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CN114728835B - 具有高断裂韧性的铝硅酸盐玻璃 - Google Patents

具有高断裂韧性的铝硅酸盐玻璃 Download PDF

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CN114728835B
CN114728835B CN202080081617.4A CN202080081617A CN114728835B CN 114728835 B CN114728835 B CN 114728835B CN 202080081617 A CN202080081617 A CN 202080081617A CN 114728835 B CN114728835 B CN 114728835B
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Abstract

一种玻璃组合物，包括：Si2O、大于15摩尔％且小于或等于32摩尔％的Al2O3、B2O3、K2O、MgO、Na2O及Li2O。玻璃组合物的断裂韧性可以大于或等于0.75MPa√m，而玻璃组合物的杨氏模量可以大于或等于80GPa且小于或等于120GPa。玻璃组合物是可化学强化的。玻璃组合物可以用于玻璃制品或消费电子产品中。

Description

具有高断裂韧性的铝硅酸盐玻璃
本申请主张于2019年11月26日提出的美国临时申请第62/940,307号的优先权权益，本申请基于其内容，且其内容藉由引用整体并入本文。
背景
领域
本说明书总体上涉及适合作为电子装置的覆盖玻璃的玻璃组合物。更具体而言，本说明书涉及可以形成为用于电子装置的覆盖玻璃的铝硅酸盐玻璃。
技术背景
便携设备(例如，智能电话、平板计算机、可携式媒体播放器、个人计算机及照相机)的移动特性让这些装置特别容易意外掉落于硬表面(例如，地面)上。这些装置通常包括覆盖玻璃，这些玻璃可能在碰撞硬表面之后损伤。在许多这些装置中，覆盖玻璃作为显示器外罩，并且可以结合触控功能，因而在覆盖玻璃损伤时，装置的使用受到负面影响。
当相关联的便携设备掉落于硬表面上时，覆盖玻璃存在两种主要的破损模式。模式之一是挠曲破损，这是由于当装置受到与硬表面冲击的动态负载时玻璃的折曲而造成。另一模式是尖锐接触破损，这是由于玻璃表面的损伤而造成。玻璃与粗糙硬表面(例如，沥青、花岗岩等)的冲击可能导致玻璃表面中的尖锐压痕。这些压痕成为玻璃表面中的破损位置，而可能产生及传播裂纹。
藉由离子交换技术可以使玻璃更耐弯曲破损，离子交换技术涉及在玻璃表面中引起压缩应力。然而，离子交换玻璃仍然容易受到动态尖锐接触的影响，这是由于尖锐接触所引起的玻璃中的局部压痕而造成的高应力集中。
玻璃制造商及手持装置制造商持续努力改善手持装置对于尖锐接触破损的抵抗力。解决方案的范围是从覆盖玻璃到边框上的涂层，以防止当装置掉落在坚硬表面上时，覆盖玻璃直接撞击到坚硬表面。然而，由于美观与功能要求的限制，很难完全防止覆盖玻璃撞击到坚硬表面。
便携设备也期望尽可能薄。因此，除了强度之外，也期望在便携设备中作为覆盖玻璃的玻璃尽可能薄。因此，除了增加覆盖玻璃的强度之外，也期望玻璃具有机械特性，允许通过其通过能够制造薄玻璃制品(例如，薄玻璃片材)的工艺而形成。
因此，需要一种可以强化(例如，藉由离子交换)的玻璃，并具有允许成为薄玻璃制品的机械性质。
概述
根据方面(1)，提供一种玻璃。玻璃的组合物包含：大于或等于37.0摩尔％且小于或等于57.5摩尔％的SiO2；大于或等于15.0摩尔％且小于或等于31.2摩尔％的Al2O3；大于或等于1.3摩尔％且小于或等于25.9摩尔％的B2O3；大于或等于0摩尔％且小于或等于7.7摩尔％的CaO；大于或等于0.35摩尔％且小于或等于0.5摩尔％的K2O；大于或等于1.7摩尔％且小于或等于21.0摩尔％MgO；大于或等于2.0摩尔％且小于或等于9.0摩尔％的Na2O；以及大于或等于4.0摩尔％且小于或等于11.9摩尔％的Li2O。
根据方面(2)，提供方面(1)的玻璃，其中组合物的液相线黏度小于1000泊。
根据方面(3)，提供方面(1)至前述方面中任一者的玻璃，其中组合物的断裂韧性大于或等于0.75MPa√m。
根据方面(4)，提供方面(1)至前述方面中任一者的玻璃，其中组合物的断裂韧性大于或等于0.78MPa√m。
根据方面(5)，提供方面(1)至前述方面中任一者的玻璃，其中组合物的杨氏模量大于或等于80GPa且小于或等于120GPa。
根据方面(6)，提供方面(1)至前述方面中任一者的玻璃，其中组合物的硬度大于或等于6.2GPa且小于或等于7.7GPa。
根据方面(7)，提供一种玻璃。玻璃的组合物包含：Si2O；大于15摩尔％且小于或等于32摩尔％的Al2O3；B2O3；K2O；MgO；Na2O；以及Li2 O。玻璃的断裂韧性大于或等于0.75MPa√m，而玻璃的杨氏模量大于或等于80GPa且小于或等于120GPa。
根据方面(8)，提供方面(7)的玻璃，进一步包含CaO。
根据方面(9)，提供方面(7)至前述方面中任一者的玻璃，包含大于或等于37.0摩尔％且小于或等于57.5摩尔％的SiO2。
根据方面(10)，提供方面(7)至前述方面中任一者的玻璃，包含大于或等于15摩尔％且小于或等于30摩尔％的Al2O3。
根据方面(11)，提供方面(7)至前述方面中任一者的玻璃，包含大于或等于1.3摩尔％且小于或等于25.9摩尔％的B2O3。
根据方面(12)，提供方面(7)至前述方面中任一者的玻璃，包含大于或等于0摩尔％且小于或等于7.7摩尔％的CaO。
根据方面(13)，提供方面(7)至前述方面中任一者的玻璃，包含大于或等于0.35摩尔％且小于或等于0.5摩尔％的K2O。
根据方面(14)，提供方面(7)至前述方面中任一者的玻璃，包含大于或等于1.7摩尔％且小于或等于21.0摩尔％的MgO。
根据方面(15)，提供方面(7)至前述方面中任一者的玻璃，包含大于或等于2.0摩尔％且小于或等于9.0摩尔％的Na2O。
根据方面(16)，提供方面(7)至前述方面中任一者的玻璃，包含大于或等于4.0摩尔％且小于或等于11.9摩尔％的Li2O。
根据方面(17)，提供方面(7)至前述方面中任一者的玻璃，其中组合物的断裂韧性大于或等于0.78MPa√m。
根据方面(18)，提供方面(7)至前述方面中任一者的玻璃，其中组合物的断裂韧性大于或等于0.82MPa√m。
根据方面(19)，提供方面(7)至前述方面中任一者的玻璃，其中组合物的液相线黏度小于1000泊。
根据方面(20)，提供一种玻璃基制品。藉由针对玻璃基基板进行离子交换来形成玻璃基制品。玻璃基制品包含从玻璃基制品的表面延伸至压缩深度的压缩应力区域。玻璃基基板可以包含根据前述方面中任一者的玻璃。
根据方面(21)，提供一种玻璃基制品。玻璃基制品包括从玻璃基制品的表面延伸至压缩深度的压缩应力区域。玻璃基制品的中心处的组成包含：大于或等于37.0摩尔％且小于或等于57.5摩尔％的SiO2；大于或等于15.0摩尔％且小于或等于31.2摩尔％的Al2O3；大于或等于1.3摩尔％且小于或等于25.9摩尔％的B2O3；大于或等于0摩尔％且小于或等于7.7摩尔％的CaO；大于或等于0.35摩尔％且小于或等于0.5摩尔％的K2O；大于或等于1.7摩尔％且小于或等于21.0摩尔％的MgO；大于或等于2.0摩尔％且小于或等于9.0摩尔％的Na2O；以及大于或等于4.0摩尔％且小于或等于11.9摩尔％的Li2O。
根据方面(22)，提供方面(20)至前述方面中任一者的玻璃基制品，其中压缩应力区域所包含的压缩应力大于或等于500MPa。
根据方面(23)，提供方面(20)至前述方面中任一者的玻璃基制品，包含大于或等于5μm的尖峰深度DOLsp。
根据方面(24)，提供一种消费性电子产品。消费性电子产品包含：包含前表面、后表面及侧表面的壳体；电部件，其至少部分位于壳体内，电部件包含控制器、存储器及显示器，显示器位于壳体的前表面处或与前表面相邻；以及外罩，其设置于显示器上方。壳体与外罩中的至少一者的至少一部分包含方面(20)至前述方面中任一者的玻璃基制品。
根据方面(25)，提供一种方法。该方法包含以下步骤：针对玻璃基基板进行离子交换，以形成包含从玻璃基制品的表面延伸至压缩深度的压缩应力区域的玻璃基制品。玻璃基基板包括：大于或等于37.0摩尔％且小于或等于57.5摩尔％的SiO2；大于或等于15.0摩尔％且小于或等于31.2摩尔％的Al2O3；大于或等于1.3摩尔％且小于或等于25.9摩尔％的B2O3；大于或等于0摩尔％且小于或等于7.7摩尔％的CaO；大于或等于0.35摩尔％且小于或等于0.5摩尔％的K2O；大于或等于1.7摩尔％且小于或等于21.0摩尔％的MgO；大于或等于2.0摩尔％且小于或等于9.0摩尔％的Na2O；以及大于或等于4.0摩尔％且小于或等于11.9摩尔％的Li2O。
根据方面(26)，提供一种方法。该方法包含以下步骤：针对玻璃基基板进行离子交换，以形成玻璃基制品，该玻璃基制品包含从玻璃基制品的表面延伸至压缩深度的压缩应力区域。玻璃基基板的断裂韧性大于或等于0.75MPa√m，玻璃基基板的杨氏模量大于或等于80GPa且小于或等于120GPa，以及玻璃基基板包含：Si2O；大于15摩尔％且小于或等于32摩尔％的Al2O3；B2O3；K2O；MgO；Na2O；以及Li2O。
根据方面(27)，提供方面(25)至前述方面中任一者的方法，其中离子交换步骤包括使玻璃基基板接触包含钠和钾的熔融盐浴。
在随后的具体实施方式中将阐述额外特征及优势，而本领域技术人员可根据该描述而部分理解额外特征及优势，或藉由实践本文中(包括随后的详细描述、权利要求书及附图附图)所描述的实施方式而了解额外特征及优势。
应了解，上述一般描述与以下详细描述二者均描述各种实施方式，并且意欲提供用于理解所要求保护的主题的本质及特性的概述或框架。包括附图附图以提供对各种实施方式的进一步理解，且附图附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本文中所述的各种实施方式，且与描述一同用于解释所要求保护的主题的原理及操作。
附图简单说明
图1示意性图示根据本文所述及所示的实施方式的在其表面上具有压缩应力层的玻璃的横截面；
图2A是包含本文所揭示的任何玻璃制品的示例性电子装置的平面图；以及
图2B是图2A的示例性电子装置的透视图。
详细描述
现在将详细说明根据各种实施方式的含镁碱金属铝硅酸盐玻璃。碱金属铝硅酸盐玻璃具有良好的离子交换性，并且已经使用化学强化方法在碱金属铝硅酸盐玻璃中取得高强度及高韧性。铝硅酸钠玻璃是具有高玻璃成形性及质量的高度可离子交换的玻璃。铝硅酸锂玻璃是具有高玻璃质量的高度可离子交换的玻璃。将Al2O3置换到硅酸盐玻璃网络中增加离子交换期间一价阳离子的相互扩散性。藉由在熔融盐浴(例如，KNO3或NaNO3)中的化学强化，可以实现具有高强度、高韧性及高抗压痕裂纹性的玻璃。通过化学强化所实现的应力分布曲线可以具有各种形状，增加玻璃制品的抗摔效能、强度、韧性及其他属性。
因此，具有良好物理性质、化学耐久性及可离子交换性的碱金属铝硅酸盐玻璃已作为覆盖玻璃而引起注意。具体而言，本文提供具有更高的断裂韧性以及快速的离子交换能力的含锂的铝硅酸盐玻璃。通过不同的离子交换处理，可以实现更大的中心张力(CT)、压缩深度(DOC)及高压缩应力(CS)。然而，在碱金属铝硅酸盐玻璃中添加锂可能降低玻璃的熔点、软化点或液相线黏度。
本文所述的玻璃组合物的实施方式中，组成成分(例如，SiO2、Al2 O3、Li2 O等)的浓度除非以其他方式指明，否则是在氧化物的基础上以摩尔百分比(摩尔％)给定。下文分别讨论根据实施方式的碱金属铝硅酸盐玻璃组合物的成分。应理解，一种成分的各种所述范围中的任一者可以与任一其他成分的各种所述范围中的任一者单独组合。本文所使用的数字中的尾数0意欲表示该数字的有效数字。举例而言，数字“1.0”包括两个有效数字，数字“1.00”包括三个有效数字。
本文揭示呈现高断裂韧性(KIC)的锂铝硅酸盐玻璃组合物。在一些实施方式中，玻璃组合物的特征在于KIC断裂韧性值中的至少一者是至少0.75MPa√m。不希望受到任何特定理论的束缚，据信本文所述的玻璃的高断裂韧性至少部分归因于玻璃组合物中所含的高场强度成分的浓度。
在本文所述的碱金属铝硅酸盐玻璃组合物的实施方式中，SiO2是最大成分，因此，SiO2是玻璃组合物所形成的玻璃网络的主要成分。纯SiO2具有较低的CTE，并且不含碱。但是，纯SiO2具有高熔点。因此，若玻璃组合物中的SiO2的浓度太高，则玻璃组合物的可成形性可能降低，因为较高浓度的SiO2会增加玻璃熔融的难度，而不利地影响玻璃的可成形性。在实施方式中，玻璃组合物所通常包含的SiO2的量大于或等于37.0摩尔％且小于或等于57.5摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。在一些实施方式中，玻璃组合物所包含的SiO2的量大于或等于38.0摩尔％(例如，大于或等于39.0摩尔％、大于或等于40.0摩尔％、大于或等于41.0摩尔％、大于或等于42.0摩尔％、大于或等于43.0摩尔％、大于或等于44.0摩尔％、大于或等于45.0摩尔％、大于或等于46.0摩尔％、大于或等于47.0摩尔％、大于或等于48.0摩尔％、大于或等于49.0摩尔％、大于或等于至50.0摩尔％、大于或等于51.0摩尔％、大于或等于52.0摩尔％、大于或等于53.0摩尔％、大于或等于54.0摩尔％、大于或等于等于55.0摩尔％、大于或等于56.0摩尔％、或大于或等于57.0摩尔％)。在一些实施方式中，玻璃组合物所包含的SiO2的量小于或等于57.0摩尔％(例如，小于或等于56.0摩尔％、小于或等于55.0摩尔％、小于或等于54.0摩尔％、小于或等于53.0摩尔％、小于或等于52.0摩尔％、小于或等于51.0摩尔％、小于或等于50.0摩尔％、小于或等于49.0摩尔％、小于或等于48.0摩尔％、小于或等于47.0摩尔％、小于或等于46.0摩尔％、小于或等于45.0摩尔％、小于或等于44.0摩尔％、小于或等于43.0摩尔％、小于或等于42.0摩尔％、小于或等于41.0摩尔％、小于或等于40.0摩尔％、小于或等于39.0摩尔％、或小于或等于38.0摩尔％)。应理解，在实施方式中，上述范围中的任一者可以与任何其他范围组合，而使得玻璃组合物所包含的SiO2的量大于或等于37.0摩尔％且小于或等于57.0摩尔％、大于或等于38.0摩尔％且小于或等于56.0摩尔％、大于或等于39.0摩尔％且小于或等于55.0摩尔％、大于或等于38.0摩尔％且小于或等于54.0摩尔％、大于或等于39.0摩尔％且小于或等于53.0摩尔％、大于或等于40.0摩尔％且小于或等于52.0摩尔％、大于或等于41.0摩尔％且小于或等于51.0摩尔％、大于或等于42.0摩尔％且小于或等于50.0摩尔％、大于或等于43.0摩尔％且小于或等于49.0摩尔％、大于或等于44.0摩尔％且小于或等于至大于或等于48.0摩尔％、大于或等于45.0摩尔％且小于或等于47.0摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。
实施方式的玻璃组合物包括Al2O3。类似于SiO2，Al2O3可以作为玻璃网络形成剂。Al2O3可能由于玻璃组合物所形成的玻璃熔体中的四面体配位而增加玻璃组合物的黏度，当Al2O3的量太高时，会减少玻璃组合物的可成形性。然而，当Al2O3的浓度与玻璃组合物中的SiO2的浓度及碱金属氧化物的浓度达成平衡时，Al2O3可以降低玻璃熔体的液相线温度，而藉此增强液相线黏度并改善玻璃组合物与某些成形工艺的相容性。在玻璃组合物中包括Al2O3造成本文所述的高断裂韧性值。在实施方式中，玻璃组合物所通常包含的Al2O3的浓度大于或等于15.0摩尔％且小于或等于31.2摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。在一些实施方式中，玻璃组合物所包含的Al2O3的量大于15摩尔％(例如，大于或等于15.5摩尔％、大于或等于16.0摩尔％、大于或等于16.5摩尔％、大于或等于17.0摩尔％、大于或等于17.5摩尔％、大于或等于18.0摩尔％、大于或等于18.5摩尔％、大于或等于19.0摩尔％、大于或等于19.5摩尔％、大于或等于20.0摩尔％、大于或等于20.5摩尔％、大于或等于21.0摩尔％、大于或等于21.5摩尔％、大于或等于22.0摩尔％、大于或等于22.5摩尔％、大于或等于23.0摩尔％、大于或等于23.5摩尔％、大于或等于24.0摩尔％、大于或等于24.5摩尔％、大于或等于25.0摩尔％、大于或等于25.5摩尔％、大于或等于26.0摩尔％、大于或等于26.5摩尔％、大于或等于27.0摩尔％、大于或等于27.5摩尔％、大于或等于28.0摩尔％、大于或等于28.5摩尔％、大于或等于29.0摩尔％、大于或等于29.5摩尔％、大于或等于30.0摩尔％、大于或等于30.5摩尔％、或大于或等于31.0摩尔％)。在实施方式中，玻璃组合物所包含的Al2O3的量小于或等于32摩尔％(例如，小于或等于31.5摩尔％、小于或等于31.0摩尔％、小于或等于30.5摩尔％、小于或等于30.0摩尔％、小于或等于29.5摩尔％、小于或等于29.0摩尔％、小于或等于28.5摩尔％、小于或等于28.0摩尔％、小于或等于至27.5摩尔％、小于或等于27.0摩尔％、小于或等于26.5摩尔％、小于或等于26.0摩尔％、小于或等于25.5摩尔％、小于或等于25.0摩尔％、小于或等于24.5摩尔％、小于或等于24.0摩尔％、小于或等于23.5摩尔％、小于或等于23.0摩尔％、小于或等于22.5摩尔％、小于或等于22.0摩尔％、小于或等于21.5摩尔％、小于或等于21.0摩尔％、小于或等于20.5摩尔％、小于或等于20.0摩尔％、小于或等于19.5摩尔％、小于或等于19.0摩尔％、小于或等于18.5摩尔％、小于或等于18.0摩尔％、小于或等于17.5摩尔％、小于或等于17.0摩尔％、小于或等于16.5摩尔％、小于或等于16.0摩尔％、或小于或等于15.5摩尔％)。应理解，在实施方式中，上述范围中的任一者可以与任何其他范围组合，而使得玻璃组合物所包括Al2O3的量大于15摩尔％且小于或等于32摩尔％(例如，大于或等于15.0摩尔％且小于或等于31.5摩尔％、大于或等于15.5摩尔％且小于或等于31.0摩尔％、大于或等于16.0摩尔％且小于或等于30.5摩尔％、大于或等于16.5摩尔％且小于或等于30.0摩尔％、大于或等于17.0摩尔％且小于或等于29.5摩尔％、大于或等于17.5摩尔％且小于或等于29.0摩尔％、大于或等于18.0摩尔％且小于或等于28.5摩尔％、大于或等于18.5摩尔％且小于或等于28.0摩尔％、大于或等于19.0摩尔％且小于或等于27.5摩尔％、大于或等于19.5摩尔％且小于或等于27.0摩尔％、大于或等于20.0摩尔％且小于或等于26.5摩尔％，大于或等于20.5摩尔％且小于或等于26.0摩尔％、大于或等于21.0摩尔％且小于或等于25.5摩尔％、大于或等于21.5摩尔％且小于或等于25.0摩尔％、大于或等于22.0摩尔％且小于或等于24.5摩尔％、大于或等于22.5摩尔％且小于或等于24.0摩尔％、大于或等于23.0摩尔％且小于或等于23.5摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围)。
类似于SiO2与Al2O3，将B2O3添加至玻璃组合物，以作为网络形成剂，而藉此降低玻璃组合物的熔融性及成形性。因此，可以添加不会过度减少这些性质的量的B2O3。在玻璃组合物中包括B2O3造成本文所述的高断裂韧性值。在实施方式中，玻璃组合物所包含的B2O3的量可以大于或等于1.3摩尔％的B2O3且小于或等于25.9摩尔％的B2O3，以及前述值之间的所有范围及子范围。在实施方式中，玻璃组合物所包含的B2O3的量可以大于0摩尔％(例如，大于或等于1.5摩尔％、大于或等于2.0摩尔％、大于或等于2.5摩尔％、大于或等于3.0摩尔％、大于或等于3.5摩尔％、大于或等于4.0摩尔％、大于或等于4.5摩尔％、大于或等于5.0摩尔％、大于或等于5.5摩尔％、大于或等于6.0摩尔％、大于或等于6.5摩尔％、大于或等于7.0摩尔％、大于或等于7.5摩尔％、大于或等于8.0摩尔％、大于或等于8.5摩尔％、大于或等于9.0摩尔％、大于或等于9.5摩尔％、大于或等于10.0摩尔％、大于或等于10.5摩尔％、大于或等于11.0摩尔％、大于或等于11.5摩尔％、大于或等于12.0摩尔％、大于或等于12.5摩尔％、大于或等于13.0摩尔％、大于或等于13.5摩尔％、大于或等于14.0摩尔％、大于或等于14.5摩尔％、大于或等于15.0摩尔％、大于或等于15.5摩尔％、大于或等于16.0摩尔％、大于或等于16.5摩尔％、大于或等于17.0摩尔％、大于或等于17.5摩尔％、大于或等于18.0摩尔％、大于或等于18.5摩尔％、大于或等于19.0摩尔％、大于或等于19.5摩尔％、大于或等于20.0摩尔％、大于或等于20.5摩尔％、大于或等于21.0摩尔％、大于或等于21.5摩尔％、大于或等于22.0摩尔％、大于或等于22.5摩尔％、大于或等于23.0摩尔％、大于或等于23.5摩尔％、大于或等于24.0摩尔％、大于或等于24.5摩尔％、大于或等于25.0摩尔％、或大于或等于25.5摩尔％)。在实施方式中，玻璃组合物所包含的B2O3的量可以小于或等于25.5摩尔％(例如，小于或等于25.0摩尔％、小于或等于24.5摩尔％、小于或等于24.0摩尔％、小于或等于23.5摩尔％、小于或等于23.0摩尔％、小于或等于22.5摩尔％、小于或等于22.0摩尔％、小于或等于21.5摩尔％、小于或等于21.0摩尔％、小于或等于20.5摩尔％、小于或等于20.0摩尔％、小于或等于19.5摩尔％、小于或等于19.0摩尔％、小于或等于18.5摩尔％、小于或等于18.0摩尔％、小于或等于17.5摩尔％、小于或等于17.0摩尔％、小于或等于16.5摩尔％、小于或等于16.0摩尔％、小于或等于15.5摩尔％、小于或等于15.0摩尔％、小于或等于14.5摩尔％、小于或等于14.0摩尔％、小于或等于12.5摩尔％、小于或等于13.0摩尔％、小于或等于12.5摩尔％、小于或等于12.0摩尔％、小于或等于11.5摩尔％、小于或等于11.0摩尔％、小于或等于10.5摩尔％、小于或等于10.0摩尔％、小于或等于9.5摩尔％、小于或等于9.0摩尔％、小于或等于8.5摩尔％、小于或等于8.0摩尔％、小于或等于7.5摩尔％、小于或等于7.0摩尔％、小于或等于6.5摩尔％、小于或等于6.0摩尔％、小于或等于5.5摩尔％、小于或等于5.0摩尔％、小于或等于4.5摩尔％、小于或等于4.0摩尔％、小于或等于3.5摩尔％、小于或等于3.0摩尔％、小于或等于2.5摩尔％、小于或等于2.0摩尔％、或小于或等于1.5摩尔％)。应理解，在实施方式中，上述范围中的任一者可以与任何其他范围组合，而使得玻璃组合物所包含的B2O3的量大于或等于1.5摩尔％且小于或等于25.5摩尔％(例如，大于或等于2.0摩尔％且小于或等于25.0摩尔％、大于或等于2.5摩尔％且小于或等于24.5摩尔％、大于或等于3.0摩尔％且小于或等于24.0摩尔％、大于或等于3.5摩尔％且小于或等于23.5摩尔％、大于或等于4.0摩尔％且小于或等于23.0摩尔％、大于或等于4.5摩尔％小于或等于22.5摩尔％、大于或等于5.0摩尔％且小于或等于22.0摩尔％、大于或等于5.5摩尔％且小于或等于21.5摩尔％、大于或等于6.0摩尔％且小于或等于21.0摩尔％、大于或等于6.5摩尔％且小于或等于20.5摩尔％、大于或等于7.0摩尔％且小于或等于20.0摩尔％、大于或等于7.5摩尔％且小于或等于19.5摩尔％、大于或等于8.0摩尔％且小于或等于19.0摩尔％、大于或等于8.5摩尔％且小于或等于18.5摩尔％、大于或等于9.0摩尔％且小于或等于18.0摩尔％、大于或等于9.5摩尔％且小于或等于17.5摩尔％、大于或等于10.0摩尔％且小于或等于17.0摩尔％、大于或等于10.5摩尔％且小于或等于16.5摩尔％、大于或等于11.0摩尔％且小于或等于16.0摩尔％、大于或等于11.5摩尔％且小于或等于15.5摩尔％，大于或等于12.0摩尔％且小于或等于15.0摩尔％、大于或等于12.5摩尔％且小于或等于14.5摩尔％、大于或等于13.0摩尔％且小于或等于14.0摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围)。
将Li2O包括在玻璃组合物中允许更好地控制离子交换处理，以及进一步降低玻璃的软化点，而藉此增加玻璃的可制造性。玻璃组合物中的Li2O的存在也允许形成具有拋物线形状的应力分布曲线。在实施方式中，玻璃组合物所通常包含的Li2O的量大于4.0摩尔％且小于或等于11.9摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。在一些实施方式中，玻璃组合物所包含的Li2O的量大于或等于4.5摩尔％(例如，大于或等于5.0摩尔％、大于或等于5.5摩尔％、大于或等于6.0摩尔％、大于或等于6.5摩尔％、大于或等于7.0摩尔％、大于或等于7.5摩尔％、大于或等于8.0摩尔％、大于或等于8.5摩尔％、大于或等于9.0摩尔％、大于或等于9.5摩尔％、大于或等于10.0摩尔％、大于或等于10.5摩尔％、大于或等于11.0摩尔％、或大于或等于11.5摩尔％)。在一些实施方式中，玻璃组合物所包含的Li2O的量小于或等于11.5摩尔％(例如，小于或等于11.0摩尔％、小于或等于10.5摩尔％、小于或等于10.0摩尔％、小于或等于9.5摩尔％、小于或等于9.0摩尔％、小于或等于8.5摩尔％、小于或等于8.0摩尔％、小于或等于7.5摩尔％、小于或等于7.0摩尔％、小于或等于6.5摩尔％、小于或等于6.0摩尔％、小于或等于5.5摩尔％、小于或等于5.0摩尔％，或小于或等于4.5摩尔％)。应理解，在实施方式中，上述范围中的任一者可以与任何其他范围组合，而使得玻璃组合物所包含的Li2O的量大于或等于4.5摩尔％且小于或等于11.5摩尔％(例如，大于或等于5.0摩尔％且小于或等于11.0摩尔％、大于或等于5.5摩尔％且小于或等于10.5摩尔％、大于或等于6.0摩尔％且小于或等于10.0摩尔％、大于或等于6.5摩尔％且小于或等于9.5摩尔％、大于或等于7.0摩尔％且小于或等于9.0摩尔％、大于或等于7.5摩尔％且小于或等于8.5摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围)。
根据实施方式，玻璃组合物也包括Na2O。Na2O用于辅助玻璃组合物的离子交换能力，也改善玻璃组合物的成形性，而藉此改善玻璃组合物的可制造性。然而，若在玻璃组合物中添加过多的Na2O，则热膨胀系数(CTE)可能太低，而熔点可能太高。在玻璃组合物中包括Na2O也能够通过离子交换强化来实现高压缩应力值。在实施方式中，玻璃组合物所通常包含的Na2O的量大于或等于2.0摩尔％的Na2O且小于或等于9.0摩尔％的Na2O，以及前述值之间的所有范围及子范围。在一些实施方式中，玻璃组合物所包含的Na2O的量大于或等于2.5摩尔％(例如，大于或等于3.0摩尔％、大于或等于3.5摩尔％、大于或等于4.0摩尔％、大于或等于4.5摩尔％、大于或等于5.0摩尔％、大于或等于5.5摩尔％、大于或等于6.0摩尔％、大于或等于6.5摩尔％、大于或等于7.0摩尔％、大于或等于7.5摩尔％、大于或等于8.0摩尔％、或大于或等于8.5摩尔％)。在一些实施方式中，玻璃组合物所包含的Na2O的量小于或等于8.5摩尔％(例如，小于或等于8.0摩尔％、小于或等于7.5摩尔％、小于或等于7.0摩尔％、小于或等于6.5摩尔％、小于或等于6.0摩尔％、小于或等于5.5摩尔％、小于或等于5.0摩尔％、小于或等于4.5摩尔％、小于或等于4.0摩尔％、小于或等于3.5摩尔％、小于或等于3.0摩尔％、或小于或等于2.5摩尔％)。应理解，在实施方式中，上述范围中的任一者可以与任何其他范围组合，而使得玻璃组合物所包含的Na2O的量大于或等于2.5摩尔％且小于或等于8.5摩尔％(例如，大于或等于3.0摩尔％且小于或等于8.0摩尔％、大于或等于3.5摩尔％且小于或等于7.5摩尔％、大于或等于4.0摩尔％且小于或等于7.0摩尔％、大于或等于4.5摩尔％且小于或等于6.5摩尔％、大于或等于5.0摩尔％且小于或等于6.0摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围)。
类似于Na2O，K2O也促进离子交换，并因此增加所形成的压缩应力层的压缩深度(DOC)。然而，添加K2O可能导致CTE太低，而熔点太高。玻璃组合物包括K2O。在玻璃组合物中包括K2O造成藉由离子交换所生产的玻璃制品中的高压缩应力尖峰的较深的深度。在实施方式中，玻璃组合物中所存在的K2O的量可以大于或等于0.35摩尔％且小于或等于0.5摩尔％(例如，大于或等于0.4摩尔％且小于或等于0.45摩尔％、大于或等于0.40摩尔％且小于或等于0.50摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围)。在实施方式中，玻璃组合物所包含的K2O的量可以小于或等于2.0摩尔％(例如，小于或等于1.9摩尔％、小于或等于1.8摩尔％、小于或等于1.7摩尔％、小于或等于1.6摩尔％、小于或等于1.5摩尔％、小于或等于1.4摩尔％、小于或等于1.3摩尔％、小于或等于1.2摩尔％、小于或等于1.1摩尔％、小于或等于1.0摩尔％、小于或等于0.9摩尔％、小于或等于0.8摩尔％、小于或等于0.7摩尔％、小于或等于0.6摩尔％、小于或等于0.5摩尔％，或小于或等于0.4摩尔％)。在实施方式中，玻璃组合物所包含的K2O的量可以大于0摩尔％(例如，大于或等于0.1摩尔％、大于或等于0.2摩尔％、大于或等于0.3摩尔％、或大于或等于0.4摩尔％)。
玻璃包括镁。包括MgO降低玻璃的黏度，而可以增强玻璃的成形性与可制造性。在玻璃组合物中包括MgO也改善玻璃组合物的应变点及杨氏模量，并且也可以改善玻璃的离子交换能力。然而，当在玻璃组合物中添加过多的MgO时，玻璃组合物的密度及CTE不受期望地增加。在玻璃组合物中所包括的MgO至少能部分实现本文所述的高断裂韧性值。在实施方式中，玻璃组合物所包含的MgO的浓度大于或等于1.7摩尔％且小于或等于21.0摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。在一些实施方式中，玻璃组合物所包含的MgO的量大于或等于2.0摩尔％(例如，大于或等于2.5摩尔％、大于或等于3.0摩尔％、大于或等于3.5摩尔％、大于或等于4.0摩尔％、大于或等于4.5摩尔％、大于或等于5.0摩尔％、大于或等于5.5摩尔％、大于或等于6.0摩尔％、大于或等于6.5摩尔％、大于或等于7.0摩尔％、大于或等于7.5摩尔％、大于或等于8.0摩尔％、大于或等于8.5摩尔％、大于或等于9.0摩尔％、大于或等于9.5摩尔％、大于或等于10.0摩尔％、大于或等于10.5摩尔％、大于或等于11.0摩尔％、大于或等于11.5摩尔％、大于或等于12.0摩尔％、大于或等于12.5摩尔％、大于或等于13.0摩尔％、大于或等于13.5摩尔％、大于或等于14.0摩尔％、大于或等于14.5摩尔％、大于或等于15.0摩尔％、大于或等于15.5摩尔％、大于或等于16.0摩尔％、大于或等于16.5摩尔％、大于或等于17.0摩尔％、大于或等于17.5摩尔％、大于或等于18.0摩尔％、大于或等于18.5摩尔％、大于或等于19.0摩尔％、大于或等于19.5摩尔％、大于或等于20.0摩尔％、或大于或等于20.5摩尔％)。在一些实施方式中，玻璃组合物所包含的MgO的量小于或等于21摩尔％(例如，小于或等于20.5摩尔％、小于或等于20.0摩尔％、小于或等于19.5摩尔％、小于或等于19.0摩尔％、小于或等于18.5摩尔％、小于或等于18.0摩尔％、小于或等于17.5摩尔％、小于或等于17.0摩尔％、小于或等于16.5摩尔％、小于或等于16.0摩尔％、小于或等于15.5摩尔％、小于或等于15.0摩尔％、小于或等于14.5摩尔％、小于或等于14.0摩尔％、小于或等于13.5摩尔％、小于或等于13.0摩尔％、小于或等于12.5摩尔％、小于或等于12.0摩尔％、小于或等于11.5摩尔％、小于或等于11.0摩尔％、小于或等于10.5摩尔％、小于或等于10.0摩尔％、小于或等于9.5摩尔％、小于或等于9.0摩尔％、小于或等于8.5摩尔％、小于或等于8.0摩尔％、小于或等于7.5摩尔％、小于或等于7.0摩尔％、小于或等于6.5摩尔％、小于或等于6.0摩尔％、小于或等于5.5摩尔％、小于或等于5.0摩尔％、小于或等于4.5摩尔％、小于或等于4.0摩尔％、小于或等于3.5摩尔％、小于或等于3.0摩尔％、小于或等于2.5摩尔％、或小于或等于2.0摩尔％)。应理解，在实施方式中，上述范围中的任一者可以与任何其他范围组合，而使得玻璃组合物所包含的MgO的量大于或等于2.0摩尔％且小于或等于20.5摩尔％(例如，大于或等于2.5摩尔％且小于或等于20.0摩尔％、大于或等于3.0摩尔％且小于或等于19.5摩尔％、大于或等于3.5摩尔％且小于或等于19.0摩尔％、大于或等于4.0摩尔％且小于或等于18.5摩尔％、大于或等于4.5摩尔％且小于或等于18.0摩尔％、大于或等于5.0摩尔％且小于或等于17.5摩尔％、大于或等于5.5摩尔％且小于或等于17.0摩尔％、大于或等于6.0摩尔％且小于或等于16.5摩尔％、大于或等于6.5摩尔％且小于或等于16.0摩尔％、大于或等于7.0摩尔％且小于或等于15.5摩尔％、大于或等于7.5摩尔％且小于或等于15.0摩尔％、大于或等于8.0摩尔％且小于或等于15.5摩尔％、大于或等于8.5摩尔％且小于或等于15.0摩尔％、大于或等于9.0摩尔％且小于或等于14.5摩尔％、大于或等于9.5摩尔％且小于或等于14.0摩尔％、大于或等于10.0摩尔％且小于或等于13.5摩尔％、大于或等于10.5摩尔％且小于或等于13.0摩尔％、大于或等于11.0摩尔％且小于或等于12.5摩尔％、大于或等于11.5摩尔％且小于或等于12.0摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围)。
玻璃组合物可以包括CaO。包括CaO降低玻璃的黏度，而增强成形性、应变点及杨氏模量，并且可以改善离子交换能力。然而，当在玻璃组合物中添加过多的CaO时，玻璃组合物的密度及CTE增加。在实施方式中，玻璃组合物所通常包含的CaO的浓度大于或等于0摩尔％且小于或等于15.80摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。在实施方式中，玻璃组合物所包含的CaO的量大于或等于0.1摩尔％(例如，大于或等于0.5摩尔％、大于或等于1.0摩尔％、大于或等于1.5摩尔％、大于或等于2.0摩尔％、大于或等于2.5摩尔％，大于或等于3.0摩尔％、大于或等于3.5摩尔％、大于或等于4.0摩尔％、大于或等于4.5摩尔％、大于或等于5.0摩尔％、大于或等于5.5摩尔％、大于或等于6.0摩尔％、大于或等于6.5摩尔％、大于或等于7.0摩尔％、大于或等于7.5摩尔％、大于或等于8.0摩尔％、大于或等于8.5摩尔％、大于或等于9.0摩尔％、大于或等于9.5摩尔％、大于或等于10.0摩尔％、大于或等于10.5摩尔％、大于或等于11.0摩尔％、大于或等于11.5摩尔％、大于或等于12.0摩尔％、大于或等于12.5摩尔％，大于或等于13.0摩尔％、大于或等于13.5摩尔％、大于或等于14.0摩尔％、大于或等于14.5摩尔％、大于或等于15.0摩尔％、或大于或等于15.5摩尔％)。在实施方式中，玻璃组合物所包含的CaO的量小于或等于15.5摩尔％(例如，小于或等于15.0摩尔％、小于或等于14.5摩尔％、小于或等于14.0摩尔％、小于或等于13.5摩尔％、小于或等于13.0摩尔％、小于或等于12.5摩尔％、小于或等于12.0摩尔％、小于或等于11.5摩尔％、小于或等于11.0摩尔％、小于或等于10.5摩尔％、小于或等于10.0摩尔％、小于或等于9.5摩尔％、小于或等于9.0摩尔％、小于或等于8.5摩尔％、小于或等于8.0摩尔％、小于或等于7.5摩尔％、小于或等于7.0摩尔％、小于或等于8.5摩尔％、小于或等于8.0摩尔％、小于或等于7.5摩尔％、小于或等于7.0摩尔％、小于或等于6.5摩尔％、小于或等于6.0摩尔％、小于或等于5.5摩尔％、小于或等于5.0摩尔％、小于或等于4.5摩尔％、小于或等于4.0摩尔％、小于或等于3.5摩尔％、小于或等于3.0摩尔％、小于或等于2.5摩尔％、小于或等于2.0摩尔％、小于或等于1.5摩尔％、小于或等于1.0摩尔％、或小于或等于0.5摩尔％)。应理解，在实施方式中，上述范围中的任一者可以与任何其他范围组合，而使得玻璃组合物所包含的CaO的量大于或等于0.1摩尔％且小于或等于15.5摩尔％(例如，大于或等于0.5摩尔％且小于或等于15.0摩尔％、大于或等于1.0摩尔％且小于或等于14.5摩尔％、大于或等于1.5摩尔％且小于或等于14.0摩尔％、大于或等于2.0摩尔％且小于或等于13.5摩尔％、大于或等于2.5摩尔％且小于或等于13.0摩尔％、大于或等于3.0摩尔％且小于或等于12.5摩尔％、大于或等于3.5摩尔％且小于或等于12.0摩尔％、大于或等于4.0摩尔％且小于或等于11.5摩尔％、大于或等于4.5摩尔％且小于或等于11.0摩尔％、大于或等于5.0摩尔％且小于或等于10.5摩尔％、大于或等于5.5摩尔％且小于或等于10.0摩尔％、大于或等于6.0摩尔％且小于或等于9.5摩尔％、大于或等于6.5摩尔％且小于或等于9.0摩尔％、大于或等于7.0摩尔％且小于或等于8.5摩尔％、大于或等于7.5摩尔％且小于或等于8.0摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围)。在实施方式中，玻璃组合物可以基本上不包含或不包含CaO。
在实施方式中，玻璃组合物可以基本上不包含或不包含TiO2。本文所使用的术语“基本上不包含”意指该成分并未作为批料中的成分添加，然而该成分可能以非常少量的污染物形式存在于最终玻璃中(例如，小于0.01摩尔％)。在玻璃组合物中包括TiO2可能导致玻璃容易失透及/或呈现不期望的染色。
在实施方式中，玻璃组合物可以基本上不包含或不包含ZrO2。至少部分由于ZrO2在玻璃中的低溶解度，在玻璃组合物中包括ZrO2可能导致玻璃中形成不期望的氧化锆。
在实施方式中，玻璃组合物可以基本不包含或不包含P2O5。在玻璃组合物中包括P2O5可能不期望地降低玻璃组合物的熔融性及成形性，而因此损害玻璃组合物的可制造性。为了实现所期望的离子交换效能，不需要在本文所述的玻璃组合物中包含P2O5。因此，可以从玻璃组合物中排除P2O5，以避免在维持所期望的离子交换效能时对于玻璃组合物的可制造性产生负面影响。
在实施方式中，玻璃组合物可以可选择地包括一种或更多种澄清剂。在一些实施方式中，澄清剂可以包括例如SnO2。在这样的实施方式中，玻璃组合物中所存在的SnO2的量可以小于或等于0.2摩尔％(例如，大于或等于0摩尔％且小于或等于0.2摩尔％、大于或等于0摩尔％且小于或等于0.1摩尔％、大于或等于0摩尔％且小于或等于0.05摩尔％、大于或等于0.1摩尔％且小于或等于0.2摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围)。在一些实施方式中，玻璃组合物可以基本上不包含或不包含SnO2。
在实施方式中，玻璃组合物可以基本上不包含砷和锑中的一者或二者。在其他实施方式中，玻璃组合物可以不包含砷和锑中的一者或二者。
在实施方式中，玻璃组合物可以基本上不包含或不包含Fe2O3。铁通常存在于用于形成玻璃组合物的原料中，因此即使并未主动添加到玻璃批料中，也可能在本文所述的玻璃组合物中检测到铁。
除了以上单独成分之外，根据本文所示的实施方式的玻璃组合物的特征可以在于其中包含的高场强度成分的浓度。这些高场强度成分有助于玻璃的韧性，并增加玻璃的硬度。本文所使用的术语“高场强度成分”指包括Al2O3、MgO、Li2O、ZrO2、La2O3及Y2O3的组。若玻璃中的高场强度成分的浓度太低，则玻璃的韧性会不受期望地降低，并且可能无法达成所期望的断裂韧性。此外，当玻璃中的高场强度成分的浓度太高时，玻璃的可制造性可能不受期望地降低。在实施方式中，玻璃组合物所包含的Al2O3+MgO+Li2O+ZrO2+La2O3+Y2O3的浓度大于22.0摩尔％且小于45.0摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。在一些实施方式中，玻璃组合物所包含的Al2O3+MgO+Li2O+ZrO2+La2O3+Y2O3的浓度可以大于或等于22.5摩尔％(例如，大于或等于23.0摩尔％、大于或等于24.0摩尔％、大于或等于25.0摩尔％、大于或等于26.0摩尔％、大于或等于27.0摩尔％、大于或等于28.0摩尔％、大于或等于29.0摩尔％、大于或等于30.0摩尔％、大于或等于31.0摩尔％、大于或等于32.0摩尔％、大于或等于33.0摩尔％、大于或等于34.0摩尔％、大于或等于35.0摩尔％、大于或等于36.0摩尔％、大于或等于37.0摩尔％、大于或等于38.0摩尔％、大于或等于39.0摩尔％、大于或等于40.0摩尔％、大于或等于41.0摩尔％、大于或等于42.0摩尔％、大于或等于43.0摩尔％、或大于或等于44.0摩尔％)。在一些实施方式中，玻璃组合物所包含的Al2O3+MgO+Li2O+ZrO2+La2O3+Y2O3的浓度可以小于或等于45.0摩尔％(例如，小于或等于44.0摩尔％、小于或等于43.0摩尔％、小于或等于42.0摩尔％、小于或等于41.0摩尔％、小于或等于40.0摩尔％、小于或等于39.0摩尔％、小于或等于38.0摩尔％、小于或等于37.0摩尔％、小于或等于36.0摩尔％、小于或等于35.0摩尔％、小于或等于34.0摩尔％、小于或等于33.0摩尔％、小于或等于32.0摩尔％、小于或等于31.0摩尔％、小于或等于30.0摩尔％、小于或等于29.0摩尔％、小于或等于28.0摩尔％、小于或等于27.0摩尔％、小于或等于26.0摩尔％、小于或等于25.0摩尔％、小于或等于24.0摩尔％、小于或等于23.0摩尔％、或小于或等于22.5摩尔％)。应理解，在实施方式中，上述范围中的任一者可以与任何其他范围组合，而使得玻璃组合物所包含的Al2O3+MgO+Li2O+ZrO2+La2O3+Y2O3的浓度大于或等于22.5摩尔％且小于或等于44.5摩尔％(例如，大于或等于23.0摩尔％且小于或等于44.0摩尔％、大于或等于24.0摩尔％且小于或等于43.0摩尔％、大于或等于25.0摩尔％且小于或等于42.0摩尔％、大于或等于26.0摩尔％且小于或等于41.0摩尔％、大于或等于27.0摩尔％且小于或等于40.0摩尔％、大于或等于28.0摩尔％且小于或等于39.0摩尔％、大于或等于29.0摩尔％且小于或等于38.0摩尔％、大于或等于30.0摩尔％且小于或等于37.0摩尔％、大于或等于31.0摩尔％且小于或等于36.0摩尔％、大于或等于32.0摩尔％且小于或等于35.0摩尔％、大于或等于33.0摩尔％且小于或等于34.0摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围)。
现在将讨论如上所述的碱金属铝硅酸盐玻璃组合物的物理性质。如将参照实施方式更详细地讨论，这些物理性质可以藉由改变碱金属铝硅酸盐玻璃组合物的成分含量来实现。
根据实施方式的玻璃组合物具有高断裂韧性。不希望受到任何特定理论的束缚，高断裂韧性可以赋予玻璃组合物改善的抗摔效能。本文所使用的断裂韧性指称KIC值，并且藉由山形缺口短杆方法来测量。用于测量KIC值的山形缺口短杆(CNSB)方法描述于J.Am.Ceram.Soc.,71[6],C-310-C-313(1988)中的Reddy,K.P.R.等人所著的“利用山形缺口试样测量玻璃和陶瓷材料的断裂韧性”(Fracture Toughness Measurement of Glassand Ceramic Materials Using Chevron-Notched Specimens)，不同之处在于使用“NAS技术备忘录83796”(NASA Technical Memorandum 83796),pp.1-30(October 1992)中的Bubsey,R.T.等人所著的“山形缺口短杆和短条试样基于实验顺性测量的裂纹嘴位移和应力强度的封闭式表达”(Closed-Form Expressions for Crack-Mouth Displacement andStress Intensity Factors for Chevron-Notched Short Bar and Short RodSpecimens Based on Experimental Compliance Measurements)中的方程式5来计算Y*m。此外，KIC值在非强化玻璃样品上进行测量(例如，在针对玻璃制品进行离子交换之前测量KIC值)。除非另有说明，否则本文所述的KIC值均以MPa√m表示。
在实施方式中，玻璃组合物所呈现的KIC值大于或等于0.750MPa√m(例如，大于或等于0.755MPa√m、大于或等于0.760MPa√m、大于或等于0.765MPa√m、大于或等于0.770MPa√m、大于或等于0.775MPa√m、大于或等于0.780MPa√m、大于或等于0.785MPa√m、大于或等于0.790MPa√m、大于或等于0.795MPa√m、大于或等于0.800MPa√m、大于或等于0.805MPa√m、大于或等于0.810MPa√m、大于或等于0.815MPa√m、大于或等于0.820MPa√m、大于或等于0.825MPa√m、大于或等于0.835MPa√m，大于或等于0.845MPa√m、大于或等于0.855MPa√m、大于或等于0.860MPa√m、大于或等于0.865MPa√m、大于或等于0.870MPa√m、大于或等于0.875MPa√m、大于或等于0.880MPa√m、大于或等于0.880MPa√m、大于或等于0.885MPa√m、大于或等于0.890MPa√m、或大于或等于0.895MPa√m)。在实施方式中，玻璃组合物所呈现的KIC值大于或等于0.750MPa√m且小于或等于1.00MPa√m(例如，大于或等于0.76MPa√m且小于或等于0.99MPa√m、大于或等于0.77且小于或等于0.98MPa√m、大于或等于0.78MPa√m且小于或等于0.97MPa√m、大于或等于0.79MPa√m且小于或等于0.96MPa√m、大于或等于0.80MPa√m且小于或等于0.95MPa√m、大于或等于0.81MPa√m且小于或等于0.94MPa√m、大于或等于0.82MPa√m且小于或等于0.93MPa√m、大于或等于0.83MPa√m且小于或等于0.92MPa√m、大于或等于0.84MPa√m且小于或等于0.91MPa√m、大于或等于0.85MPa√m且小于或等于0.90MPa√m，大于或等于0.86MPa√m且小于或等于0.89MPa√m、大于或等于0.87MPa√m且小于或等于0.88MPa√m，以及前述值之间的所有范围及子范围)。本文所述的玻璃组合物的高断裂韧性增加玻璃的抗损伤性。
在实施方式中，玻璃组合物的液相线黏度小于或等于1000P(例如，小于或等于950P、小于或等于900P、小于或等于850P、小于或等于800P、小于或等于750P、小于或等于700P、小于或等于650P、小于或等于600P、小于或等于550P、或小于或等于500P)。在其他实施方式中，液相线黏度大于或等于500P(例如，大于或等于550P、大于或等于600P、大于或等于650P、大于或等于700P、大于或等于750P、大于或等于800P、大于或等于850P、大于或等于900P、或大于或等于950P)。应理解，在实施方式中，上述范围中的任一者可以与任何其他范围组合，而使得液相线黏度大于或等于500P且小于或等于1000P(例如，大于或等于550P且小于或等于950kP、大于或等于600P且小于或等于900kP、大于或等于650P且小于或等于850kP、大于或等于700P且小于或等于800kP，以及前述值之间的所有范围及子范围)。液相线黏度藉由以下方法确定。首先，根据ASTM C829-81(2015)(名称为“通过梯度炉法测量玻璃液相线温度的标准操作”(Standard Practice for Measurement of LiquidusTemperature of Glass by the Gradient Furnace Method))测量玻璃的液相线温度。接下来，根据ASTM C965-96(2012)(名称为“在软化点以上测量玻璃黏度的标准操作”(Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the SofteningPoint))测量液相线温度下的玻璃的黏度。
在实施方式中，玻璃组合物的杨氏模量(E)可以大于或等于75GPa且小于或等于125GPa(例如，大于或等于80GPa且小于或等于120GPa、大于或等于81GPa且小于或等于118GPa、大于或等于82GPa且小于或等于117GPa、大于或等于83GPa且小于或等于116GPa、大于或等于84GPa且小于或等于115GPa、大于或等于85GPa且小于或等于114GPa、大于或等于86GPa且小于或等于113GPa、大于或等于87GPa且小于或等于112GPa、大于或等于88GPa且小于或等于111GPa、大于或等于89GPa且小于或等于110GPa、大于或等于90GPa且小于或等于109GPa、大于或等于91GPa且小于或等于108GPa、大于或等于92GPa且小于或等于107GPa、大于或等于93GPa且小于或等于106GPa、大于或等于94GPa且小于或等于105GPa、大于或等于95GPa且小于或等于104GPa、大于或等于96GPa且小于或等于103GPa、大于或等于97GPa且小于或等于102GPa、大于或等于98GPa且小于或等于101GPa、或大于或等于99GPa且小于或等于100GPa，以及前述值之间的所有范围及子范围)。本公开所记载的杨氏模量值是指利用名称为“检测金属和非金属部件缺陷的超声共振谱标准指引”(Standard Guide forResonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic andNon-metallic Parts)的ASTM E2001-13中所提出的通用类型的超声共振谱技术测量的值。
在实施方式中，玻璃组合物的剪切模量(G)可以大于或等于30GPa且小于或等于35GPa(例如，大于或等于31GPa且小于或等于34GPa、大于或等于32GPa且小于或等于33GPa，以及前述值之间的所有范围及子范围)。本公开所记载的剪切模量值是指利用名称为“检测金属和非金属部件缺陷的超声共振谱标准指引”(Standard Guide for ResonantUltrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts)的ASTM E2001-13中所提出的通用类型的超声共振谱技术测量的值。
在实施方式中，玻璃组合物的泊松比(ν)可以大于或等于0.2且小于或等于0.26(例如，大于或等于0.21且小于或等于0.25、大于或等于0.22且小于或等于0.24、大于或等于0.23，以及前述值之间的所有范围及子范围)。本公开所记载的泊松比值是指利用名称为“检测金属和非金属部件缺陷的超声共振谱标准指引”(Standard Guide for ResonantUltrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts)的ASTM E2001-13中所提出的通用类型的超声共振谱技术测量的值。
在实施方式中，玻璃组合物的硬度可以大于或等于6.2GPa(例如，大于或等于6.3GPa、大于或等于6.4GPa、大于或等于6.5GPa、大于或等于6.6GPa、大于或等于6.7GPa、大于或等于6.8GPa、大于或等于6.9GPa、大于或等于7.0GPa、大于或等于7.1GPa、大于或等于7.2GPa、大于或等于7.3GPa、大于或等于7.4GPa、大于或等于7.5GPa、或大于或等于7.6GPa)。在实施方式中，玻璃组合物的硬度大于或等于6.2GPa且小于或等于7.7GPa(例如，大于或等于6.3GPa且小于或等于7.6GPa、大于或等于6.4GPa且小于或等于7.5GPa、大于或等于6.5GPa且小于或等于7.4GPa、大于或等于6.6GPa且小于或等于7.3GPa、大于或等于6.7GPa且小于或等于7.2GPa、大于或等于6.8GPa且小于或等于7.1GPa、大于或等于6.9GPa且小于或等于7.0GPa，以及前述值之间的所有范围及子范围)。利用贝氏(Berkovich)压头通过纳米压痕法来测量硬度。
可以藉由任何合适的方法来从上述组合物形成根据实施方式的玻璃制品。在实施方式中，可以藉由辊压处理来形成玻璃组合物。
玻璃组合物以及由玻璃组合物所生产的制品的特征可以在于所形成的方式。举例而言，玻璃组合物的特征可以在于可浮法成形(亦即，藉由浮法工艺成形)或可辊压成形(亦即，藉由辊压工艺成形)。
在一个或更多个实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以形成玻璃制品，所述玻璃制品呈现非晶微结构，并且可以基本上不包含结晶或微晶。换言之，由本文所述的玻璃组合物形成的玻璃制品可以排除玻璃陶瓷材料。
如上所述，在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以例如藉由离子交换来强化，而制成具有针对应用(例如但不限于显示器外罩)的抗损伤性的玻璃制品。参照图1，玻璃制品被描绘为具有从表面延伸到玻璃制品的压缩深度(DOC)的处于压缩应力的第一区域(例如，图1的第一压缩层120和第二压缩层122)以及从DOC延伸到玻璃制品的中心或内部区域的处于拉伸应力或中心张力(CT)的第二区域(例如，图1的中心区域130)。本文所使用的DOC是指玻璃制品内的应力从压缩改变成拉伸的深度。在DOC处，应力从正(压缩)应力跨越到负(拉伸)应力，并因此呈现零应力值。
根据本技术领域中通常使用的惯例，压缩或压缩应力表示为负(＜0)应力，而张力或拉伸应力表示为正(＞0)应力。然而，在本说明书中，CS表示为正值或绝对值(亦即，如本文所述，CS＝|CS|)。压缩应力(CS)在玻璃制品的表面处或玻璃制品的表面附近具有最大值，而CS按照函数随着与表面的距离d而变化。再次参照图1，第一区段120从第一表面110延伸到深度d1，而第二区段122从第二表面112延伸到深度d2。这些区段共同限定玻璃制品100的压缩或CS。压缩应力(包括表面CS)可以使用商业可取得的仪器(如由折原工业有限公司(Orihara Industrial Co.,Ltd)(日本)制造的FSM-6000)，藉由表面应力计(FSM)测量。表面应力测量取决于与玻璃的双折射有关的应力光学系数(SOC)的精确测量。然后，根据名称为“测量玻璃应力的标准测试方法——光学系数”(Standard Test Method forMeasurement of Glass Stress-Optical Coefficient)的ASTM标准C770-16所述的程序C(玻璃碟方法)测量SOC，其内容藉由引用整体并入本文。
在实施方式中，玻璃制品的CS大于或等于400MPa且小于或等于1200MPa(例如，大于或等于425MPa且小于或等于1150MPa、大于或等于450MPa且小于或等于1100MPa、大于或等于475MPa且小于或等于1050MPa、大于或等于500MPa且小于或等于1000MPa、大于或等于525MPa且小于或等于975MPa、大于或等于550MPa且小于或等于950MPa、大于或等于575MPa且小于或等于925MPa、大于或等于600MPa且小于或等于900MPa、大于或等于625MPa且小于或等于875MPa、大于或等于650MPa且小于或等于850MPa、大于或等于675MPa且小于或等于825MPa、大于或等于700MPa且小于或等于800MPa、大于或等于725MPa且小于或等于775MPa、大于或等于750MPa、以及前述值之间的所有范围及子范围)。
在一个或更多个实施方式中，将Na+及K+离子交换进入玻璃制品，而相较于K+离子，Na+离子扩散进入玻璃制品更深的深度。K+离子的渗透深度(“钾DOL”)与DOC不同，因为钾DOL代表离子交换处理所导致的钾渗透的深度。对于本文所述的制品而言，钾DOL通常小于DOC。钾DOL可以使用表面应力计(例如，由折原工业有限公司(日本)制造的商业可取得的FSM-6000表面应力计)来测量(基于应力光学系数(SOC)的精确测量)，如上文参照CS测量所述。钾DOL可以定义压缩应力尖峰的深度(DOLSP)，其中应力分布曲线从陡峭的尖峰区域过渡到较不陡峭的深区域。深区域从尖峰的底部延伸到压缩深度。玻璃制品的DOLSP可以大于或等于5μm且小于或等于30μm(例如，大于或等于6μm且小于或等于25μm、大于或等于7μm且小于或等于20μm、大于或等于8μm且小于或等于15μm、大于或等于9μm且小于或等于11μm、大于或等于10μm，以及前述值之间的所有范围及子范围)。
两个主表面(图1的110、112)的压缩应力藉由玻璃制品的中心区域(130)所储存的张力而平衡。可以使用本领域已知的散射光偏光镜(SCALP)技术来测量最大中心张力(CT)与DOC值。折射近场(RNF)方法或SCALP可以用于确定玻璃制品的应力分布曲线。当使用RNF方法来测量应力分布曲线时，在RNF方法中使用SCALP所提供的最大CT值。具体而言，RNF所确定的应力分布曲线是力平衡的，并校准成SCALP测量所提供的最大CT值。RNF方法见述于标题名称为“测量玻璃样品分布特性的系统和方法”(Systems and methods formeasuring a profile characteristic of a glass sample)的美国专利案8,854,623，其藉由引用整体并入本文。具体而言，RNF方法包括将玻璃制品放置成与参考试块相邻，产生在正交偏振之间以1Hz与50Hz之间的速率切换的偏振切换光束，测量偏振切换光束中的功率量，以及产生偏振切换参考信号，其中正交偏振中每一者的所测功率量在彼此的50％之内。该方法进一步包括发射偏振切换光束，使之穿过不同深度的玻璃样品和参考试块而进入玻璃样品，然后使用中继光学系统将所发射的偏振切换光束中继到信号光电探测器，其中信号光电探测器产生偏振切换探测器信号。该方法也包括将探测器信号除以参考信号，以形成归一化的探测器信号，以及从归一化的探测器信号来确定玻璃样品的分布曲线特征。
在实施方式中，玻璃制品的最大CT可以大于或等于20MPa(例如，大于或等于25MPa、大于或等于30MPa、大于或等于35MPa、大于或等于40MPa、大于或等于45MPa、大于或等于50MPa、大于或等于55MPa、大于或等于60MPa、大于或等于65MPa、大于或等于70MPa、大于或等于75MPa、大于或等于80MPa、大于或等于85MPa、大于或等于90MPa、大于或等于95MPa、大于或等于100MPa、或大于或等于105MPa，以及前述值之间的所有范围及子范围)。在一些实施方式中，玻璃制品的最大CT可以小于或等于110MPa(例如，小于或等于105MPa、小于或等于100MPa、小于或等于95MPa、小于或等于90MPa、小于或等于85MPa、小于或等于80MPa、小于或等于75MPa、小于或等于70MPa、小于或等于65MPa、小于或等于60MPa、小于或等于55MPa、小于或等于50MPa、小于或等于45MPa、小于或等于40MPa、小于或等于35MPa、小于或等于30MPa、小于或等于25MPa，以及前述值之间的所有范围及子范围)。应理解，在实施方式中，上述范围中的任一者可以与任何其他范围组合，而使得玻璃制品的最大CT可以大于或等于20MPa且小于或等于110MPa(例如，大于或等于25MPa且小于或等于105MPa、大于或等于30MPa且小于或等于100MPa、大于或等于35MPa且小于或等于95MPa、大于或等于40MPa且小于或等于90MPa、大于或等于45MPa且小于或等于85MPa、大于或等于50MPa且小于或等于80MPa、大于或等于55MPa且小于或等于75MPa、大于或等于60MPa且小于或等于70MPa，以及前述值之间的所有范围及子范围)。
本文所述的玻璃组合物的高断裂韧性值也可以实现改善的效能。利用本文所述的玻璃组合物生产的玻璃制品的脆性极限至少部分取决于断裂韧性。因此，本文所述的玻璃组合物的高断裂韧性允许大量储存的应变能量被赋予至所形成的玻璃制品，而不会变脆。然后，可以包括在玻璃制品中的所储存应变能量的增加量允许玻璃制品呈现增加的抗断裂性，这可以通过玻璃制品的抗摔效能来观察。脆性极限与断裂韧性之间的关系描述于2019年9月10日提交的名称为“具有改善的抗断裂性的玻璃基制品”(Glass-based Articleswith Improved Fracture Resistance)的美国专利申请16/565899中，其全部内容藉由引用并入本文。断裂韧性与抗摔效能之间的关系描述于2019年5月29日提交的名称为“具有改善的抗摔效能的玻璃”(Glass with Improved Drop Performance)的美国专利申请16/425217中，其全部内容藉由引用并入本文。
如上所述，使用本领域已知的散射光偏光镜(SCALP)技术来测量DOC。在本文的一些实施方式中，DOC表示为玻璃制品的厚度(t)的一部分。在实施方式中，玻璃制品的压缩深度(DOC)可以大于或等于0.15t且小于或等于0.25t(例如，大于或等于0.18t且小于或等于0.22t，或大于或等于0.19t且小于或等于0.21t，以及前述值之间的所有范围及子范围)。
可以藉由使玻璃暴接触离子交换溶液而在玻璃中形成压缩应力层。在实施方式中，离子交换溶液可以是熔融硝酸盐。在一些实施方式中，离子交换溶液可以是熔融KNO3、熔融NaNO3、或其组合。在某些实施方式中，离子交换溶液可以包含小于约95％的熔融KNO3(例如，小于约90％的熔融KNO3、小于约80％的熔融KNO3、小于约70％的熔融KNO3、小于约60％的熔融KNO3、或小于约50％的熔融KNO3)。在某些实施方式中，离子交换溶液可以包含至少约5％的熔融NaNO3(例如，至少约10％的熔融NaNO3、至少约20％的熔融NaNO3、至少约30％的熔融NaNO3、或至少约40％的熔融NaNO3)。在其他实施方式中，离子交换溶液可以包含约95％的熔融KNO3与约5％的熔融NaNO3、约94％的熔融KNO3与约6％的熔融NaNO3、约93％的熔融KNO3与约7％的熔融NaNO3、约90％的熔融KNO3与约10％的熔融NaNO3、约80％的熔融KNO3与约20％的熔融NaNO3、约75％的熔融KNO3与约25％的熔融NaNO3、约70％的熔融KNO3与约30％的熔融NaNO3、约65％的熔融KNO3与约35％的熔融NaNO3、或约60％的熔融KNO3与约40％的熔融NaNO3，以及前述值之间的所有范围及子范围。在实施方式中，其他钠盐及钾盐可以用于离子交换溶液中(例如，亚硝酸钠或亚硝酸钾、磷酸盐、或硫酸盐)。在实施方式中，离子交换溶液可以包括锂盐(例如，LiNO3)。
可以将由玻璃组合物制成的玻璃基板浸入离子交换溶液浴，将离子交换溶液喷涂至由玻璃组合物制成的玻璃基板上，或通过其他物理方式将离子交换溶液施加至由玻璃组合物制成的玻璃基板上，由此使玻璃组合物接触离子交换溶液，以形成经离子交换的玻璃制品。根据实施方式，在接触玻璃组合物时，离子交换溶液的温度可以是大于或等于360℃且小于或等于500℃(例如，大于或等于370℃且小于或等于490℃、大于或等于380℃且小于或等于480℃、大于或等于390℃且小于或等于470℃、大于或等于400℃且小于或等于460℃、大于或等于410℃且小于或等于450℃、大于或等于420℃且小于或等于440℃、大于或等于430℃，以及前述值之间的所有范围及子范围)。在实施方式中，玻璃组合物接触离子交换溶液的持续时间可以大于或等于4小时且小于或等于48小时(例如，大于或等于8小时且小于或等于44小时、大于或等于12小时且小于或等于40小时、大于或等于16小时且小于或等于36小时、大于或等于20小时且小于或等于32小时、或大于或等于24小时且小于或等于28小时，以及前述值之间的所有范围及子范围)。
可以在用于提供改善的压缩应力分布曲线的处理条件的离子交换溶液中执行离子交换处理(例如美国专利申请公开号2016/0102011所揭示，藉由引用整体并入本文)。在一些实施方式中，可以选择离子交换处理以在玻璃制品中形成拋物线型应力分布曲线(例如，美国专利申请公开号2016/0102014所揭示的那些应力分布曲线，藉由引用整体并入本文)。
在执行离子交换处理之后，应理解，经离子交换的玻璃制品的表面处的组成与初始形成的玻璃基板(亦即，进行离子交换处理之前的玻璃基板)的组成不同。这是由于初始形成的玻璃基板中的一种碱金属离子(例如，Li+或Na+)分别被较大的碱金属离子(例如，Na+或K+)置换。然而，在实施方式中，在玻璃制品的中心深度处或附近的玻璃组成仍然具有用于形成玻璃制品的初始形成的未经离子交换的玻璃制品的组成。
本文所揭示的玻璃制品可以结合到另一制品，例如，具有显示器(或显示制品)的制品(例如，消费性电子产品，包括移动电话、平板计算机、计算机、导航系统、及类似者)、建筑制品、运输制品(例如，车辆、火车、飞行器、航海器等)、器具制品，或需要一些透明性、耐刮性、耐磨性或其组合的任何制品。图2A及图2B图示结合本文揭示的任何玻璃制品的示例性制品。具体而言，图2A及图2B图标消费性电子装置200，包括：壳体202，具有前表面204、后表面206及侧表面208；电部件(未图示)，其至少部分地位于壳体内侧或完全位于壳体内侧，并至少包括控制器、存储器、及在壳体的前表面处或附近的显示器210；以及外罩212，其在壳体的前表面处或前表面上，以覆盖显示器。在实施方式中，外罩212与壳体202中的至少一者的至少一部分可以包括本文所述的任何玻璃制品。
实施例
藉由下列实施例，将会进一步厘清实施方式。应理解，这些实施方式并未限于上述实施方式。
制备并分析玻璃组合物。所分析的玻璃组合物具有表列于下文的表I的成分，并藉由常规玻璃形成方法制备。在表I中，所有成分都以摩尔％表示，而玻璃组合物的KIC断裂韧度、泊松比(ν)、杨氏模量(E)、剪切模量(G)及液相线黏度根据本说明书中揭示的方法来测量。
表I
表I(续)
表I(续)
表I(续)
另外的玻璃组合物制备为包括表列于下文的表II中的成分的量。藉由常规玻璃形成方法来制备另外的玻璃组合物。在表II中，所有成分都以摩尔％表示，而玻璃组合物的杨氏模量(E)与硬度根据本说明书中揭示的方法来测量。
表II
表II(续)
表II(续)
表II(续)
表II(续)
表II(续)
表II(续)
表II(续)
表II(续)
表II(续)
表II(续)
表II(续)
表II(续)
表II(续)
基板由表I的组合物所形成，然后进行离子交换以形成示例性制品。基板的厚度是0.8mm。离子交换包括将基板浸入熔融盐浴中，并持续下文的表III所记录的时间。盐浴包括90重量％的KNO3和10重量％的NaNO3，而温度是460℃。根据本文所述的方法测量最大压缩应力(CS)、尖峰层深度(DOLSP)及最大中心张力(CT)，并记录在表III中。
表III
表III(续)
表III(续)
表III(续)
除非另有说明，否则此说明书所描述的所有组成成分、关系及比率均以摩尔％提供。无论是否在揭示范围之前或之后明确说明，此说明书所揭示的所有范围包括广泛揭示的范围所涵盖的任一及所有范围与子范围。
本领域技术人员将理解，在不背离所要求保护的主题的精神及范畴的情况下，可对本文所述的实施方式作出各种修改及变化。因此，本公开意欲涵盖本文所提供的各种实施方式的修改与变化，这些修改与变化落于所附权利要求书及其等同内容的范围内。

Claims (26)

1.一种组合物，包含：
大于或等于37.0摩尔％且小于或等于57.5摩尔％的SiO2；
大于或等于15.0摩尔％且小于或等于31.2摩尔％的Al2O3；
大于或等于1.3摩尔％且小于或等于25.9摩尔％的B2O3；
大于或等于0摩尔％且小于或等于7.7摩尔％的CaO；
大于或等于0.35摩尔％且小于或等于0.5摩尔％的K2O；
大于或等于1.7摩尔％且小于或等于21.0摩尔％的MgO；
大于或等于2.0摩尔％且小于或等于9.0摩尔％的Na2O；以及
大于或等于4.0摩尔％且小于或等于11.9摩尔％的Li2O。
2.如权利要求1所述的组合物，其中该组合物的液相线黏度小于100帕·秒。
3.如权利要求1或2所述的组合物，其中该组合物的断裂韧性大于或等于
4.如权利要求1或2所述的组合物，其中该组合物的断裂韧性大于或等于
5.如权利要求1或2所述的组合物，其中该组合物的杨氏模量大于或等于80GPa且小于或等于120GPa。
6.如权利要求1或2所述的组合物，其中该组合物的硬度大于或等于6.2GPa且小于或等于7.7GPa。
7.一种组合物，包含：
SiO2；
大于15摩尔％且小于或等于32摩尔％的Al2O3；
B2O3；
K2O；
MgO；
大于或等于2.0摩尔％且小于或等于9.0摩尔％的Na2O；以及
Li2O；
其中该组合物的断裂韧性大于或等于杨氏模量大于或等于80GPa且小于或等于120GPa。
8.如权利要求7所述的组合物，还包含CaO。
9.如权利要求7或8所述的组合物，包含大于或等于37.0摩尔％且小于或等于57.5摩尔％的SiO2。
10.如权利要求7或8所述的组合物，包含大于或等于15摩尔％且小于或等于30摩尔％的Al2O3。
11.如权利要求7或8所述的组合物，包含大于或等于1.3摩尔％且小于或等于25.9摩尔％的B2O3。
12.如权利要求7或8所述的组合物，包含大于或等于0摩尔％且小于或等于7.7摩尔％的CaO。
13.如权利要求7或8所述的组合物，包含大于或等于0.35摩尔％且小于或等于0.5摩尔％的K2O。
14.如权利要求7或8所述的组合物，包含大于或等于1.7摩尔％且小于或等于21.0摩尔％的MgO。
15.如权利要求7或8所述的组合物，包含大于或等于4.0摩尔％且小于或等于11.9摩尔％的Li2O。
16.如权利要求7或8所述的组合物，其中该组合物的断裂韧性大于或等于
17.如权利要求7或8所述的组合物，其中该组合物的断裂韧性大于或等于
18.如权利要求7或8所述的组合物，其中该组合物的液相线黏度小于100帕·秒。
19.一种通过对玻璃基基板进行离子交换所形成的玻璃基制品，包含：
从该玻璃基制品的表面延伸至压缩深度的压缩应力区域，
其中该玻璃基基板包含权利要求7所述的组合物。
20.一种玻璃基制品，包含：
从该玻璃基制品的表面延伸至压缩深度的压缩应力区域；
该玻璃基制品的中心处的组成，该组成包含：
大于或等于37.0摩尔％且小于或等于57.5摩尔％的SiO2；
大于或等于15.0摩尔％且小于或等于31.2摩尔％的Al2O3；
大于或等于1.3摩尔％且小于或等于25.9摩尔％的B2O3；
大于或等于0摩尔％且小于或等于7.7摩尔％的CaO；
大于或等于0.35摩尔％且小于或等于0.5摩尔％的K2 O；
大于或等于1.7摩尔％且小于或等于21.0摩尔％的MgO；
大于或等于2.0摩尔％且小于或等于9.0摩尔％的Na2O；以及
大于或等于4.0摩尔％且小于或等于11.9摩尔％的Li2O。
21.如权利要求19或20所述的玻璃基制品，其中该压缩应力区域包含大于或等于500MPa的压缩应力。
22.如权利要求19或20所述的玻璃基制品，包含大于或等于5μm的尖峰深度DOLsp。
23.一种消费性电子产品，包含：
包含前表面、后表面及侧表面的壳体；
电部件，其至少部分位于壳体内，电部件包含控制器、存储器及显示器，显示器位于壳体的前表面处或与前表面相邻；以及
外罩，其设置于显示器上方，
其中壳体和外罩中的至少一者的至少一部分包含权利要求19或20所述的玻璃基制品。
24.一种方法，包括以下步骤：
对玻璃基基板进行离子交换，以形成玻璃基制品，该玻璃基制品包含从该玻璃基制品的表面延伸至压缩深度的压缩应力区域；
其中该玻璃基基板包含：
大于或等于37.0摩尔％且小于或等于57.5摩尔％的SiO2；
大于或等于15.0摩尔％且小于或等于31.2摩尔％的Al2O3；
大于或等于1.3摩尔％且小于或等于25.9摩尔％的B2O3；
大于或等于0摩尔％且小于或等于7.7摩尔％的CaO；
大于或等于0.35摩尔％且小于或等于0.5摩尔％的K2O；
大于或等于1.7摩尔％且小于或等于21.0摩尔％的MgO；
大于或等于2.0摩尔％且小于或等于9.0摩尔％的Na2O；以及
大于或等于4.0摩尔％且小于或等于11.9摩尔％的Li2O。
25.一种方法，包括以下步骤：
对玻璃基基板进行离子交换，以形成玻璃基制品，该玻璃基制品包含从该玻璃基制品的表面延伸至压缩深度的压缩应力区域；
其中该玻璃基基板具有大于或等于的断裂韧性、大于或等于80GPa且小于或等于120GPa的杨氏模量，并且该玻璃基基板包含：
SiO2；
大于15摩尔％且小于或等于32摩尔％的Al2O3；
B2O3；
K2O；
MgO；
大于或等于2.0摩尔％且小于或等于9.0摩尔％的Na2O；以及
Li2O。
26.如权利要求24或25所述的方法，其中离子交换包括使玻璃基基板接触包含钠和钾的熔融盐浴。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021137950A2 (en) * 2019-11-26 2021-07-08 Corning Incorporated Magnesium aluminosilicate glasses with high fracture toughness
US20240190756A1 (en) * 2021-04-21 2024-06-13 Corning Incorporated Low-modulus ion-exchangeable glass compositions
WO2023243574A1 (ja) * 2022-06-15 2023-12-21 Ａｇｃ株式会社 化学強化用ガラス及びガラス

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1544816A (fr) * 1967-09-13 1968-11-08 Owens Illinois Inc Nouvelles compositions de verres ayant une stabilité chimique élevée et d'excellentes caractéristiques de travail
JP2002047030A (ja) * 2000-07-28 2002-02-12 Central Glass Co Ltd 耐熱性ガラス
CN104379522A (zh) * 2012-06-08 2015-02-25 康宁股份有限公司 强化的玻璃制品以及制造方法
CN105939975A (zh) * 2013-11-26 2016-09-14 康宁股份有限公司 具有高压痕阈值的可快速离子交换玻璃
CN106542731A (zh) * 2015-09-23 2017-03-29 肖特股份有限公司 耐化学性玻璃及其用途
WO2018152845A1 (en) * 2017-02-27 2018-08-30 Schott Glass Technologies (Suzhou) Co. Ltd. Lithium containing aluminosilicate glass with low expansion after chemical toughening
WO2019004124A1 (ja) * 2017-06-28 2019-01-03 Ａｇｃ株式会社 化学強化ガラス、その製造方法および化学強化用ガラス

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8341976B2 (en) * 2009-02-19 2013-01-01 Corning Incorporated Method of separating strengthened glass
US8854623B2 (en) 2012-10-25 2014-10-07 Corning Incorporated Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample
US10730791B2 (en) 2014-10-08 2020-08-04 Corning Incorporated Glasses and glass ceramics including a metal oxide concentration gradient
EP3704069A1 (en) * 2017-10-31 2020-09-09 Corning Incorporated Peraluminous lithium aluminosilicates with high liquidus viscosity
WO2019191480A1 (en) 2018-03-29 2019-10-03 Corning Incorporated Glasses having high fracture toughness
JP2021525209A (ja) 2018-05-31 2021-09-24 コーニング インコーポレイテッド 落下性能が改善されたガラス
US11130705B2 (en) 2018-09-11 2021-09-28 Corning Incorporated Glass-based articles with improved fracture resistance
WO2021137950A2 (en) * 2019-11-26 2021-07-08 Corning Incorporated Magnesium aluminosilicate glasses with high fracture toughness

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1544816A (fr) * 1967-09-13 1968-11-08 Owens Illinois Inc Nouvelles compositions de verres ayant une stabilité chimique élevée et d'excellentes caractéristiques de travail
JP2002047030A (ja) * 2000-07-28 2002-02-12 Central Glass Co Ltd 耐熱性ガラス
CN104379522A (zh) * 2012-06-08 2015-02-25 康宁股份有限公司 强化的玻璃制品以及制造方法
CN105939975A (zh) * 2013-11-26 2016-09-14 康宁股份有限公司 具有高压痕阈值的可快速离子交换玻璃
CN106542731A (zh) * 2015-09-23 2017-03-29 肖特股份有限公司 耐化学性玻璃及其用途
WO2018152845A1 (en) * 2017-02-27 2018-08-30 Schott Glass Technologies (Suzhou) Co. Ltd. Lithium containing aluminosilicate glass with low expansion after chemical toughening
WO2019004124A1 (ja) * 2017-06-28 2019-01-03 Ａｇｃ株式会社 化学強化ガラス、その製造方法および化学強化用ガラス

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