定位置713，所述第二预定
位置713由相对于背衬701的横轴781的第二横向位置和相对于背衬701的纵轴780的第一纵
向位置(其与成形磨粒702的第一纵向位置基本上相同)限定。值得注意的是，成形磨粒702
和703可通过横向间隔721彼此间隔开，所述横向间隔721定义为如沿与背衬701的横轴781
平行的横向平面784测量的，在两个邻近的成形磨粒702和703之间的最小距离。根据一个实
施例，横向间隔721可大于零，使得在成形磨粒702和703之间存在一定距离。然而，虽然未示
出，但应了解横向间隔721可为零，从而允许邻近的成形磨粒的部分之间的接触和甚至重
叠。
如进一步示出的，涂覆研磨制品700可包括位于第三预定位置714处的成形磨粒
704，所述第三预定位置714由相对于背衬701的纵轴780的第二纵向位置限定，并且还由相
对于与背衬701的横轴781平行并且与横轴784间隔开的横向平面785的第三横向位置限定。
此外，如所示的，纵向间隔723可存在于成形磨粒702和704之间，其可定义为如在与纵轴780
平行的方向上测量的，在两个邻近的成形磨粒702和704之间的最小距离。根据一个实施例，
纵向间隔723可大于零。而且，虽然未示出，但应了解纵向间隔723可为零，使得邻近的成形
磨粒彼此接触或甚至重叠。
图8A包括根据一个实施例包括成形磨粒的研磨制品的一部分的顶视图图示。如所
示的，研磨制品800可包括在第一位置中上覆背衬801的成形磨粒802，具有相对于限定背衬
801的宽度的横轴781的第一旋转取向。特别地，成形磨粒802可具有由与横轴781平行的横
向平面884和成形磨粒802的维度之间的第一旋转角度限定的预定旋转取向。值得注意的
是，本文提及成形磨粒802的维度可包括提及成形磨粒802的二等分轴831，例如沿与背衬
801连接(直接或间接)的表面(例如侧面或边缘)延伸穿过成形磨粒802的中心点821的二等
分轴831。相应地，在以侧取向放置的成形磨粒的背景下，(参见例如图6)，二等分轴831可延
伸穿过中心点821，并且在最接近于背衬801的表面的侧面833的宽度(w)方向上。
在某些实施例中，成形磨粒802的预定旋转取向可通过预定旋转角度841限定，所
述预定旋转角度841限定二等分轴831和横向平面884之间的最小角度，如图8A中自顶而下
观察的，所述二等分轴831和横向平面884均延伸穿过中心点821。根据一个实施例，预定旋
转角度841和因此预定旋转取向可为0°。在其他实施例中，限定预定旋转取向的预定旋转角
度可更大，例如至少约2°、至少约5°、至少约10°、至少约15°、至少约20°、至少约25°、至少约
30°、至少约35°、至少约40°、至少约45°、至少约50°、至少约55°、至少约60°、至少约70°、至
少约80°、或甚至至少约85°。而且，如由旋转角度841限定的预定旋转取向可不大于约90°，
例如不大于约85°、不大于约80°、不大于约75°、不大于约70°、不大于约65°、不大于约60°，
例如不大于约55°、不大于约50°、不大于约45°、不大于约40°、不大于约35°、不大于约30°、
不大于约25°、不大于约20°，例如不大于约15°、不大于约10°、或甚至不大于约5°。应了解预
定旋转取向可在上述最小角度和最大角度中的任意者之间的范围内。
图8B包括研磨制品800的一部分的透视图图示，所述研磨制品800包括具有三角形
二维形状的成形磨粒802。如所示的，研磨制品800可包括在第一位置812中上覆背衬801的
成形磨粒802，使得成形磨粒802包括相对于限定背衬801的宽度的横轴781的第一旋转取
向。成形磨粒的预定取向的某些方面可通过提及如所示的x、y、z三维轴进行描述。例如，成
形磨粒802的预定纵向取向可通过提及成形磨粒802相对于y轴的位置进行描述，所述y轴与
背衬801的纵轴780平行延伸。此外，成形磨粒802的预定横向取向可通过提及成形磨粒在x
轴上的位置进行描述，所述x轴与背衬801的横轴781平行延伸。此外，成形磨粒802的预定旋
转取向可就二等分轴831而言进行限定，所述二等分轴831延伸穿过成形磨粒802的侧面833
的中心点821。值得注意的是，成形磨粒802的侧面833可与背衬801直接或间接连接。在一个
特定实施例中，二等分轴831可与任何合适的参考轴(包括例如与横轴781平行延伸的x轴)
形成角度。成形磨粒802的预定旋转取向可描述为在x轴和二等分轴831之间形成的旋转角
度，所述旋转角度在图8B中描述为角度841。值得注意的是，在研磨制品的背衬上的多个成
形磨粒的控制放置可有利于研磨制品的改进的性能。
图9包括根据一个实施例的研磨制品的一部分的透视图图示，所述研磨制品包括
具有相对于碾磨方向的预定取向特征的成形磨粒。在一个实施例中，研磨制品900可包括相
对于另一成形磨粒903和/或相对于碾磨方向985具有预定取向的成形磨粒902。碾磨方向
985可为在材料去除操作中研磨制品相对于工件的预期移动方向。在特定情况下，碾磨方向
985可相对于背衬901的维度进行限定。例如，在一个实施例中，碾磨方向985可基本上垂直
于背衬的横轴981，并基本上平行于背衬901的纵轴980。成形磨粒902的预定取向特征可限
定成形磨粒902与工件的最初接触表面。例如，成形磨粒902可包括主表面963和964以及侧
表面965和966，所述侧表面965和966各自可在主表面963和964之间延伸。成形磨粒902的预
定取向特征可设置粒子902，使得主表面963构造为在材料去除操作期间，在成形磨粒902的
其他表面之前与工件最初接触。这种取向可被认为是相对于碾磨方向985的主表面取向。更
特别地，成形磨粒902可具有二等分轴931，所述二等分轴931相对于碾磨方向985具有特定
取向。例如，如所示，碾磨方向985的向量和二等分轴931基本上彼此垂直。应了解，正如可预
期成形磨粒相对于背衬的预定旋转取向的任何范围，预期和可使用成形磨粒相对于碾磨方
向985的取向的任何范围。
成形磨粒903可具有与成形磨粒902和碾磨方向985相比较一个或多个不同的预定
取向特征。如所示，成形磨粒903可包括主表面991和992，所述主表面991和992各自可由侧
表面971和972接合。此外，如所示，成形磨粒903可具有二等分轴973，所述二等分轴973相对
于碾磨方向985的向量形成特定角度。如所示，成形磨粒903的二等分轴973可具有与碾磨方
向985基本上平行的取向，使得二等分轴973与碾磨方向985之间的角度基本上为0度。因此，
成形磨粒903的预定取向特征有利于侧表面972在成形磨粒903的其他表面中的任意者之前
与工件的最初接触。成形磨粒903的这种取向可被认为是相对于碾磨方向985的侧表面取
向。
而且，在一个非限制性实施例中，应了解，研磨制品可包括一组或多组成形磨粒，
其可以相对于背衬、碾磨方向和/或彼此的一种或多种预定分布排列。例如，如本文描述的，
一组或多组成形磨粒可具有相对于碾磨方向的预定取向。此外，本文研磨制品可具有一组
或多组成形磨粒，组各自具有相对于碾磨方向的不同预定取向。具有相对于碾磨方向的不
同预定取向的成形磨粒组的利用可有利于研磨制品的改进的性能。
图10包括根据一个实施例的研磨制品的一部分的顶视图图示。特别地，磨粒1000
可包括第一组1001，所述第一组1001包括多个成形磨粒。如所示的，成形磨粒可相对于彼此
在背衬101上排列，以限定预定分布。更特别地，预定分布可采取如自顶而下观察的图案
1023的形式，并且更特别地限定三角形形状的二维阵列。如进一步示出的，第一组1001可排
列在磨粒1000上，限定上覆背衬101的预定宏观形状1031。根据一个实施例，宏观形状1031
可具有如自顶而下观察的特定二维形状。一些示例性二维形状可包括多边形、椭圆形、数
字、希腊字母字符、拉丁字母字符、俄文字母字符、阿拉伯文字母字符、汉字字符、复杂的形
状、不规则形状、设计及其组合。在特定情况下，具有特定宏观形状的组的形成可有利于研
磨制品的改进的性能。
如进一步示出的，研磨制品1000可包括组1004，所述组1004包括多个成形磨粒，其
可相对于彼此排列在背衬101的表面上，以限定预定分布。值得注意的是，预定分布可包括
多个成形磨粒的排列，其限定图案422，并且更特别地，大致四边形图案。如所示的，组1004
可限定在研磨制品1000的表面上的宏观形状1034。在一个实施例中，组1004的宏观形状
1034可具有如自顶而下观察的二维形状，包括例如多边形形状，并且更特别地，如在研磨制
品1000的表面上自顶而下观察的大致四边形(菱形)形状。在图10所示出的实施例中，组
1001可具有与组1004的宏观形状1034基本上相同的宏观形状1031。然而，应了解在其他实
施例中，各种不同组可用于研磨制品的表面上，并且更特别地，其中不同组各自具有相对于
彼此的不同宏观形状。
如进一步示出的，研磨制品可包括组1001、1002、1003和1004，其可由在组1001-
1004之间延伸的通道区域1021和1024分开。在特定情况下，通道区域1021和1024可基本上
不含成形磨粒。此外，通道区域1021和1024可构造为去除组1001-1004之间的液体，并且进
一步改进研磨制品的切屑去除和碾磨性能。此外，在某个实施例中，研磨制品1000可包括在
组1001-1004之间延伸的通道区域1021和1024，其中所述通道区域1021和1024可在研磨制
品1000的表面上形成图案。在特定情况下，通道区域1021和1024可代表沿研磨制品的表面
延伸的规则和重复的特征阵列。
本文实施例的固定研磨制品可用于各种材料去除操作中。例如，本文的固定研磨
制品可用于通过相对于工件移动固定研磨制品，从工件去除材料的方法中。固定磨料和工
件之间的相对运动可有利于从工件的表面的材料去除。各种工件可使用本文实施例的固定
研磨制品进行修饰，包括但不限于包含有机材料、无机材料及其组合的工件。在一个特定实
施例中，工件可包括金属例如金属合金。在一种特定情况下，工件可基本上由金属或金属合
金例如不锈钢组成。
实例
实例1
测试成形磨粒的四个样品用于比较性能。第一样品，样品S1，最初由包括大约45-
50重量％勃姆石的混合物形成。勃姆石作为Catapal B得自Sasol Corp.，并且通过将按重
量计30％Catapal B与去离子水和硝酸的混合物高压灭菌进行修饰。硝酸与勃姆石的比例
在高压灭菌器中为大约0.025，并且在100℃至250℃下处理范围为5分钟至24小时的时间。
高压灭菌的Catapal B溶胶随后通过常规方式进行干燥。还可使用作为Disperal由Sasol
Corp.商购可得的替代勃姆石。勃姆石与相对于混合物的总氧化铝含量的1％α氧化铝种子
混合且接种。α氧化铝种子通过使用例如在US 4,623,364中描述的常规技术研磨刚玉进行
制备。混合物还包括45-50重量％水和2.5-7重量％另外的硝酸，取决于混合物的所需粘度，
所述混合物用于形成凝胶混合物。成分在常规设计的行星式混合器中混合，并且在减压下
混合以从混合物中去除气态元素(例如气泡)。
在胶凝后，将混合物手动沉积到由不锈钢制成的生产工具的开口内。生产工具中
的开口对生产工具的两侧开放，使得它们是延伸穿过生产工具的整个厚度的孔。生产工具
的腔或开口具有的形状与本文提供的粒子的形状大致相同。所有样品均用由不锈钢制成的
生产工具进行制备，除了样品S7的粒子之外，所述样品S7用由钢制成的生产工具进行制备。
生产工具中的开口表面用橄榄油的润滑剂进行涂覆，以有利于前体成形磨粒从生产工具处
的取出。将凝胶置于生产工具的开口中，并且在室温下干燥至少12小时。在干燥后，前体成
形磨粒从丝网中取出且在1250-1400℃之间烧结大约10分钟。
样品S1的成形磨粒具有如图27的图像中提供的等边三角形的二维形状，具有约
1400微米的平均宽度和大约300微米的高度。本体基本上由晶种溶胶凝胶氧化铝材料形成，
所述晶种溶胶凝胶氧化铝材料具有小于1微米的平均晶粒尺寸。样品S1的成形磨粒具有大
约847MPa的平均强度、大约20微米的平均尖端锐度、大约0.5的形状指数和大约1.7的3SF。
使用用于形成样品S1的成形磨粒的相同过程形成第二样品，样品S2。样品S2包括
具有如图28的图像中提供的二维五边形形状的成形磨粒。本体具有大约925微米的平均宽
度和大约300微米的高度。本体基本上由晶种溶胶凝胶氧化铝材料形成，所述晶种溶胶凝胶
氧化铝材料具有小于1微米的平均晶粒尺寸。样品S2的成形磨粒具有大约847MPa的平均强
度、大约20微米的平均尖端锐度、大约0.5的形状指数和大约1.7的3SF。
使用用于形成样品S1的成形磨粒的相同过程形成第三样品，样品S3。样品S3包括
具有如图29的图像中提供的倾斜、截短的二维形状的成形磨粒。本体基本上由晶种溶胶凝
胶氧化铝材料形成，所述晶种溶胶凝胶氧化铝材料具有小于1微米的平均晶粒尺寸。本体具
有大约925微米的平均宽度和大约300微米的高度。样品S3的成形磨粒具有大约847MPa的平
均强度、大约20微米的平均尖端锐度、大约0.63的形状指数和大约2.7的3SF。
第四样品，样品CS4，是作为3M984F由3M Corporation商购可得的常规成形磨粒。
本体具有1400微米的平均宽度和大约300微米的高度。样品CS4的成形磨粒具有稀土元素掺
杂的α氧化铝组合物、大约20微米的平均尖端锐度、大约606MPa的平均强度、0.5的形状指数
和大约1.2的3SF。图30包括来自样品CS4的成形磨粒的图像。
所有样品均根据单个砂粒碾磨测试(SGGT)在主表面取向和侧取向上进行测试。在
进行SGGT中，一种单个成形磨粒通过环氧树脂的粘结材料保持在砂粒支架中。成形磨粒以
所需取向固定(即，主表面取向或侧表面取向)，并且跨越304不锈钢工件移动8英寸的划痕
长度，使用22m/s的轮速和30微米的初始划痕深度。成形磨粒在工件中产生具有横截面面积
(AR)的凹槽。对于每个样品组，每个成形磨粒完成跨越8英寸长度的15次经过，对于每个取
向测试10个个别粒子且分析结果。测试测量在与工件表面和凹槽方向平行的方向上，由砂
粒对工件施加的切向力，并且测量从划痕长度开始到结束在凹槽的横截面面积中的净变
化，以测定成形磨粒磨损。可测量对于每次经过在凹槽的横截面面积中的净变化。对于
SGGT，凹槽的净横截面面积定义为表面下方的凹槽的横截面面积和在表面上方位移的材料
的横截面面积之间的差异。性能(Ft/A)定义为切向力与凹槽的净横截面面积的比例。
使用成形磨粒相对于工件的两个不同取向进行SGGT。用以主表面取向(即，图18中
的“前面”)的成形磨粒的第一样品组进行SGGT，其中每个成形磨粒的主表面与碾磨方向垂
直定向，使得主表面起始在工件上的碾磨。使用以主表面取向的成形磨粒的样品组的SGGT
结果允许测量成形磨粒在主表面取向上的碾磨效率。
还用以侧表面取向(即，图18中的“侧面”)的成形磨粒的第二样品组进行SGGT，其
中每个成形磨粒的侧表面与碾磨方向垂直定向，使得侧表面起始工件的碾磨。使用以侧取
向的成形磨粒的样品组的SGGT测试结果允许测量成形磨粒在侧取向上的碾磨效率。
图18包括中值力/从工件去除的总面积的图，这代表以前取向(即主表面取向)和
侧取向(即侧表面取向)的对于所有样品来源于SGGT的数据。中值力/去除的总面积是成形
磨粒的碾磨效率的量度，其中更少的力/去除的总面积指示更有效的碾磨性能。如所示的，
样品S3证实测试的所有样品的最佳性能。不希望受特定理论束缚，应指出样品S3的成形磨
粒的强度、尖端锐度、形状指数和可能的高度的组合优于所有其他样品，因为样品S3证实最
有效的碾磨效率。在一种理论中，样品S1和S2看起来具有根据尖端锐度和形状指数太高的
强度，因此导致与样品S3相比较更不合适的碾磨性能。然而，样品S4看起来具有当与特定尖
端锐度和形状指数组合时太低的强度，因为晶粒太容易断裂。
实例2
制备成形磨粒的四个样品并且在SGGT中比较其性能。第一样品和第二样品是来自
上文实例1的样品S1和S3。
第五样品，样品S5，使用包括模子的机器来形成，以将凝胶混合物挤出到在模子下
平移的生产工具的开口内。这些晶粒用于形成涂覆磨料样品。样品S5包括具有等边三角形
二维形状且具有大约1400微米的平均宽度和大约300微米的高度的成形磨粒。样品S5的成
形磨粒由晶种溶胶凝胶氧化铝材料制成，具有大约847MPa的平均强度、大约80微米的平均
尖端锐度、大约0.5的形状指数和大约6.8的3SF。图19包括来自样品S5的代表性成形磨粒的
图像。
使用用于形成样品S5的成形磨粒的相同过程形成第六样品，样品S6。样品S6包括
具有等边三角形二维形状且具有大约1400微米的平均宽度和大约300微米的高度的成形磨
粒。样品S6的成形磨粒由晶种溶胶凝胶氧化铝材料制成，具有大约847MPa的平均强度、大约
250微米的平均尖端锐度、大约0.5的形状指数和大约21.2的3SF。图20包括来自样品S6的代
表性成形磨粒的图像。
样品各自在SGGT中进行测试。图21包括中值力/从工件去除的总面积的图，这代表
以前取向(即主表面取向)和侧取向(即侧表面取向)的对于所有样品来源于SGGT的数据。样
品S1具有7.7kN/mm2的中值力/面积，样品S3具有3.6kN/mm2的中值力/面积，样品S5具有
15.7kN/mm2的中值力/面积，并且样品S6具有22kN/mm2的中值力/面积。如由数据证实的，特
别是与样品S5和S6相比较，样品S3证实显著更低的中值力/面积和最有效的碾磨特征。
样品3
第七样品，样品S7，最初由凝胶形成，所述凝胶包括勃姆石、水、最高达4重量％硝
酸和最高达1％α氧化铝种子。勃姆石的固体负荷为相对于凝胶总重量45-50重量％。将凝胶
沉积到具有成形磨粒的所需形状的丝网的开口内。丝网由不锈钢制成。在将凝胶沉积到丝
网的开口中之前，开口的侧面用作为脱模剂的油进行喷雾。在成形后，干燥的成形磨粒在大
约1000℃下进行煅烧。使Mg(NO3)2的含氧化镁化合物溶解于水中，以产生氧化镁添加试剂。
大约240g铝材料用足量氧化镁添加试剂进行浸渍，以在大约1360℃下烧结10分钟后，产生
具有2.5重量％MgO和97.5重量％α氧化铝的成形磨粒。
样品S7和CS5的磨粒分别形成为涂覆研磨制品CAS1和CAS2。样品CAS1和CAS2具有
下文提供的相同构造。获得47磅/今的成品布的背衬，且用如表4中提供的包括酚醛树脂的
底胶制剂涂覆。使用静电沉积过程，41磅/今的来自样品S7或CS5的磨粒应用于具有底胶的
背衬。结构在烘箱中在80℃下干燥两小时。应了解，底胶这样制备，使得表4中提供的组分总
和等于100％。
表4：底胶制剂
底胶制剂组分
百分比
填料NYAD硅灰石400
45-50重量％
湿Witcona 1260
0.10-.2重量％
树脂，SI
45-50重量％
Solmod Silane A1100
0.1-3重量％
水
0.1-1重量％
涂覆磨料结构随后用具有表5中呈现的制剂的复胶进行涂覆。构造在设为100-120
℃的最终浸泡温度的烘箱中进行热处理，样品在所述烘箱中保持大约20-30分钟。应了解，
复胶这样制备，使得表5中提供的组分总和等于100％。
表5：复胶制剂
复胶制剂组分
百分比
染料
2-4重量％
Solmod Tamol 165A
0.5-2重量％
填料Syn Cryolite K
40-45重量％
树脂Single Comp 94-908
50-55重量％
DF70消泡剂
0.1-0.2重量％
水
2-4重量％
涂覆磨料样品随后置于烘箱中，以经历热处理，其中烘箱温度设为大约100-120℃
的最终浸泡温度，样品在所述烘箱中保持大约10-12小时。
具有下表6中提供的制剂的超级胶料涂层随后应用于样品CAS1和CAS2，并且以与
复胶相同的方式进行加工。应了解超级胶料涂层这样制备，使得表6中提供的组分总和等于
100％。
表6：超级胶料涂层制剂
超级胶料涂层制剂组分
百分比
染料
1-3重量％
Solmod Cabosil
0.05-3重量％
Solmod DAXAD 11
1-4重量％
填料A型
63-67重量％
树脂PF Prefere 80-5080A
20-25重量％
DF70消泡剂
0.1-0.2重量％
水
6-10重量％
三种不同的涂覆磨料样品CAS1和CAS2各自根据标准化碾磨测试使用表7中概括的
条件进行测试。值得注意的是，涂覆磨料的两个样品在每种情况下进行测试，以衍生结果。
表7
上述测试的结果在图22中示出，图22描述了比磨削能/去除的累积材料的图，其代
表对于处于相同测试方案下的所有样品衍生的数据。如由数据证实的，样品CAS1显示出与
样品CAS2相比较在其整个寿命可测量的更低的比磨削能。
实例4
第八样品，样品S8，最初由凝胶形成，所述凝胶包括勃姆石、水、最高达4重量％硝
酸和最高达1％α氧化铝种子。勃姆石的固体负荷为相对于凝胶总重量45-50重量％。将凝胶
沉积到具有成形磨粒的所需形状的丝网的开口内。丝网由不锈钢制成。在将凝胶沉积到丝
网的开口中之前，开口的侧面用作为脱模剂的油进行喷雾。在成形后，干燥的成形磨粒在大
约1000℃下进行煅烧。用溶解到61g 28重量％HNO3溶液内的46.1g ZBC制备碱式碳酸锆
(ZBC)溶液。大约170g铝材料用主要添加剂组合物进行浸渍，所述主要添加剂组合物由溶解
于48.2g去离子水中的10.8g硝酸镁六水合物和13.6g ZBC溶液制成。浸渍材料在80℃下干
燥大约12小时。成形的浸渍粒子随后在大约1360℃下进行烧结。
样品S8和CS5各自以与上文实例3中所示的方式分别形成为涂覆研磨制品CAS3和
CAS4。
图23包括比磨削能/去除的累积材料的图，其代表对于处于相同测试方案下的两
个样品来源于测试的数据。如由数据证实的，样品CAS4显示出与样品CAS3相比较在其整个
寿命可测量的更低的比磨削能。
本专利申请表示了对现有技术的偏离。常规成形磨粒先前已集中于制造具有最锐
利的可能拐角和边缘的三角形晶粒。然而，通过具有各种形状和显微结构的成形磨粒的实
证研究，已发现某些晶粒特征(例如尖端锐度、强度和形状指数)看起来是相关的，并且可就
彼此而言加以控制，以提供成形磨粒的改进的性能。另外，如本文指出的，高度同样可为相
关的。值得注意的是，在本专利申请中，注意到可能不一定需要制备具有最锐利特征的成形
磨粒，相反，可相对于彼此控制晶粒特征组合中的一种或多种，包括尖端锐度、强度、形状指
数和高度，以改进成形磨粒超出常规成形磨粒的碾磨性能。特别地，注意到形状指数可限定
本体的总体形状和应力在碾磨期间如何分布在本体各处，当与合适的尖端锐度和强度组合
时，这可提供超过具有锐利尖端的常规三角形磨粒的改进的结果。此外，虽然尚未完全了解
且不希望受特定理论束缚，但认为本文所述实施例的这些特征之一或组合有利于这些粒子
在固定磨料例如涂覆磨料和粘结磨料中的显著和出乎意料的性能。例如，某些实证证据提
示伴随添加某些添加剂修饰显微结构可有效用于改变本体的强度，当就其他晶粒特征而言
加以控制时，这可有助于形成具有超过否则将预期的那种的显著改进结果的成形磨粒。
为了清楚起见，在分开的实施例的背景下本文描述的某些特征也可在单个实施例
中组合提供。相反，为了简便起见，在单个实施例的背景下描述的各种特征也可分开地或在
任何亚组合中提供。此外，对以范围陈述的值的引用包括该范围内的每个和每一个值。
益处、其他优点和问题的解决方法已关于具体实施例如上进行描述。然而，益处、
优点、问题的解决方法和可能使任何益处、优点或解决方法出现或变得更明显的任何特征
不应被解释为任何权利要求或所有权利要求的关键、所需或必要特征。
本文描述的实施例的详述和例证预期提供各个实施例的结构的一般理解。详述和
例证不旨在充当仪器和系统的所有元件和特征的穷举和广泛描述，所述仪器和系统使用本
文描述的结构或方法。分开的实施例还可在单个实施例中组合提供，并且相反，为了简洁起
见，在单个实施例的背景下描述的各个特征也可分开或以任何子组合提供。此外，对以范围
陈述的值的引用包括该范围内的每个和每一个值。仅在阅读本说明书后，许多其他实施例
对于技术人员可为显而易见的。其他实施例可使用且来源于本公开内容，使得可作出结构
替换、逻辑替换或另一种变化，而不背离本公开内容的范围。相应地，本公开内容应视为举
例说明性的而不是限制性的。
本发明提供与附图组合的说明书，以帮助理解本文公开的教导。下述讨论集中于
教导的具体实现和实施例。本发明提供了该焦点以帮助描述教导，并且该焦点不应解释为
关于教导的范围或可应用性的限制。然而，其他教导当然可用于本专利申请中。
如本文使用的，术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其他变体旨在涵盖非排
他性的包括。例如，包括一系列特征的方法、制品或装置不必仅限于那些特征，而是可包括
未明确列出的或这种方法、制品或装置所固有的其他特征。此外，除非明确相反指出，“或”
指包括性的或，而非排他性的或。例如，条件A或B由如下任一者满足：A为真(或存在)且B为
假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，以及A和B均为真(或存在)。
此外，“一种”或“一个”的使用用于描述本文描述的元件和部件。这仅为了便利，并
提供本发明的范围的一般含义。该描述应理解为包括一种或至少一种，并且单数也包括复
数，反之亦然，除非其明显具有相反含义。例如，当本文描述单一项时，超过一个项可用于代
替单一项。类似地，当本文描述超过一个项时，单一项可替换超过一个项。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语均具有与本发明所属领域普
通技术人员通常理解相同的含义。材料、方法和实例仅是举例说明性的，并且不预期是限制
性的。至本文未描述的程度，关于具体材料和加工动作的许多细节是常规的，并且可在结构
领域和相应制造领域内的参考书及其他来源中找到。
如上公开的主题被认为是说明性的而非限制性的，所附权利要求旨在涵盖落入本
发明的真实范围内的所有这种修改、增强和其他实施例。因此，在法律允许的最大程度内，
本发明的范围将由如下权利要求及其等同形式的最广允许解释确定，不应由如上具体实施
方式限制或限定。
提供说明书摘要以符合专利法，在了解说明书摘要不用于解释或限定权利要求的
范围或含义的情况下提交说明书摘要。另外，在如上附图的详细描述中，为了简化本公开内
容，各个特征可在单个实施例中组合在一起或进行描述。本公开内容不解释为反映如下意
图：所要求保护的实施例需要比在每个权利要求中明确记载的更多的特征。相反，如下述权
利要求所反映，本发明的主题可涉及比所公开的实施例中的任意者的全部特征更少的特
征。因此，如下权利要求引入附图的详细描述，每个权利要求本身分别限定所要求保护的主
题。
项目1.一种成形磨粒，所述成形磨粒包括：
包含第一主表面、第二主表面、以及在所述第一主表面和所述第二主表面之间延
伸的侧表面的本体，其中所述本体包含在至少约0.48和不大于约0.52之间的范围内的形状
指数、以及基于本体的总重量在至少约1重量％和不大于约4重量％之间的范围内的含镁种
类含量。
项目2.一种成形磨粒，所述成形磨粒包括：
包含第一主表面、第二主表面、以及在所述第一主表面和所述第二主表面之间延
伸的侧表面的本体，其中所述本体包含基本三角形的二维形状、基于本体的总重量在至少
约0.5重量％和不大于约5重量％之间的范围内的含镁种类含量、以及在至少约350MPa和不
大于约600MPa之间的范围内的强度。
项目3.一种成形磨粒，所述成形磨粒包括：
包含第一主表面、第二主表面、以及在所述第一主表面和所述第二主表面之间延
伸的侧表面的本体，其中所述本体包含基本三角形的二维形状、基于本体的总重量在至少
约0.5重量％和不大于约5重量％之间的范围内的含镁种类含量，并且其中所述本体包含包
括晶粒的多晶材料，其中所述平均晶粒尺寸不大于约1微米。
项目4.一种成形磨粒，所述成形磨粒包括：
包含第一主表面、第二主表面、以及在所述第一主表面和所述第二主表面之间延
伸的侧表面的本体，其中所述本体包含基本三角形的二维形状，并且其中所述本体基本上
由氧化铝和镁组成。
项目5.一种成形磨粒，所述成形磨粒包括：
包含第一主表面、第二主表面、以及在所述第一主表面和所述第二主表面之间延
伸的侧表面的本体，其中所述本体包含基于本体的总重量在至少约0.5重量％和不大于约5
重量％之间的范围内的含镁种类含量，并且其中所述本体包含基于本体的总重量在至少约
1重量％和不大于约5重量％之间的范围内的含锆种类含量。
项目6.一种成形磨粒，所述成形磨粒包括：
包含第一主表面、第二主表面、以及在所述第一主表面和所述第二主表面之间延
伸的侧表面的本体，其中所述本体包含基本三角形的二维形状，其中所述本体包含基于本
体的总重量在至少约0.5重量％和不大于5重量％的范围内的第一掺杂剂材料，并且其中所
述本体包含基于本体的总重量在至少约1重量％和不大于约5重量％的范围内的第二掺杂
剂材料，所述第一掺杂剂材料不同于所述第二掺杂剂材料。
项目7.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含在至少约0.48和不大于
约0.52之间的范围内的形状指数，其中所述形状指数为大约0.5。
项目8.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含至少约360MPa、至少约
370MPa、至少约380MPa、至少约390MPa、至少约400MPa、至少约410MPa、至少约420MPa、至少
约430MPa、至少约440MPa、至少约450MPa、至少约460MPa、至少约470MPa、至少约480MPa的强
度。
项目9.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含不大于约590MPa、不大
于约580MPa、不大于约570MPa、不大于约560MPa、不大于约550MPa、不大于约540MPa、不大于
约530MPa、不大于约520MPa的强度。
项目10.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含在不大于约80微米和
至少约1微米之间的范围内的尖端锐度。
项目11.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含不大于约78微米、不大
于约76微米、不大于约74微米、不大于约72微米、不大于约70微米、不大于约68微米、不大于
约66微米、不大于约64微米、不大于约62微米、不大于约60微米、不大于约58微米、不大于约
56微米、不大于约54微米、不大于约52微米、不大于约50微米、不大于约48微米、不大于约46
微米、不大于约44微米、不大于约42微米、不大于约40微米、不大于约38微米、不大于约36微
米、不大于约34微米、不大于约32微米、不大于约30微米、不大于约38微米、不大于约36微
米、不大于约34微米、不大于约32微米、不大于约30微米、不大于约28微米、不大于约26微
米、不大于约24微米、不大于约22微米、不大于约20微米、不大于约18微米、不大于约16微
米、不大于约14微米、不大于约12微米、不大于约10微米的尖端锐度。
项目12.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含至少约2微米、至少约4
微米、至少约6微米、至少约8微米、至少约10微米、至少约12微米、至少约14微米、至少约16
微米、至少约18微米、至少约20微米、至少约22微米、至少约24微米、至少约26微米、至少约
28微米、至少约30微米、至少约32微米、至少约34微米、至少约36微米、至少约38微米、至少
约40微米、至少约42微米、至少约44微米、至少约46微米、至少约48微米、至少约50微米、至
少约52微米、至少约54微米、至少约56微米、至少约58微米、至少约60微米、至少约62微米、
至少约64微米、至少约66微米、至少约68微米、至少约70微米的尖端锐度。
项目13.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含在约0.7和约1.7之间
的范围内的锐度-形状-强度因子(3SF)。
项目14.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体具有至少约0.72、至少约
0.75、至少约0.78、至少约0.8、至少约0.82、至少约0.85、至少约0.88、至少约0.90、至少约
0.92、至少约0.95、至少约0.98的3SF。
项目15.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体具有不大于约1.68、不大于
约1.65、不大于约1.62、不大于约1.6、不大于约1.58、不大于约1.55、不大于约1.52、不大于
约1.5、不大于约1.48、不大于约1.45、不大于约1.42、不大于约1.4、不大于约1.38、不大于
约1.35、不大于约1.32、不大于约1.3、不大于约1.28、不大于约1.25、不大于约1.22、不大于
约1.2、不大于约1.18、不大于约1.15、不大于约1.12、不大于约1.1的3SF。
项目16.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含至少约0.6重量％、至
少约0.7重量％、至少约0.8重量％、至少约0.9重量％、至少约1重量％、至少约1.1重量％、
至少约1.2重量％、至少约1.3重量％、至少约1.4重量％、至少约1.5重量％、至少约1.6重
量％、至少约1.7重量％、至少约1.8重量％、至少约1.9重量％、至少约2重量％、至少约2.1
重量％、至少约2.2重量％、至少约2.3重量％、至少约2.4重量％、至少约2.5重量％的含镁
种类含量。
项目17.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含至少约2.1重量％、至
少约2.2重量％、至少约2.3重量％、至少约2.4重量％、至少约2.5重量％的含镁种类含量。
项目18.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含不大于约4.9重量％、
不大于约4.8重量％、不大于约4.7重量％、不大于约4.6重量％、不大于约4.5重量％、不大
于约4.4重量％、不大于约4.3重量％、不大于约4.2重量％、不大于约4.1重量％、不大于约4
重量％、不大于约3.9重量％、不大于约3.8重量％、不大于约3.7重量％、不大于约3.6重
量％、不大于约3.5重量％、不大于约3.4重量％、不大于约3.3重量％、不大于约3.2重量％、
不大于约3.1重量％、不大于约3重量％、不大于约2.9重量％、不大于约2.8重量％、不大于
约2.7重量％、不大于约2.6重量％、不大于约2.5重量％的含镁种类含量。
项目19.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含不大于约3.9重量％、
不大于约3.8重量％、不大于约3.7重量％、不大于约3.6重量％、不大于约3.5重量％、不大
于约3.4重量％、不大于约3.3重量％、不大于约3.2重量％、不大于约3.1重量％、不大于约3
重量％、不大于约2.9重量％、不大于约2.8重量％、不大于约2.7重量％、不大于约2.6重
量％、不大于约2.5重量％的含镁种类含量。
项目20.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体基本上由氧化铝和含镁种
类组成。
项目21.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含相对于本体的总重量
至少约95重量％、至少约95.1重量％、至少约95.2重量％、至少约95.3重量％、至少约95.4
重量％、至少约95.5重量％、至少约95.6重量％、至少约95.7重量％、至少约95.8重量％、至
少约95.9重量％、至少约96重量％、至少约96.1重量％、至少约96.2重量％、至少约96.3重
量％、至少约96.4重量％、至少约96.5重量％、至少约96.6重量％、至少约96.7重量％、至少
约96.8重量％、至少约96.9重量％、至少约97重量％、至少约97.1重量％、至少约97.2重
量％、至少约975.3重量％、至少约97.4重量％、至少约97.5重量％氧化铝。
项目22.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含相对于本体的总重量
不大于约99.5重量％、不大于约99.4重量％、不大于约99.3重量％、不大于约99.2重量％、
不大于约99.1重量％、不大于约99重量％、不大于约98.9重量％、不大于约98.8重量％、不
大于约98.7重量％、不大于约98.6重量％、不大于约98.5重量％、不大于约98.4重量％、不
大于约98.3重量％、不大于约98.2重量％、不大于约98.1重量％、不大于约98重量％、不大
于约97.9重量％、不大于约97.8重量％、不大于约97.7重量％、不大于约97.6重量％、不大
于约97.5重量％氧化铝。
项目23.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含包括晶粒的多晶材料，
其中所述平均晶粒尺寸不大于约1微米、不大于约0.9微米、不大于约0.8微米、不大于约0.7
微米、不大于约0.6微米。
项目24.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述平均晶粒尺寸为至少约0.01微
米、至少约0.05微米、至少约0.06微米、至少约0.07微米、至少约0.08微米、至少约0.09微
米、至少约0.1微米、至少约0.12微米、至少约0.15微米、至少约0.17微米、至少约0.2微米。
项目25.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体基本上不含粘结剂，其中所
述本体基本上不含有机材料，其中所述本体基本上不含稀土元素，其中所述本体基本上不
含铁。
项目26.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体由晶种溶胶凝胶形成。
项目27.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含基本三角形的二维形
状。
项目28.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体联接至作为固定磨料的部
分的基材，其中所述固定研磨制品选自粘结研磨制品、涂覆研磨制品及其组合。
项目29.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述基材是背衬，其中所述背衬包含
织造材料，其中所述背衬包含非织造材料，其中所述背衬包含有机材料，其中所述背衬包含
聚合物，其中所述背衬包含选自下述的材料：布、纸、膜、织物、羊毛织物、硫化纤维、织造材
料、非织造材料、织带、聚合物、树脂、酚醛树脂、酚醛胶乳树脂、环氧树脂、聚酯树脂、脲甲醛
树脂、聚酯、聚氨酯、聚丙烯、聚酰亚胺及其组合。
项目30.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述背衬包含选自催化剂、偶联剂、
固化剂、抗静电剂、悬浮剂、抗荷载剂、润滑剂、润湿剂、染料、填料、粘度调节剂、分散剂、消
泡剂和研磨剂的添加剂。
项目31.前述项目中任一项的成形磨粒，其还包括上覆所述背衬的粘结层，其中所
述粘结层包含底胶，其中所述底胶覆在所述背衬上面，其中所述底胶直接粘结至所述背衬
的一部分，其中所述底胶包含有机材料，其中所述底胶包含聚合物材料，其中所述底胶包含
选自聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚
硅氧烷、有机硅、乙酸纤维素、硝酸纤维素、天然橡胶、淀粉、虫胶及其组合的材料。
项目32.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述粘结层包含复胶，其中所述复胶
覆在所述多个成形磨粒的一部分上面，其中所述复胶覆在底胶上面，其中所述复胶直接粘
结至所述多个成形磨粒的一部分，其中所述复胶包含有机材料，其中所述复胶包含聚合物
材料，其中所述复胶包含选自聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸
酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚硅氧烷、有机硅、乙酸纤维素、硝酸纤维素、天然橡胶、淀粉、虫胶及
其组合的材料。
项目33.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含长度(1)、宽度(w)和高
度(hi)，其中所述宽度＞长度，所述长度＞高度，并且所述宽度＞高度。
项目34.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述高度(h)为至少约100微米、至少
约150微米、至少约175微米、至少约200微米、至少约225微米、至少约250微米、至少约275微
米、或甚至至少约300微米、450微米，例如至少约475微米、至少约500微米且不大于约3mm、
不大于约2mm、不大于约1.5mm、不大于约1mm、或甚至不大于约800微米、不大于约600微米、
不大于约500微米、不大于约475微米、不大于约450微米、不大于约425微米、不大于约400微
米、不大于约375微米、不大于约350微米、不大于约325微米、不大于约300微米、不大于约
275微米、不大于约250微米。
项目35.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述宽度为至少约600微米、至少约
700微米、至少约800微米、至少约900微米且不大于约4mm、不大于约3mm、不大于约2.5mm、不
大于约2mm。
项目36.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含至少约1∶1且不大于约
10∶1的宽度：长度的第一纵横比。
项目37.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含在约5∶1至约1∶1之间
的范围内的由宽度：高度比限定的第二纵横比。
项目38.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含在约6∶1至约1∶1之间
的范围内的由长度：高度比限定的第三纵横比。
项目39.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含不大于约40％、不大于
约35％、不大于约30％、不大于约25％、不大于约20％、不大于约18％、不大于约15％、不大
于约12％、不大于约10％、不大于约8％、不大于约6％、不大于约4％的飞边百分比。
项目40.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含不大于约2、不大于约
1.9、不大于约1.8、不大于约1.7、不大于约1.6、不大于约1.5、不大于约1.2且至少约0.9、至
少约1.0的凹进值(d)。
项目41.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体还包含基于本体的总重量
在至少约0.5重量％和不大于约5重量％之间的范围内的含锆种类。
项目42.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含至少约0.6重量％含锆
种类、或至少约1重量％含锆种类、或至少约1.5重量％含锆种类、或至少约2.0重量％含锆
种类、或至少约2.5重量％含锆种类、或至少3.0重量％含锆种类、或至少3.5重量％含锆种
类、或至少4.0重量％含锆种类、或至少4.5重量％含锆种类。
项目43.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体包含不大于约5重量％含锆
种类、或不大于约4.9重量％含锆种类、或不大于4.8重量％含锆种类、或不大于4.7重量％
含锆种类、或不大于4.6重量％含锆种类、或不大于4.5重量％含锆种类、或不大于4.0重
量％含锆种类、或不大于3.5重量％含锆种类、或不大于3.0重量％含锆种类、或不大于2.5
重量％含锆种类、或不大于2.0重量％含锆种类、或不大于1.5重量％含锆种类、或不大于
1.0重量％含锆种类。
项目44.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述含锆种类与所述含镁种类的重
量％比例在约1∶4和约1∶1之间的范围内。
项目45.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述含锆种类与所述含镁种类的重
量％比例为至少约1∶4、或至少约1∶3.5、或至少约1∶3、或至少约1∶2.5、或至少1∶2、或至少
约1∶1.5、或至少约1∶1。
项目46.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述含锆种类与所述含镁种类的重
量％比例不大于约1∶1。
项目47.前述项目中任一项的成形磨粒，其中所述本体还包含含锆种类。