复合材料的制作方法

专利名称：：复合材料的制作方法
技术领域：
：本文的一些非限制性的实施方式包括通过材料设计方法目的为特定应用的一类复合材料，包括以下材料l)硬颗粒；2)载体或粘合剂相；和3)一种或多种用于性能增强和/或硬度调节的添加剂。根据一些非限制性的实施方式，该复合材料可以是挠性保形板、刚性的可加工模制预型件和可挤出油灰的一种。还公开了制造该复合材料的方法。
背景技术：
：目前在使用中，存在各种材料，其具有硬度和密度的一些表现形式作为所关心的主要特性。实际上所有这些已知的产品，包括如表面硬化电极、陶瓷结合剂研磨工具和烧结的钨合金的物品，是成熟的材料技术。发现现有的成熟产品未很好满足新兴或开发的应用并不难得。新型材料的当代动力包括最小化的毒性、在外包的集中的制造操作中更容易的使用、和提供所关心的相同的材料性质的更节省成本的装置。过去已经将金属粉末用于与热塑性和热固性树脂的混合物中以提供各种性能如导热性、反射作用和热稳定性。还已认识到，可以压紧金属粉末，而不添加树脂，并且用随后的烧结操作可用于金属颗粒结合在一起。典型的复合材料是包括两种或多种精细级材料的体系。这种组合的目的是产生具有所关注的一组特性的新材料，其中每组特性来自于各个单独组分的组合存在，而不是作为任何单独组分中的一组特性存在。许多常规的复合材料在基质中具有坚固的刚性的纤维，该基质较不坚固并且刚性较小。目的通常是使坚固且刚性的组分常常具有所需要的密度。市售材料通常在基于热固性聚合物如环氧树脂或聚酯树脂的基质中具有玻璃或碳纤维。有时，可优选热塑性聚合物，因为它们在初始制造之后是可模制的。还有另外的复合物，其中基质是金属或陶瓷。而且，在这些复合物中，添加纤维的原因通常相当复杂，例如，在蠕变、磨损、断裂韧性、热稳定性等方面可寻求改进。无机-有机复合材料已以不同程度成功地用于各种应用。聚合物-金属复合材料由于以下事实在许多工业中日益重要聚合物-金属复合材料提供难以或不可能与等价的或容易制造的其它材料相配的特性。聚合物-金属复合物定义为具有聚合物基体的材料，在聚合物基体中中分布有金属颗粒。已经证实聚合物金属复合物的使用在许多应用例如高密度无铅弹药中具有优点。
发明内容本文的非限制性的实施方式涉及使用材料设计方法产生的一类复合材料。根据一个非限制性的实施方式，该复合材料包括硬颗粒组分、添加剂组分和粘合剂组分。硬颗粒组分可选自碳化鴒、碳化二鴒、碳化钛、粉碎的烧结碳化物(cementedcarbide)、圓形的含碳化鴒颗粒、碳化硅、碳化硼、氧化铝、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、金钢石、氮化硼和其组合。粘合剂组分可以选自橡胶、聚合物、环氧树脂、硅酮、弹性体和其组合。其它非限制性的实施方式提供表面硬化的贴花(appliqu6)。表面硬化的贴花包括约20重量％到约90重量％的选自碳化4乌、烧结碳化物、碳化钛、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒和其组合的硬颗粒；约0重量％到约50重量％的包括过渡金属基铜焊合金的添加剂；和约1重量％到约20重量％的短效粘合剂。还有其它非限制性的实施方式提供可挤出的研磨油灰。可挤出的研磨油灰包括0重量。/。到约98重量％的硬颗粒；从0重量％到约30重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。硬颗粒可以选自粉碎的烧结碳化物、碳化鴒、碳化钛、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒和其组合。添加剂可以选自钛颗粒、稳定剂、着色剂、抗氧化剂、硬化剂和其组合。还有非限制性的实施方式提供防滑板。防滑板可包括0重量％到约98重量％的^_颗粒；乂人0重量％到约98重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。硬颗粒可选自粉碎的烧结碳化物、碳化钩、碳化钛、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、金钢石、氮化硼和其组合。添加剂可以选自粗的钨颗粒、钛颗粒、稳定剂、着色剂、抗氧化剂和其组合。还有非限制性的实施方式提供辐射屏蔽层。该辐射屏蔽层可以包括0重要％到约98重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。添加剂可以选自鴒粉、稳定剂、着色剂、抗氧化剂和其组合。还有其它非限制性的实施方式提供模制的硬预型件。模制的硬预型件可包括0重量％到约98重量％的硬颗粒；从0重量％到约50重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。其它非限制性的实施方式提供高射线照相密度的可挤出油灰(putty)。该高射线照相密度可挤出油灰可以包括50重量％到约98重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。添加剂可以选自鴒粉、稳定剂、着色剂、抗氧化剂和其组合。还有非限制性的实施方式提供保形的研磨板。保形的研磨板可包括0重量％到约98重量％的硬颗粒；从0重量％到约50重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。硬颗粒可以选自粉碎的烧结碳化物、碳化鴒、碳化钛、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、金钢石、氮化硼和其组合。添加剂可以选自粗的鴒颗粒、钛颗粒、稳定剂、着色剂、抗氧化剂、纤维、过渡金属基铜焊合金和其组合。还有非限制性的实施方式提供复合材料的形成方法。根据一些非限制性的实施方式，该方法包括通过^5更颗粒组分和添加剂组分中的至少一种的粒径分布的双峰修整(tailoring)、硬颗粒组分和添加剂组分中的至少一种的粒径分布的三峰修整、和硬颗粒组分和添加剂组分中的至少一种的粒径分布的多峰修整中的一种来确定复合材料的最大固体负载量，其中该复合材泮+包括硬颗粒组分、添加剂组分和粘合剂组分。另一非限制性的实施方式提供包括硬颗粒组分、添加剂组分和粘合剂组分的复合材料，该粘合剂组分包括选自橡胶、聚合物、环氧树脂、硅酮和弹性体中的至少一种材料，其中该复合材料具有选自表面硬化的贴花、可挤出的研磨油灰、高射线照相密度的可挤出油灰、保形研磨板、防滑板、辐射屏蔽层和模制的硬预型件的形式。当参考以下附图阅读时，可以更好地理解本文的各种非限制性的实施方式。图1表示本文复合物的实施方式的伪三元图，显示各成分的相对体积分数。图2a和2b表示分别包含70体积％的G-90级鴒粉和80体积％的C-20级鴒粉的柔韧油灰。图3表示对于负载有G-90级钨粉和C-20级钨粉的柔韧油灰的油灰密度和钨负载体积之间的关系。图4a-4d描绘对于负载G-90级鴒的油灰(图4a和4b)和负载C-20级鴒的油灰(图4c和4d)的暴露于100。C下油灰随着时间的失重率。图5a和5b描绘对于负载G-90级钨的油灰(图5a)和负载C-20级钨的油灰(图5b)的暴露于UV辐射下油灰随着时间的重量损失。图6a和6b描绘对于负载G-90级鴒的油灰(图6a)和负载C-20级鴒的油灰(图6b)的浸于水中的油灰随着时间的重量损失。具体实施例方式本文的一些非限制性的实施方式涉及新的复合材料，包括硬颗粒组分、添加剂组分和粘合剂或载体组分。该复合材料是通过材料设计方法目的为特定应用的一类复合材料。本文所述的该类复合材料可以包含，例如，分散在有机或硅粘合剂/载体中的颗粒(硬颗粒和/或添加剂颗粒)的密实充填，其在需要重要材料特性如耐磨性、磨蚀性、表面摩擦和/或密度的应用中具有广泛用途。根据一些非限制性的实施方式，该复合材料可以是挠性保形板、刚性的可加工预型件和可挤出油灰中的一种。其它非限制性的实施方式涉及制造本文所述复合材料的方法。除了操作实施例或另有说明的情况以外，在说明书和权利要求书中使用的表示组分的量、工艺条件等的所有数值在所有情况下均理解为被术语"约，，修饰。因此，除非具有相反的表示，以下说明书和所附权利要求书中所述的数字参数均是近似值，其可根据所要获得的性能而变化。至少而不是企图限制权利要求范围的等价物的原则的应用，各个数值参数应至少根据尽管表示本文宽范围的数值范围和参数是近似值，但是尽可能精确地报导在具体实施例中所述的数值。然而，任何数值本质上包含一定误差，例如，设备和/或操作者误差，这在各试验测量中发现的标准偏差是必然产生的。此外，应该理解，本文中任何数值范围旨在包括其中包含的所有子区间。例如，"1到IO"的范围旨在包括列举的最小值1和列举的最大值10之间(包括端点)的所有子区间，即具有等于或大于1的最小值和小于或等于10的最大值。要完全或部分引入本文供参考的任何专利、公开物或其它公开的材料，以所引入的内容不与本文中所述的现有定义、声明或其它公开内容相矛盾的程度，引入本文供参考。同样地且以必要的程度，本文中公开的内代替任何被引入本文供参考的矛盾内容。要引入本文供参考的任何内容或其部分，除了那些与本文中所述的现有定义、声明或其它公开内容相矛盾的内本文。本文参考各种示范性的非限制性的实施方式描述本发明的几个不同特征和方面。然而，应该理解本发明包含多个替代的实施方式，其可以通过以本领域技术人员发现有用的任何组合结合本文中所述的不同特征、方面和实施方式来实现。成为本文的一些非限制性的实施方式基础的一个原则是复合材料的设计，包括硬颗粒组分在有机或硅酮载体或粘合剂内的分散体。可以改变硬颗粒组分和载体/粘合剂的性能以适应特定应用。可以选择载体/粘合剂的性能以提供各种特性例如复合物强度、韧性、硬度、磨蚀性和热化学行为。也可以改变硬颗粒组分的粒径分布和负载度以实现所需特性。此外，根据各种非限制性的实施方式，重要的第三功能类别包含可以赋予额外特性例如改进的硬度或密度、组分调节和/或特定的化学和/或物理属性的添加剂组分。因此，根据各种非限制性的实施方式，本文期待包含硬颗粒组分、添加剂组分和粘合剂组分的复合材料。本文的多个非限制性的实施方式提供一类复合材料，其可优化以用于各种普通的工业和其它应用。复合材料的一些非限制性实施方式基于包括在有机或硅酮载体或粘合剂中的硬颗粒组分和添加剂组分的密实充填的材料的产生，其可在需要耐磨性、表面摩擦和/或密度作为重要材料特性的应用中具有广泛用途。如本文中所使用的术语"粘合剂"、"载体"和"基体"基本上是同义的，并且定义为其中嵌入或分散至少一种其它组分的连续或主要相或介质。根据一些非限制性的实施方式，可以添加复合物的添加剂组分以增强用于给定应用的复合物的各种所关心的期望特性。例如，根据一些实施方式，可以添加添加剂以使加工更容易；流动分离最小；促进对于给定环境的化学稳定性，特别是在非热应用中；用于着色和鉴别的目的；促进硬颗粒组分对表面的粘附，例如通过铜焊；用于增强的目的；用于抗氧化的目的；和上述各种的组合。对于给定应用，也可以通过改变硬颗粒、添加剂和/或粘合剂的本性以外的其他因素，如硬颗粒组分的百分率和/或添加剂负载量；载体化学如聚合度或交联度的变化；硬颗粒組分和/或添加剂组分的粒径分布的改变；和硬颗粒组分对其它固体添加剂的比例的改变，实现对本文的非限制性的实施方式的复合物的各种特性的优化。复合材料模制预型件形状；保形板；和可挤出的油灰。模制预型件形状一般是单片形状，例如块、板、空心圓柱、实心棒、球、盘和其它整体形状，为了优化的耐磨性、硬颗粒组分含量和/或最大化的填充密度，包含高的固体负载量。模制预型件可以成形为与最终使用所需形状基本上相同的形状，或者可以在后成型过程中加工成所需形状。对于要用于非热应用的模制预型件形状，可以选择载体组成和颗粒负载量的体积分数，以提供所需特性如韧性、硬度和可加工性的各种组合。保形板一般是挠性的、相对薄的并且容易修整成形。如将更详细描述的，保形板的一个非限制性的实施方式可以例如与可燃烧或化学上短效的载体和包含过渡金属基铜焊合金的添加剂组分用于表面硬化贴花。本文中所使用的术语"短效的载体"是指这样的载体组分，其在复合物的加工或使用过程中可以通过加热或与化学物接触除去，使得短效载体的除去导致基本上所有载体的除去或导致剩余残余物。在其它的非限制性的实施方式中，保形板也可以与保留载体复合的形式使用，它可以用作摩擦材料、防滑板、研磨板或辐射屏蔽层。本文中使用的术语"保留载体"是指在复合材料的加工和后加工使用过程中基本上保持完整保留或基本上保留的载体组分。根据一些非限制性的实施方式，待用于应用的板的表面可以设计成例如使用现有技术中已知的标准工业粘合剂或其它粘合手段与另一表面粘合地结合。本文的可挤出油灰是提供"捻缝状(caulk-like)"—致性的复合材料。根据一些非限制性的实施方式，可以将油灰配制为可手工加工成给定基底几何形状。油灰一般在相对低的压力例如小于689.5kPa(100psi)下可挤出，尽管也期待在较高压力下可挤出的油灰。在一些非限制性的实施方式中，油灰可以具有在延长的暴露于空气、日光中和/或热时通过例如溶剂蒸发、化学反应、聚合或其它机理固化至较高的粘度的能力。在其它非限制性的实施方式中，油灰可以在延长时间时保留一些或基本上全部的它们的初始柔韧性。油灰组合物的另外其它非限制性的实施方式可以设计用于与可燃的短效载体热粘合，它还可以包含用于增强的铜焊响应的添加剂。根据另外的非限制性的实施方式，油灰配料可以具有相对高的粘度，并且具有良好的对颗粒-载体分离的抗性，使得该油灰适合于通过挤出或动态流体接触(dynamicflowcontact)的其它方法用作表面上的"液体研磨剂"。根据另一非限制性的实施方式，该油灰可以用作可以手工施用于例如围路(contoured)或复杂表面或裂紋的可挤出的辐射屏蔽油灰，用于使辐射"热点"最小化。本文中使用的术语"热点"是指由于例如辐射可以通过的材料的表面或结构中的裂紋或裂口而具有比周围材料高的辐射量的材料的表面的局部、区域或部分。颗粒填料混合到载体如各种聚合物、弹性体、硅酮、和可铸环氧树脂和聚氨酯中的技术是本领域技术人员已知的。本文的复合材料可以使用这些已知的材料加工技术，以产生一类新材料通过基于基体的方法达到复合物的配料。根据本文的各种非限制性的实施方式，各种载体/粘合剂例如有机载体/粘合剂和硅酮载体/粘合剂可用于帮助改变复合材料的机械性能，例如从坚韧且刚性的复合物到柔软且容易弯曲的复合物。基于材料设计方法的这种应用包括从三种功能性限定的组分中选择组分初级一哽组成颗粒；可以保留或短效的载体或粘合剂；和可以在复合物中起到额外的功能例如加工助剂、组成改性、稳定、强化和其它功能的添加剂组分。现在参考图1,伪三元图示意性解释本文复合材料的一些实施方式的各种组分的相对体积分数。图1的伪三元图限定的2维空间描述，从组分(即，(一种或多种)硬颗粒组分、(一种或多种)添加剂组分和(一种或多种)载体组分)的混合可获得的整套组成。此外，这种数据显示可以在重量分数或体积分数的基础上构成。在该限定空间中每一点具有组成坐标(a,b,C)，其中例如"a"是硬颗粒组分的百分比，"b"是添加剂组分的百分比，而"c"是载体组分的百分比。等边三角形的三个角中的每一个对应于纯物质，或在该伪三元图的情况下，对应于图1给定角处标注的物质(如例如添加剂组分、载体组分、和/或硬颗粒组分)。因此，例如，三角形的角l对应于硬颗粒组分[即点(100，0，0)],三角形的角2对应于添加剂组分[即点(0，100，0)]，而三角形的角3对应于载体组分[即点(O,O,IOO)]。特定组合或区域的位置由此可以相对于彼此定量地限定和显示。图1中限定的组成空间说明，对于给定的颗粒/添加剂/载体系统，存在最大的实际固体负载量(硬颗粒加添加剂)，通过图1中的虛线7显示，比该负载量高的硬颗粒和添加剂的负载量可以导致不完全的颗粒-载体湿润。当固体负载极限的存在通过该虚线表示时，本领域技术人员将认识到，在多组分体系内，如在本文描述的一些非限制性的实施方式中，固体负载极限边界可以不是直线，而是可以是更复杂的曲线。此外，由于图1只是用于种类的描述，没有代表实际物质，该图应该理解为本质上定性的而不是本质上定量的。当表示真正材料系统时，图的量化和其复合物设计空间是可能的。在一些实施方式中，当超过这种负载量阈值时，可不利地影响复合材料的成型性和均匀性。因此，对于对这种因素灵敏的用途，那些非限制性的实施方式必须包括低于所选组分的临界值的负载组合。对于其它非限制性的实施方式，超过临界固体负载量对例如保形的表面硬化贴花的应用可不是有害的，如下所述。在这些情况中，对于特定的应用，仍然必须保持适当的处理完整性。图1进一步解释在给定固体负载量下，如何可连续改变硬颗粒组分对添加剂组分的比例以达到特定应用所需的性质。在该图内的某些区域对于特定的非限制性的组成或应用可为典型的。例如，区域4对于根据本文的层或板的实施方式可以具有a,到a2的硬组分百分比，b,到b2的添加剂组分百分比，和C,到C2的载体组分百分比。图内其它区域对于组成或应用的某些其它非限制性的实施方式可为典型的。例如，区域5可对应于对具有硬颗粒组分的高负载量的表面硬化贴花的一些非限制性的实施方式典型的组成区域，并且区域6可对应于对根据本文的可挤出研磨油灰的一些非限制性的实施方式典型的组成区域。应该注意，保形层、表面硬化的贴花和/或组成。根据本文的非限制性的实施方式，图1可用于确定对于特定载体，硬颗粒和添加剂的适当负载量。现在对本文所期待的各种复合材料的具体非限制性的实施方式进行更详细的讨论。本文的复合材料包括至少一种硬颗粒组分；至少一种添加剂组分；和粘合剂或载体组分。根据复合材料的各种非限制性的实施方式，硬颗粒组分可以选自碳化鴒、碳化二鴒、碳化钛、粉碎的烧结碳化物、圓形的含碳化鵠颗粒、碳化硅、碳化硼、氧化铝、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、金钢石和氮化硼。根据一些非限制性的实施方式，复合材料可以包括多余一种类型的硬颗粒。例如，根据一些非限制性的实施方式，复合材料可以包括选自碳化钨、碳化二钨、碳化钛、粉碎的烧结碳化物、圓形的含碳化钩颗粒、碳化硅、碳化硼、氧化铝、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、金钢石和氮化硼的两种或多种颗粒材料。硬颗粒组分的颗粒的平均尺寸取决于复合材料的具体应用，如下所述，并且举例来说可以从约2孩￡米到约10,000微米。根据复合材料的一些非限制性的实施方式，添加剂组分可以选自金属、过渡金属基铜焊合金、无机性能改性剂、加工助剂、抗氧化剂、着色剂、铜焊焊剂、稳定剂、硬化剂、表面改性剂、能降低复合材料的组分的流动分离(flowseparation)的材料、能促进复合材料的化学稳定性的材料、改变该复合材料的至少一种机械性能的材料、强化材料、和其各种组合。在一些实施方式中，复合材料可以包括多余一种的添加剂，例如选自金属、过渡金属基铜焊合金、无机性能改性剂、加工助剂、抗氧化剂、着色剂、铜焊焊剂、稳定剂、硬化剂、能降低复合材料的组分的流动分离的材料、能促进复合材料的化学稳定性的材料、改变该复合材料的至少一种机械性能的材料和强化材料的两种或多种添加剂。在添加剂组分包含至少一种金属的一些非限制性的实施方式中，至少一种金属可以选自钨、钛、钼、铬、镍、铁、钴、铜、锡、铋、锌、银和其组合。至少一种金属可以是具有平均粒度为约0.1微米到约1000微米的颗粒或粉末。例如，至少一种金属可以是细粒，例如具有平均粒度为约0.1微米到约3微米的粉末。或者，在一些其它非限制性的实施方式中，该金属可以具有平均粒度为约3微米到约IO微米的中等粒径的颗粒形式，或者具有平均粒度为约IO微米到约1000微米的粗颗粒的形式。根据一些非限制性的实施方式，该至少一种金属可以选自鴒或钛。在一些非限制性的实施方式中，该添加剂可以包括至少一种过渡金属基铜焊合金或焊接合金。在包含至少一种铜焊合金的一些非限制性的实施方式中，该添加剂还可以包括焊剂或助熔剂。或者，在一些实施方式中，粘合剂包括短效粘合剂，其中短效粘合剂的除去或烧尽产生残余物，其为焊剂或助熔剂。因此，在本文包含过渡金属基铜焊合金作为添加剂的复合材料的一些实施方式中，加热复合材料可以导致复合材料焊接或其它结合至表面上，例如通过过渡金属基铜焊合金的铜焊。复合材料的加热可以来自热源，例如火、热量、电等离子体、激光、弧光灯和/或高强度的白炽灯，或者加热可以来自摩擦，例如复合材料的使用过程中的动摩擦或热摩擦。在一些实施方式中，可以通过作为额外的添加剂组分或作为铜焊过程中短效的载体烧尽的残余物的焊剂或助熔剂的存在，促进复合材料的铜焊。在其中添加剂包含至少一种过渡金属基铜焊合金的那些非限制性的实施方式中，铜焊合金可以是例如，选自铜基铜焊合金、镍基铜焊合金、钴基铜焊合金、银基铜焊合金、Ni-Co基铜焊合金、Ni-Cu基铜焊合金、钛合金和其组合的一种或多种。在一些非限制性的实施方式中，该添加剂可以包括至少一种无机性能改性剂，例如，金属氧化物粉末(氧化钛、氧化铝等)、碳酸盐、硅酸盐、水合物、玻璃珠、磷酸盐、硼酸盐或其它阻燃材料、镁盐和小粒度的金属(如本文所述)，如精炼金属，例如用作抗静电表面。为了改变热导率、机械性能和/或电磁导磁性，也可以进行添加剂诱导的性能改性。根据其它非限制性的实施方式，添加剂可以包括至少一种加工助剂(例如表面活性剂或润滑剂，它可以是例如金属硬脂酸盐或石油蜡)、固化剂(它可以是过氧化物基或其它自由基引发剂)、填料-粘合剂耦合剂、和脱模剂。根据进一步的非限制性的实施方式，添加剂可以包括至少一种着色剂，例如有机染料、金属氧化物粉末、无机着色剂和炭黑。该添加剂还可以包括抗氧化剂或UV稳定剂，例如可以用于塑料工业的各种专有配方中的一种，它们被设计成与用于特定实施方式中的具体载体的化学性相容。进一步预期该添加剂组分可以包括必要时上述所列的添加剂组分的各种组合，以提供所需特性。现在将详细讨论用于本文复合材料的各种实施方式的粘合剂/载体。在一些非限制性的实施方式中，复合材料包括包含选自橡胶、聚合物、环氧树脂、硅酮和弹性体的至少一种材料的粘合剂。在其它非限制性的实施方式中，粘合剂包含选自橡胶、聚合物、环氧树脂、硅酮和弹性体中的两种或多种材料。当该粘合剂包含橡胶时，适合这些实施方式的橡胶包括但不局限于天然异戊二烯、乳胶、氯丁二烯、苯乙烯、丁二烯腈、丁基橡胶(butyls)、氯丁橡胶、聚氨酯、氟橡胶和其混合物。在其中粘合剂包含聚合物的那些实施方式中，合适的聚合物包括但不局限于缩醛共聚物、缩醛均聚物、丙烯酸类树脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯("ABS")、纤维素、聚酰胺如尼龙和聚芳基酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚对苯二曱酸丁二酯、PEEK(聚醚醚酮、Victrexplc,Lancashire、英国的商标)、聚乙烯亚胺("PEI，，)、聚醚砜("PES")、聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯、聚苯醚("PPO，，)、聚砜、聚氯乙烯("PVC")、热塑性塑料、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯、聚氨酯混杂物和其混合物。根据一些非限制性的实施方式，该粘合剂可以是保留的粘合剂，如本文所定义的。在其它非限制性的实施方式中，粘合剂可以是如本文所定义的短效粘合剂，例如，通过在将复合材料施用到表面或制品的过程中或在使用复合材料的过程中加热或与化学物接触中的至少一种至少基本上除去的粘合剂。在其中通过加热在复合材料的应用或使用过程中除去短效粘合剂的各种实施方式中，热量可以由例如摩擦、火焰、电等离子体、激光、宽域辐射的弧光灯和宽域辐射的高强度白炽灯中的至少一种产生。在其中通过与化学物接触而除去短效粘合剂的一些实施方式中，粘合剂的化学去除可以通过暴露于反应剂中进行，其可例如引起粘合剂的溶解、催化或分解。在其中粘合剂是短效粘合剂的各种非限制性的实施方式中，在复合材料的应用或使用过程中，可以除去一些或基本上全部短效粘合剂。如本文所使用的"除去基本上全部短效粘合剂"是指除去超过90%的短效粘合剂。或者，在包含短效粘合剂的其它非限制性的实施方式中，如在一个非限制性的实施例中，当使用高度烧焦的粘合剂时，除去粘合剂可以产生残余物。例如，从除去短效粘合剂产生的残余物可以用来促进熔化后(post-fusion)组成控制。例如当添加剂包含至少一种过渡金属基铜焊合金时，根据一些实施方式的由除去短效粘合剂产生的残余物可以是在将复合材料铜焊到基底的过程中提供助熔作用的助熔剂。在其它非限制性的实施方式中，由除去短效粘合剂产生的残余物可以将硬颗粒和添加剂结合或粘附到基底上，例如碎岩钻头(rockcrushingbit)的面或金工工具的表面。根据用于形成本文的各种非限制性复合材料的一个非限制性的方法，该复合材料可以通过以下形成修整颗粒组分的至少一种的粒径分布以增加复合材料的最大负载量。那些熟悉颗粒材料的技术人员将认识到，所有批量、市售粉末由单个颗粒的粒径分布组成。存在各种仪器分析技术用于表征这些粒径分布的本性。粉末通常具有中心重量分布，与"钟形曲线，，轮廓相似，其中在可以表示给定粉末的占优势的"平均"粒度内同时存在较粗和较细颗粒的群体。分布也可以是不对称的，即向4支细颗粒或一交4且颗粒偏斜。在其中存在单一、中央分布峰的所有情况中，该粒径分布称为"单峰"。根据一些非限制性的实施方式，该方法可以包括粒径分布的双峰修整。根据另一非限制性的实施方式，该方法可以包括粒径分布的三峰修整。根据另一非限制性的实施方式，该方法可以包括粒径分布的多峰修整。如本文中所使用的术语"双峰修整"、"三峰修整"和"多峰修整"分别是指相同组成但粒径分布明显不同的两种、三种、或多种粉末的有意共混，以生产比从单峰粉末批次获得粒径分布宽的粒径分布。根据一些非限制性的实施方式，为了适当配制的粉末共混物，恰当的较小颗粒的群体可填充在较大颗粒之间，用于增加固体负载量，并且因此，较大的复合物密度。本文的复合材料的一些非限制性的实施方式包括硬颗粒组分；添加剂组分；和粘合剂组分，其中复合材料的最大固体负载量通过使用硬颗粒组分和添加剂组分中至少一种的粒径分布的双峰修整、硬颗粒组分和添加剂组分中至少一种的粒径分布的三峰修整和硬颗粒组分和添加剂組分中至少一种的粒径分布的多峰修整中的一种来增加。现在对本文复合材料的应用的各种非限制性的实施方式进行更详细的讨论。根据一些非限制性的实施方式，复合材料可以是模制预型件如模制的硬预型件。这些实施方式的预型件可以模制成所需最终形状，或者，可以可加工(后成型)以实现所需最终形状。模制预型件可以通过包括例如一种或多种常规模制技术的方法来制造，例如压缩模塑、注射模塑、粉末注射模塑和注射-压缩模塑。根据一些实施方式，该复合材料可以具有小球(pellet)形式，使得这些小球可以在例如热和/或压力下通过如压模结合，以形成模制的硬预型件。本文的模制预型件的一些非限制性的实施方式可以包括硬颗粒组分，该硬颗粒组分包括碳化鴒颗粒和/或碳化钛颗粒，其中该颗粒具有约2微米到约IO微米的平均粒度。模制预型件的一些非限制性的实施方式可以包括添加剂，该添加剂包括金属粉末如鴒粉。例如，可以足以将硬颗粒组分的磨蚀性限制到所需水平的粉末的量添加粉末。或者，可以足以提供模制预型件所需的密度的量添加粉末(例如钨粉)，该密度例如大致可与金属铅相比的密度，例如在约7g/cmS到约12g/cn^范围内。这些非限制性的实施方式的预型件可以模制成与所需制品相似的形状，或者可以具有能加工成所需形状的一般形状，例如，预型件可以具有块、板、空心圓柱、实心杆或圓柱、球或盘的模制形状。模制预型件一般具有高强度，并且因此，粘合剂通常选自具有高强度和刚度的聚合材料。关于固体颗粒的负载量极限，该固体颗粒包括硬组成粒子和添加剂颗粒，例如用于模制预型件的一些实施方式的金属粉末，总的固体颗粒负载量的下限可以通过获得对于特定功能起作用的复合材料所需的分散固体相的最小量确定。负载量的上限由许多因素决定，这些因素包括但不局限于各固体颗粒组分(例如，硬颗粒和添加剂颗粒)的粒径分布、颗粒形状、由给定粘合剂/载体提供的相对"可润湿性"、允许存在的一些加工助剂如表面活性剂和混合和/或成形实践(shapingpractice)。这些上下限确定固体负载量的实际极限。固体负载量的进一步增加会导致不完全的颗粒湿润，这在成形(即模制)过程中导致流动分离。参考图1,对于一些复合物组成，固体硬颗粒和添加剂的实际负载极限可通过标记有"实际固体负载量极限"的虚线7表示。根据本文的复合材料的一些非限制性的实施方式，模制预型件可以是模制的硬预型件，它包括0重量％到约98重量％的硬颗粒；从0重量％到约50重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。该模制的硬预型件的其它非限制性的实施方式可以包括约0.1重量％到约98重量％的硬颗粒；从0.1重量％到约50重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。根据一些非限制性的实施方式，该模制预型件可以包括硬颗粒，该硬颗粒包括具有平均粒度为2微米到10微米的碳化鴒和/或碳化钛，并且添加剂可以包括鵠粉和/或钛粉。在一些非限制性的实施方式中，预型件可以通过粉末注射模塑的方法形成。预型件可以具有形状，如块、板、空心圓柱、实心杆、球或盘，它们可以在通过粉末注射模塑形成预型件之后加工成最终形状。或者，模制预型件具有基本上接近最终形状的形状。环境中的铅，如来自用过的军需品如子弹的铅可以导致土壤、沼泽地、水体和/或地下水中铅的累积。铅含量的最小化或降低通过使用低铅或无铅弹药是可能的。在其中添加剂包含钨粉的预型件的一些实施方式中，可以足以使预型件的密度为约9g/cm3到约12g/cm3的量添加鴒粉添加剂。密度在该范围内的预型件酷似铅的密度，而没有由铅制造的制品的某些有害环境的缺点，这些制品如各种弹药和弹丸。本文范围内的硬预型件的非限制实施例包括具有直径为约0.56厘米(0.22英寸)到约1.3厘米(0.5英寸)并且长度为约1.3厘米(0.5英寸)到约6.35厘米(2.5英寸)的圆柱形预型件。根据这些实施方式的预型件可以用作无铅的子弹或一些其它类型的弹药。根据其它非限制性的实施方式，本文的复合材料可以包括保形板。如本文所使用的术语"保形板，，是指相对其长度和宽度其为薄的、具有符合制品表面的一般形状和轮廓的能力的材料。保形板形式的复合材料的其它非限制性的实施方式包括但不局限于表面硬化的贴花、耐磨层或板、摩擦材料、研磨板和挠性的辐射屏蔽层。保形板或层的形式的复合材料可适合于例如用市售粘合剂或通过例如经由包括过渡金属基铜焊合金的添加剂组分的至少一种的焊接，结合到基底的表面。在一些非限制性的实施方式中，复合材料可以保形板形式提供，该保形板为表面硬化的贴花。根据各种实施方式，表面硬化贴花可以包括硬颗米到约10,000微米的粗粒碳化钨、碳化钛、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、和粉碎的烧结碳化物中的至少一种。表面硬化贴花的一些非限制性的实施方式可以额外包括添加剂组分，该添加剂组分包含过渡金属基铜焊合金，例如，铜基铜焊合金、镍基铜焊合金、钴基铜焊合金、银基铜焊合金、钛合金、Ni-Co基铜焊合金、或Ni-Cu基铜焊合金。也可以使用其它铜焊合金或焊接合金，包括满足AmericanWeldingSociety("AWS")的那些。在根据本文的表面硬化贴花复合材料的一些实施方式中的粘合剂可以包括如本文所述的短效粘合剂。在除去粘合剂时可包括硬颗粒和添加剂的表面硬化贴花，可以例如通过经由过渡金属基铜焊合金的焊接或者铜焊，结合到基底的至少一部分表面上。根据一些非限制性的实施方式，该基底可以是例如工业工具如碎岩工具或金工工具。根据一些非限制性的实施方式，表面硬化贴花可以包括约20重量％到约97重量％的硬颗粒如碳化鴒、碳化钛、烧结碳化物、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、和其组合；约1重量％到约20重量％的包含过渡金属基铜焊合金的添加剂，如本文中所述的那些；和约0重量％到约50重量％的短效粘合剂。在其它实施方式中，短效粘合剂可以包括约0.1重量％到约50重量％的贴花。在本文的表面硬化贴花的非限制实例中，可以在贴花施加到表面之后通过使用火焰、电等离子体、激光、宽域辐射弧光灯、宽域辐射的高强度白织灯的一种或多种加热贴花和/或表面、或通过热摩擦除去短效粘合剂。在一些实施方式中，可以除去基本上全部短效粘合剂。在其它非限制性的实施方式中，短效粘合剂的除去产生残余物，其中该残余物包含助熔剂。在表面硬化贴花的其它非限制性的实施方式中，添加剂可以包括助熔剂。在其中复合材料包括保形板的另一非限制性的实施方式中，保形板可以包括辐射屏蔽层。在这些实施方式中，复合材料可以包括足以提供必需的辐射吸收的量的粉末材料如鴒粉。例如，保形板可以包括一定量的具有热中子俘获截面至少为1,000靶恩的粉末。在一些实施方式中，可以足以使复合物具有约7g/cn^到约12g/cn^的密度的量添加鴒粉。在还有其它非限制性的实施方式中，可以足以使保形板具有约8g/cr^到约11g/cn^的密度的。量添加鴒粉。在还有其它非限制性的实施方式中，可以足以使保形板具有约7g/cn^到约10g/cn^的密度的量添加钨粉。辐射屏蔽层可以是挠性的，并且适合于用粘合剂如工业粘合剂粘附到表面。或者，辐射屏蔽层可以是刚性的或半刚性的板或片。辐射屏蔽层的一些非限制性的实施方式可以具有约0.20厘米(0.08英寸)到约0.76厘米(0.3英寸)的厚度。或者，该屏蔽层可以具有约0.13厘米(0.050英寸)到约0.38厘米(0.150英寸)的厚度。辐射屏蔽层还可以包括例如添加剂如稳定剂(例如UV稳定剂)、着色剂、抗氧化剂和本文所述的其它添加剂。辐射屏蔽层的一些非限制性的实施方式包括0重量％到约98重量％的选自鴒粉、稳定剂(例如UV稳定剂)、着色剂、抗氧化剂和其组合的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。其它的非限制性的实施方式可以包括0.1%到约98重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。在屏蔽层的一些非限制性的实施方式中，硬颗粒组分的重量百分数可以从0重量％到约1重量％。其它实施方式可以包括约0.1重量％到约1重量％的硬颗粒。辐射屏蔽层的粘合剂可以包括例如高强度、坚韧的聚合物例如缩醛共聚合物、缩醛均聚物、丙烯酸类树脂、纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二曱酸丁二酯、PEEK、PEI、PES、聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯、PPO、聚砜、PVC、热塑性塑料、聚氨酯、环氧化物、酚醛树脂、乙烯基酯、聚氨酯混杂物、聚碳酸酯、ABS和其组合。在其中本文的复合材料包含保形板的还有其它非限制性的实施方式中，该保形板可以包括防滑板、摩擦材料和/或研磨板，其各自可以适合于施加到表面。保形板的一些实施方式可适合于例如使用市售粘合剂粘合地结合到表面。在复合材料为防滑板、摩擦材料和/或研磨板的形式时，复合材料可以包括例如硬颗粒，该硬颗粒包括平均粒度为约5微米到约5,000微米的碳化鴒、碳化钛、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、金钢石、氮化硼和其组合的至少一种。在包含防滑板、摩擦材料和/或研磨板的复合材料中的添加剂组分可以包括例如平均粒度为约40微米到约10,000微米的粗粒鹤和/或钛颗粒。交替地，或除了金属颗粒以外，添加剂可以包括抗氧化剂、稳定剂、增强纤维和着色剂的一种或多种。在本文包括但不局限于研磨板、防滑板和摩擦增强纤维可以包括纺织纤维、金属纤维、玻璃纤维、纤维素纤维和其组合。纤维添加剂在使用过程中可以用来增强板和/或降低上光(glazing)或负载量。纤维可以在板内的各种方式在复合材料内取向，例如作为纺织网络、作为定向松散的纤维网络或作为无规定向的纤维网络。防滑板或摩擦材料的各种非限制性的实施方式可以包括0重量％到约98重量％的选自破碎的烧结碳化物、碳化钨、碳化钛、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、金钢石、氮化硼和其组合的硬颗粒；0重量％到约98重量％的选自粗的钨颗粒、钛颗粒、稳定剂、着色剂和抗氧化剂的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。在其它非限制性的实施方式中，防滑板或摩擦材料可以包括O.l重量％到约98重量°/。的硬颗粒；从0.1重量％到约98重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。在一些实施方式中，该防滑板或摩擦材料可以具有约0.076厘米(0.03英寸)到约0.25厘米(O.IO英寸)的厚度。防滑板或摩擦材料的一些非限制性的实施方式可适合于结合到基底表面的至少一部分。例如，在一些实施方式中，防滑板或摩擦材料可适合于用粘合剂如工业粘合剂结合。在其它非限制性的实施方式中，防滑板或摩擦材料包含短效粘合剂，其中如本文所述的通过施加热或与化学物接触去除短效粘合剂，可以产生残余物，其中该残余物包含粘合剂。在这些实施方式底的表面。在其中复合材料是保形研磨板的其它的种非限制性的实施方式中，该板可以包括0重量％到约98重量％的选自破碎的烧结碳化物、碳化钨、碳化钛、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、金钢石、氮化硼和其组合的硬颗粒；0重量％到约50重量％的选自粗的鴒颗粒、稳定剂、着色剂、抗氧化剂、纤维、过渡金属基铜焊合金和其组合的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。在其它实施方式中，保形研磨板可以包括约0.1重量％到约98重量％的硬颗粒；约0.1重量％到约50重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。根据一些非限制性的实施方式，该粘合剂可以包括弹性体或聚氨酯。可以将研磨板配制以控制磨损，使得响应于磨损，随着表面层上老颗粒被磨掉，该板在表面上连续暴露新的研磨颗粒。在进一步的非限制性的实施方式中，本文的复合材料可以包括可挤出油灰。可挤出油灰，例如可以是研磨油灰或适合用作辐射屏蔽油灰的具有高射线照相密度的油灰。根据一些非限制性的实施方式，该油灰在低压例如在小于689.5kPA(100psi)的施加压力下是可挤出的。在一些非限制性的实施方式中，可挤出油灰的复合材料可以包括平均粒度为约2微米到约5微米的硬颗粒，如本文所述的那些。在其它实施方式，可挤出油灰可以包含包括硅树脂的粘合剂和包括鴒粉的添加剂，其量足以使油灰具有大于约7g/cm3的密度，优选为约7g/cm3到约12g/cm3。在包括鴒作为添加剂的可挤出油灰的那些非限制性的实施方式中，油灰具有高的射线照相密度，使得其可以用作柔韧的辐射屏蔽油灰，它可以被挤出到不规则的或围路表面和裂紋上，以覆盖辐射"热点"。根据一些非限制性的实施方式，该油灰可以包括溶剂，并且可以通过蒸发溶剂、化学反应和/或聚合固化至较高的粘度。本文中高射线照相密度的可挤出油灰的非限制性的实例包括约50重量％到约98重量％的选自钨粉、稳定剂、着色剂、抗氧化剂、过渡金属基铜焊合金和其组合的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。高射线照相密度的油灰一般包括相对少量例如0重量％到约1重量％的硬颗粒组分。油灰的其它实施方式可以包括约0.1重量％到约〗重量％的硬颗粒组分。高射线照相密度的油灰的一些实施方式的粘合剂可以是RTV硅酮粘合剂。在一些实施方式中，油灰可以长时间保持柔韧，或者在其它实施方式中，油灰可以例如通过溶剂蒸发、化学反应和/或聚合固化至较高粘度。如图4a-4d和5a-5b所示，一些实施方式的油灰可以表示固化和/或失重的不同速率(例如，由于溶剂蒸发)，它对应于随着时间而保持柔韧的油灰(如线的低斜率表明的降低的速率和/或重量损失)，或随着时间固化至较高粘度的油灰(如线的高斜率表明的较高的速率和/或重量损失)。各种特性，例如固化速率或长期的柔韧性，可以通过硬颗粒和/或添加剂的负载量或粘合剂的本性和设计(例如溶剂挥发性)来确定。在根据本文的可挤出油灰的其它非限制性的实施方式中，油灰可以包括研磨油灰。根据本文的研磨油灰的非限制性的实施方式可以包括0重量％到约98重量％的选自破碎的烧结碳化物、碳化鴒、碳化钛、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒和其组合的硬颗粒；最高达约30重量％的选自稳定剂、着色剂、抗氧化剂和硬化剂的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。研磨油灰的其它非限制性的实施方式可以包括0.1重量％到约98重量％的硬颗粒；从0.1重量％到约30重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。可挤出研磨油灰的硬颗粒组分的一些实例可以具有约2微米到约100微米的平均粒度。在一些非限制性的实施方式中，硬颗粒可以具有约3微米到约5微米的平均粒度。研磨油灰可以包含包括烃油和润脂油的粘合剂、水溶性聚合物、水基乳液、硅酮和低强度聚合物。现在在以下非限制实施例中解释本文的复合材料的各种实施方式。相关领域中普通技术人员可以理解本领域技术人员可以对为了解释本发明本质而在下面描述和说明的实施例中的组分、组成、细节、材料和工艺参数进行各种变化，并且所有这些改变将落在本文和所述权利要求书所表述的发明原理和范围内。本领域普通技术人员还可以理解可以对上述和下述的实施方式进行改变，而不背离其宽的发明构思。因此，可以理解该发明并不局限于所公开的具体实施方式，而是旨在覆盖落在如权利要求限定的本发明原理和范围内的各种变化。实施例实施例1-用于碎岩机面的表面硬化贴花硬颗粒组分占复合材料约20%到约97重量％且平均粒度为约5微米到约10,000微米的粗粒碳化鴒、碳化钛、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒和/或粉碎的烧结碳化物。载体组分占约1%到约20重量％并且在贴花的初始加热过程提供完全烧尽的短效聚合物。添加剂占约0重量％到约50重量％的铜基铜焊合金。贴花的密度优选相对高，由于硬颗粒组分的高负载量，在2g/cir^到约10g/cn^范围内并且一般接近或超过计算的固体极限，如图1中虚线7所示。复合物的形式是薄板形式，该薄板定位在碎岩机面的表面如磨损面上，并且随后通过铜焊合金添加剂组分的热铜焊结合到表面上，这可以在去除短效粘合剂过程中发生。实施例2-金工工具的磨损面的制备硬颗粒组分占复合材料约20重量％到约97重量％并且平均粒度为约5微米到约10,000微米的粗粒碳化鴒。载体组分占约1重量％到约20重量％并且在磨损面的初始加热过程提供完全烧尽的短效弹性体。添加剂过渡金属基铜焊合金，例如钴-、Ni-Co或Ni-Cu基铜焊合金或钛合金是典型的，但是还可以使用更昂贵的Ag基铜焊合金。过渡金属基铜焊合金占复合物的约0%到约50重量％。贴花的密度优选相对高，由于硬颗粒组分的高负载量，在约2g/cir^到约10g/cmS范围内并且一般接近或超过计算的固体极限，如图1中线7所示。复合物的形式是挠性的、可以修整的保形层，它可定位在金工工具的磨损面上，并且随后通过铜焊合金添加剂组分的热铜焊结合到表面上，这可以在去除短效粘合剂过程中发生。可以预见，该复合物将在限定的存储期限内保持挠性。实施例3-可挤出的研磨油灰硬颗粒组分占约0重量％到约98重量％且平均粒度为约2微米到约5微米的中等颗粒碳化鴒。载体组分占约2重量％到约50重量％且提供受控且相对恒定的粘度的聚合物。添加剂占0%至约30重量％的稳定剂如UV稳定剂和用于识别的着色剂。必须与指定的载体相容，并且一般在塑料工业内容易得到。由于存在硬颗粒，油灰的密度优选为中等的，在约2g/cr^到约8g/cm3范围内。油灰优选在低压即小于689.5kPa(100psi)下是可挤出的，并且对流动分离有抗性。油灰还优选为非腐蚀的，具有低毒性，并且容易可再循环。实施例4-可粘合的防滑板硬颗粒组分占约0重量％到约98重量％且平均粒度为约2微米到约5微米的中等颗粒的破碎的烧结碳化物、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒或碳化钛。载体占约2重量％到约50重量％且提供高强度和坚韧度的聚合物，其是普通粘合剂可容易粘合的。添加剂占0重量％到约98重量°/。且平均粒度为约5微米到IO,OOO微米的粗粒的鴒颗粒和/或钬颗粒，以及抗氧化剂和稳定剂。该板的密度优选相对高，由于硬颗粒组分的高负载量，在约2g/cn^到约10g/cn^范围内。复合物的形式是半刚性的抗撕裂的板，其具有大的表面积并且厚度一般在0.076厘米(0.03英寸)到0.256厘米(O.IO英寸)范围内。该板可以是耐水汽、氧化和UV降解的。实施例5-辐射屏蔽层硬颗粒组分最小，例如从0重量％到约1重量％。载体占约2重量％到约50重量％且提供高强度和坚韧度的聚合物，如聚碳酸酯或ABS,其是使用普通粘合剂可容易粘合的。添加剂占0重量％到98重量％且包括最大负载量的鴒粉，以产生大于7g/cr^的密度。其它可能的添加剂包括抗氧化剂、UV稳定剂和可能的用于识别目的的着色剂。优选使辐射屏蔽层的密度最大化(大于7g/cm3)，以更大地屏蔽高能光子辐射。对于其中还存在中子辐射的用途，它另外可包含具有热中子俘获截面大于或等于1，000靶恩的添加剂。复合物的形式优选为大表面积、刚性的或半刚性的板的形式，其具有高坚韧度以在处理和连接过程抵抗损坏。该板优选是耐水汽、氧化和UV降解的。实施例6-由粉末注射模塑形成的可加工搪磨预型件硬颗粒组分占约0重量％到约98重量％且平均粒度为约2微米到约5微米的中等颗粒的碳化鴒和/或碳化钛。载体占约2重量％到约50重量％且提供高强度和硬度但坚韧度适中以促进易加工性的聚合物，例如酚聚合物。添加剂平衡碳化鹤硬颗粒的研磨特性到所需水平且占0重量％到50重量％的鴒粉和/或钛粉。复合物预型件的形式优选接近所需最后性质，其只需要最小精加工，或者单片性质，其可加工到最终所需形状。优选选择载体和负载量，以产生优良的可加工性。预型件优选是耐水汽、氧化和热软化的。实施例7-高射线照相密度的可挤出油灰硬颗粒组分最小，例如0重量％到约1重量％。载体占约5重量％到约50重量％且在低压即小于689.5kPa(100psi)下可容易挤出的硅酮粘合剂。添加剂占约50重量％到约98重量％,包括最大负载量的鵠粉，以产生大于7g/crr^的密度。其它添加剂包括抗氧化剂、UV稳定剂、抑制解聚的稳定剂和可能的用于识别目的的着色剂。油灰优选为可手工施用到辐射"热点"的具有可变表面如裂紋的柔韧形式。也可以将油灰配制以提供大于或等于l，OOO靶恩的热中子俘获截面。该油灰优选为耐水汽的，并且具有受控的粘度，在暴露于环境下在约24小时内固化。各种特性，例如固化速率或长期的柔韧性，可以通过硬颗粒和/或添加剂的负载量或粘合剂的性质和设计(例如溶剂挥发性)来确定。实施例8-纤维增强的保形研磨板硬颗粒组分占0重量％到约98重量％且平均粒度为约1微米到约10,000微米的宽分布的碳化鵠颗粒、碳化钛颗粒和/或烧结碳化物碎片(包括碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒等)。载体占约2重量％到约50重量％且适用于纤维增强的弹性体或聚合物(如酚醛树脂)。添加剂占0重量％到约50重量％的纺织纤维和用于识别目的的着色剂。研磨板优选为相对薄的挠性板，将其配制用于受控的磨损以随着旧颗粒表面层被磨掉连续地暴露新的研磨颗粒。该片还优选为耐水汽和热循环的。实施例9-非挠性结合的研磨板根据本文的一个实施方式制造非挠性结合研磨条。所生成的条包括作为硬颗粒的碳化鴒、作为添加剂的纤维背衬(backing)和作为粘合剂的苯酚/曱醛树脂。例如，可以将所得的非挠性研磨条用作防滑板。通过具有0.1毫米的苯酚/曱醛树脂(Cellobond85S,从HexionSpecialtyChemicals,Inc.ColumbusOhio可商购的液体酚曱阶段酚醛树酯(phenolicresole))层的橡胶刮板涂布挠性纤维背衬条(ATIGarrysonLtd.，Leicestershire,UK)。通过重力涂布机，将80目(grit)的碳化鴒粉末(InternationalDiamondServicesInc.,Houston,Texas,粒径分布如表1所示)的密闭层(完全覆盖)施加到苯酚/曱醛树脂上。允许碳化鴒粉末沉降，并且用额外的碳化鴒粉末重新涂布湿点。复合材料在炉中在150。C(300。F)下固化15分钟，然后进行空气冷却。表1:80目的碳化鴒的粒径分布<table>complextableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>所生成的暗灰色的防水研磨条具有0.17g/cn^的表面密度和500小时的研磨寿命(使用13,000转/分钟(opm)打磨机且测量质量改变测试的)。证实该条在弯曲半径试验中具有最小的挠性。实施例10-非挠性结合的研磨板根据本文的一个实施方式制造非挠性结合的研磨条。所生成的条包括作为硬颗粒的碳化鵠、作为添加剂的纤维背衬和作为粘合剂的苯酚/曱醛树脂。例如，可以将所生成的非挠性研磨条用作防滑板。按照实施例9的制造方法，除了使用120目的碳化鴒粉末(InternationalDiamondServicesInc.，Houston,Texas,粒径分布如表2所示)代替80目的碳化鴒以外。所生成的暗灰色的防水研磨条具有0.15g/cn^的表面密度。证实该条在弯曲半径试验中具有最小的挠性。表2:120目的碳化鴒的粒径分布<table>complextableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>实施例11-非挠性结合的研磨板根据本文的一个实施方式制造非挠性结合的研磨条。所生成的条包括作为硬颗粒的碳化鹤、作为添加剂的纤维背衬和作为粘合剂的苯酚/曱醛树脂。按照实施例9的制造方法，除了使用120目的碳化钨粉末(InternationalDiamondServicesInc.，Houston,Texas)代替80目的碳化鴒以外。所生成的暗灰色的防水研磨条具有0.10g/cm2的表面密度。该条是挠性的(在弯曲半径试验中180。的挠性)并且在挠曲之后没有可见裂缝。在用10，000叩m打磨机进行研磨寿命测试中观察到疏松的颗粒。实施例12-柔韧的鴒油灰在该实施例中，使用两种不同等级的钨粉形成包含钨粉的柔韧油灰。所生成的高密度油灰具有最小的重量损失和吸水率。使用钨粉与粘合剂的多种比例制造柔韧钨油灰。使用两种等级的钨粉鴒C-20级(6到9微米的粒度，可从ATIAlldyne,Huntsville，Alabama购买)和鴒G-90级(25孩l米的最小粒度，可从ATIMetalworkingProducts,LaVergne，Tennessee购买)。粘合剂包括聚丁烯(异丁烯/丁烷共聚物(INDOPOL⑧H-35，可从AmocoChemicalCo.，Warrenville,Illinois购买)；苯丙酸，2,2-双[[3,5-双(1，1-二曱基乙基)-4-羟苯基]-1-氧丙氧基]曱基-1，3-丙烷二基酉旨(IRGANOX1010,可乂人CibaSpecialtyChemicalsCorp.，Tarrytown,NewYork购买)；和苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯嵌段共聚物(KRATON⑧G-1651H,可从KratonPolymers,Houston,Texas购买)的混合物。金属粉末和粘合剂以50:50到80:20的多种体积比混合。在130。C下钨粉与粘合剂组合物混合15分钟。各种油灰的组成在表3中表示鴒油灰的组成。表3:鴒油灰的组成<table>complextableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>图2a和2b是分别引入70%的G-卯级钨粉(25微米)和80%的C-20级鴒粉(6-9微米)的油灰的照片。对所生成的油灰测试密度、在10(TC下的重量损失、暴露于紫外线(UV)光下的重量损失、和吸水率。油灰密度根据钨粉的负载体积为3.822g/cm3到9.336g/cm3。对于两种钨粉等级(6-9微米和25微米)的油灰的密度与鴒负载量的关系示于图3中。在100。C下加热的同时，测量随着时间损失重量的速率。对于钨粉等级25微米在50%和70%负载量下和6-9微米在50%和80%负载量下，分别在图4a-4b和4c-4d中绘制随着在100。C(hr)下加热时间的失重率(g/(cm2min))。当暴露于紫外辐射的同时，测量随着时间的失重。对于两种钨粉等级25微米在50%和70%负载量下和6-9微米在50%和80%负载量下，分别在图5a和5b中绘制随着暴露于UV辐射的时间的失重(g)。通过将油灰浸泡在水中10小时，测量油灰的吸水率。对于两种钨粉等级25微米在50%和70%负载量下和6-9微米在50%和80%负载量下，分别在图6a和6b中绘制随着浸渍时间(小时)的油灰质量(g)的变化。如图4a-4d和5a-5b所示，根据一些实施方式的油灰可以证实不同的固化速率和/或失重(例如，由于溶剂蒸发)，它对应于随着时间而保持柔韧的油灰(如线的低斜率证明的降低的速率和/或重量损失)，或随着时间固化至较高粘度的油灰(如线的较高斜率证明的较高的速率和/或重量损失)。各种特性，例如固化率或长期的柔韧性，可以通过硬颗粒和/或添加剂的负载量或粘合剂的性质和设计(例如溶剂挥发性)来确定。权利要求1.复合材料，包括选自碳化钨、碳化二钨、碳化钛、粉碎的烧结碳化物、圆形的含碳化钨的颗粒、碳化硅、碳化硼、氧化铝、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、金钢石、氮化硼和其组合的硬颗粒组分；添加剂组分；和选自橡胶、聚合物、环氧树脂、硅酮、弹性体和其组合的粘合剂组分。2.权利要求1的复合材料，其中该复合材料包括多于一种的硬颗粒组分。3.权利要求1的复合材料，其中该添加剂包含选自钨、钛、钼、铬、镍、铁、钴、铜、锡、铋、锌和银中的至少一种金属。4.权利要求1的复合材料，其中该至少一种添加剂包括选自铜基铜焊合金、镍基铜焊合金、钴基铜焊合金、银基铜焊合金、钛合金、Ni-Co基铜焊合金和Ni-Cu基铜焊合金的过渡金属基铜焊合金。5.权利要求1的复合材料，其中该添加剂选自无机性能改性剂、加工助剂、抗氧化剂、着色剂、铜焊焊剂、稳定剂、硬化剂、降低该复合材料的各组分的流动分离的材料、促进该复合材料的化学稳定性的材料、改变该复合材料的至少一种机械性能的材料和增强材料。6.权利要求1的复合材料，其中该复合材料包括选自金属、过渡金属基铜焊合金、无机性能改性剂、加工助剂、抗氧化剂、着色剂、铜焊焊剂、稳定剂、硬化剂、降低该复合材料的组分的流动分离的材料、促进该复合材料的化学稳定性的材料、改变该复合材料的至少一种机械性能的材料和增强材料中的多于一种的添加剂。7.权利要求1的复合材料，其中该添加剂包括选自金属氧化物粉末、碳酸盐、硅酸盐、水合物、玻璃珠、磷酸盐、硼酸盐、镁盐和小粒度的金属中的至少一种无机性能改性剂。8.权利要求1的复合材料，其中该添加剂包括选自表面活性剂、润滑剂、固化剂、填料-粘合剂耦合剂和脱模剂中的至少一种加工助剂。9.权利要求1的复合材料，其中该添加剂包括选自有机染料、金属氧化物粉末和炭黑中的至少一种着色剂。10.权利要求1的复合材料中，其中该粘合剂包含选自橡胶、聚合物、环氧树脂、硅酮和弹性体中的两种或多种材料。11.权利要求l的复合材料，其中该粘合剂包括选自天然异戊二烯、乳胶、氯丁二烯、苯乙烯丁二烯腈、丁基橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯聚氨酯和含氟弹性体的橡胶。12.权利要求l的复合材料，其中该粘合剂包括选自缩醛共聚物、缩趁均聚物、丙烯酸类树脂、ABS、纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、PEEK、PEI、PES、聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯、PPO、聚砜、PVC、热塑性塑料、聚氨酯、环氧树脂、酚酪树脂、乙烯基酯和聚氨酯混杂物的聚合物。13.权利要求l的复合材料，其中该粘合剂是保留的粘合剂。14.权利要求1的复合材料，其中该粘合剂是短效粘合剂，其中在应用或使用该复合材料过程中通过加热和与化学物接触中的至少一种来除去该短效粘合剂。15.权利要求14的复合材料，其中在该复合材料的应用或使用过程中，通过使用包括火焰、电等离子体、激光、宽域辐射弧光灯和宽域辐射的高强度白炽灯中的至少一种的手段进行加热，除去该短效粘合剂。16.权利要求14的复合材料，其中在该复合材料的应用或使用过程中除去基本上全部的该短效粘合剂。17.权利要求14的复合材料，其中去除该短效粘合剂产生残余物。18.权利要求17的复合材料，其中该残余物是助熔剂。19.权利要求17的复合材料，其中该残余物将该硬颗粒和添加剂结合到基底上。20.权利要求19的复合材料，其中该基底是碎岩钻头面和金工工具表面中的一种。21.权利要求1的复合材料，其中该复合材料适合于粘附到基底的表面上。22.权利要求1的复合材料，其中该复合材料是可加工成所需最终形状的模制预型件。23.权利要求22的复合材料，其中该硬颗粒包括碳化钨颗粒和碳化钛颗粒中的至少一种，其中该颗粒具有2微米到IO微米的平均粒度。24.权利要求22的复合材料，其中该添加剂包括以足以限制所述硬颗粒的磨蚀性到所需水平的量存在的金属粉末。25.权利要求22的复合材料，其中该粘合剂是刚性的高强度聚合物。26.权利要求1的复合材料，其中通过使用至少一种颗粒组分的粒径分布的双峰修整、三峰修整和多峰修整中的一种来增加最大固体负载量。27.权利要求1的复合材料，其中通过该硬颗粒和添加剂中的至少一种的颗粒形状的改变来改变密度和硬度中的至少一种。28.权利要求l的复合材料，其中该复合材料是保形板。29.权利要求28的复合材料，其中该保形板包括表面硬化贴花，其中硬颗粒选自粗粒碳化鴒、粗粒碳化钛、粗粒碳化锆、粗粒氧化锆、粗粒碳化钽、粗粒碳化铌、粗粒碳化铪、粗粒碳化铬、粗粒碳化钒、粗粒的粉碎烧结碳化物和其组合；该粘合剂包括短效粘合剂；并且该添加剂包括过渡金属基铜焊合金。30.权利要求28的复合材料，其中该添加剂包括用量足以使该保形板密度为约7g/cm3到约12g/cm3的钨粉。31.权利要求30的复合材料，其中该保形板是辐射屏蔽层，其中该保形板适合于粘附到表面，并且具有约7g/cm^'j约11g/cn^的密度。32.权利要求30的复合材料，其中该保形板具有约0.050英寸到约0.150英寸的厚度。33.权利要求28的复合材料，其中该保形板包括适合于施用到表面的防滑板和摩擦材料中的一种，其中该硬颗粒选自中等粒度的破碎的烧结碳化物、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、碳化钛和其組合；并且该添加剂包括粗粒鴒颗粒和粗粒钛颗粒中的至少一种。34.权利要求33的复合材料，其中该防滑板和摩擦材料中的一种适合于粘合地结合到该表面上。35.权利要求33的复合材料，其中该添加剂包括抗氧化剂、稳定剂、增强纤维和着色剂的一种或多种。36.权利要求l的复合材料，其中该材料是可挤出油灰。37.权利要求36的复合材料，其中该可挤出油灰包含包括碳化鴒和碳化钛的至少一种的硬颗粒，其中该硬颗粒具有2微米到5微米的平均粒度。38.权利要求36的复合材料，其中该可挤出油灰包含包括硅树脂的粘合剂和包括鴒粉的添加剂，其中该油灰具有大于7g/cm3的密度和高的射线照相密度。39.权利要求36的复合材料，其中该油灰包含溶剂和可以通过该溶剂蒸发可固化到较高粘度。40.表面硬化贴花，包含约20重量％到约97重量％的选自碳化钨、碳化钛、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、烧结碳化物和其组合的硬颗粒;约1重量％到约20重量％的包括过渡金属基铜焊合金的添加剂，和约0重量％到50重量％的短效粘合剂。41.权利要求40的贴花，其中该硬颗粒具有5孩i米到10,000微米的平均粒度。42.权利要求40的贴花，其中该过渡金属基铜焊合金选自铜基铜焊合金、镍基铜焊合金、钴基铜焊合金、银基铜焊合金、钛合金、Ni-Co基铜焊合金和Ni-Cu基铜焊合金。43.权利要求40的贴花，其中在将该贴花施加到表面上时，通过使用火焰、电等离子体、激光、宽域辐射弧光灯、宽域辐射高强度白炽灯和热摩擦中的至少一种进行加热，除去该短效粘合剂。44.权利要求43的贴花，其中除去基本上全部的该短效粘合剂。45.权利要求43的贴花，其中去除该短效粘合剂产生包含助熔剂的残余物。46.权利要求42的贴花，其中该过渡金属基铜焊合金将该硬颗粒和添加剂结合到基底上。47.权利要求46的贴花，其中该基底是碎岩工具表面和金工工具表面中的一种。48.可挤出研磨油灰，包含最高达约98重量％的选自破碎的烧结碳化物、碳化钨、碳化钛、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒和其组合的硬颗粒；最高达约30重量％的选自稳定剂、着色剂、抗氧化剂、硬化剂和其组合的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。49.权利要求48的油灰，其中该硬颗粒具有的2微米到100微米的平均粒度。50.权利要求48的油灰，其中该硬颗粒具有的3微米到5微米的平均粒度。51.权利要求48的油灰，其中该粘合剂包括烃油和润脂油、水溶性聚合物、水基乳液、硅酮和低强度聚合物。52.权利要求48的油灰，其中该油灰在小于约689.5kPa的压力下是可挤出的。53.权利要求48的油灰，其中该粘合剂包括溶剂，并且其中在挤出之后溶剂的蒸发增加该油灰的粘度。54.防滑板，包括最高达约98重量％的选自破碎的烧结碳化物、碳化鴒、碳化钛、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、金钢石、氮化硼和其组合的硬颗粒；最高达约98重量％的选自粗的鴒颗粒、粗的钛颗粒、稳定剂、着色剂、抗氧化剂和其组合的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。55.权利要求54的板，其中该硬颗粒具有5微米到5,000微米的平均粒度。56.权利要求54的板，其中该添加剂选自粗的鴒颗粒、粗的钛颗粒和其组合，其中该颗粒具有40微米到10,000微米的平均粒度。57.权利要求54的板，其中该板具有0.03英寸到0.10英寸的厚度。58.权利要求54的板，其中该板适合于粘附到基底的表面上。59.权利要求58的板，其中该板适合于用粘合剂粘附到基底的表面上。60.权利要求54的板，其中该粘合剂是短效粘合剂，并且其中通过进行加热或与化学物接触除去该短效粘合剂产生包含粘合剂的残余物。61.辐射屏蔽层，包括最高达约98重量％的选自鴒粉、稳定剂、着色剂、抗氧化剂和其组合的添力口剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。62.权利要求61的层，其中该粘合剂选自缩酪共聚物、缩醛均聚物、丙烯酸类树脂、纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二曱酸丁二酯、PEEK、PEI、PES、聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯、PPO、聚砜、PVC、热塑性塑料、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯、聚氨酯混杂物、聚碳酸酯、ABS和其组合。63.权利要求61的层，其中该层是厚度为0.08英寸到0.3英寸的刚性层，并且其中该添加剂包括用量足以使该层的密度为8g/cr^到11g/cm3的鴒粉。64.权利要求61的层，其中该层是厚度为0.050英寸到0.150英寸的挠性层，并且其中该添加剂包括用量足以使该层的密度为7g/cm3到10g/cm3的鴒粉。65.权利要求61的层，其中所述添加剂还包括热中子俘获截面为至少1000耙恩的颗粒。66.模制的硬预型件，包括最高达约98重量％的硬颗粒；最高达约50重量％的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。67.权利要求66的预型件，其中该硬颗粒包括碳化钨和碳化钛中的至少一种；并且该添加剂包括钨粉，其中硬颗粒具有2微米到IO微米的平均粒度。68.权利要求66的预型件，其中该预型件通过粉末注射模塑形成。69.权利要求68的预型件，其中该预型件在通过粉末注射模塑形成之后加工成最终形状。70.权利要求66的预型件，其中该预型件具有选自块、板、圆柱、球和盘的形状。71.权利要求66的预型件，其中该添加剂包括用量足以使该预型件的密度为9g/cm4ll12g/cn^的钨粉。72.权利要求71的预型件，其中该预型件是直径为0.22英寸到0.5英寸并且长度为0.5英寸到2.5英寸的圓柱。73.权利要求71的预型件，其中该预型件是无铅子弹。74.高射线照相密度的可挤出油灰，包括约50重量％到约98重量°/。的选自鴒粉、稳定剂、着色剂、抗氧化剂和其组合的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。75.权利要求74的油灰，其中该粘合剂是RTV硅酮粘合剂。76.权利要求74的油灰，其中该添加剂包括用量足以使该油灰的密度为7g/cm3到12g/cm3的鴒粉。77.权利要求74的油灰，其中该油灰在小于约689.5kPa的压力下是可挤出的。78.权利要求74的油灰，其中该粘合剂包括溶剂，并且其中在挤出之后溶剂的蒸发增加该油灰的粘度。79.保形研磨板，包括最高达约98重量％的选自破碎的烧结碳化物、碳化鹤、碳化钛、碳化硅、氧化铝、碳化硼、碳化锆、氧化锆、碳化钽、碳化铌、碳化铪、碳化铬、碳化钒、金钢石、氮化硼和其组合的硬颗粒；最高达约50重量％的选自粗的钨颗粒、稳定剂、着色剂、抗氧化剂、纤维、过渡金属基铜焊合金和其组合的添加剂；和约2重量％到约50重量％的粘合剂。80.权利要求79的板，其中该硬颗粒具有5微米到5,000微米的平均粒度。81.权利要求79的板，其中该添加剂包括选自纺织纤维、金属纤维、玻璃纤维、纤维素纤维和其组合的纤维，并且其中该纤维增强该板。82.权利要求71的板，其中该纤维包括在该板内的纺织网络、定向松散的纤维网络和无规定向的纤维网络中的一种。83.权利要求79的板，其中该粘合剂包括弹性体和聚氨酯中的一种。84.复合材料，包括石更颗粒组分；添力口剂纟且分；和包括选自橡胶、聚合物、环氧树脂、硅酮和弹性体中的至少一种的粘合剂组分，其中该复合材料具有选自表面硬化贴花、可挤出研磨油灰、高射线照相密度的可挤出油灰、保形研磨板、防滑板、辐射屏蔽层和模制的硬预型件的形式。全文摘要本发明公开内容的一些非限制性的实施方式包括通过材料设计方法目的为特定应用的一类复合材料，包括1)硬颗粒；2)载体或粘合剂相；和3)一种或多种用于增强性能和/或硬度调节的添加剂。根据一些实施方式，该复合材料可以是挠性保形板、刚性的可加工模制预型件和可挤出油灰中的一种。还公开了该复合材料的制造方法。文档编号B24D3/00GK101198442SQ200680021897公开日2008年6月11日申请日期2006年7月20日优先权日2005年7月22日发明者史蒂文·G·考德威尔,詹姆斯·J·奥克斯申请人:Tdy工业公司