CN115244014B - 热回火的玻璃陶瓷 - Google Patents
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Abstract
热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物包含晶相和残留玻璃相，其中，这两个相形成的体系中，体系的热膨胀曲线具有从约450℃至约600℃的范围内的拐点温度发散出去的两个不同区段，以及其中，玻璃陶瓷低于与高于拐点的热膨胀系数差异大于约4ppm/℃。
Description
相关专利申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C.§119，要求2020年3月6日提交的美国临时系列第62/986069号的优先权，本文以其内容作为基础并将其全文通过引用结合于此。
本公开内容涉及热回火的玻璃陶瓷。具体来说，本公开内容涉及：玻璃陶瓷和可结晶成玻璃陶瓷的前体玻璃，其可以通过热回火工艺进行强化；热回火的玻璃陶瓷的制造方法以及包含热回火的玻璃陶瓷的制品和装置。
背景技术
提供以下讨论以帮助读者理解本公开内容，并不旨在承认描述或构成了现有技术。
可以使用各种工艺来强化玻璃和玻璃陶瓷(GC)制品，包括化学强化、热回火和层叠。层叠强化被用于对餐具进行强化，例如使得餐具能够经受住来自搬运和刀具的破坏。通过诸如离子交换之类的方法来进行化学强化，这被用于例如对用在电子装置(例如，智能手机、平板电脑和电视机)中的显示器和触摸屏的覆盖玻璃进行强化。热回火玻璃在许多应用中(例如，建筑窗和汽车玻璃窗)提供了优异的机械性能。
在玻璃陶瓷的情况下，玻璃陶瓷中的残留玻璃对于能够为材料带来何种贡献的作用常常被低估。例如，通过分配到残留玻璃中的更高的氧化硼添加，还可以将残留玻璃设计成改善压痕响应。在数种玻璃陶瓷体系中，是残留玻璃经受了导致化学强化的离子交换。玻璃陶瓷的热回火通常能够在加工时间和所得到的应力分布方面而言相对于离子交换提供的应力具有优势。虽然离子交换要花费数小时，由于热回火的特性，热回火耗时是数分钟的时间规格。因此，强烈希望开发能够经热回火以增强它们的机械性质的新的玻璃陶瓷组合物。
发明内容
根据第1个方面，热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物包括晶相和残留玻璃相，其中，这两个相形成了这样的体系，其中，体系的热膨胀曲线具有从约450℃至约600℃的范围内的拐点温度发散出去的两个不同区段。在某些实施方式中，玻璃陶瓷低于和高于拐点的热膨胀系数之间的差异大于约4ppm/℃。在某些实施方式中，玻璃陶瓷低于和高于拐点的热膨胀系数之间的差异是约4ppm/℃至约10ppm/℃。
在某些实施方式中，玻璃陶瓷低于拐点的热膨胀系数范围是1ppm/℃至10ppm/℃。在某些实施方式中，玻璃陶瓷高于拐点的热膨胀系数范围是6ppm/℃至20ppm/℃。在某些实施方式中，经热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物的杨氏模量是70GPa至110GPa。在某些实施方式中，组合物的晶相包括选自下组的主晶相或主导晶相：多铝红柱石、氟金云母和β-锂辉石固溶体。
在某些实施方式中，以氧化物的摩尔％计，经热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物的前体玻璃包含：约65％至约75％SiO2；约8％至约13％Al2O3；约3％至约13％Li2O；约0.02％至约5％B2O3；约0.5％至约2％K2O；约0％至约2％BaO；以及约2％至约6％RO2，其中，RO2由约1％至约4％TiO2、约0％至约2％ZrO2和约0％至约1％SnO2构成。
在某些实施方式中，以氧化物的摩尔％计，经热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物的前体玻璃包含：约55％至约65％SiO2；约13％至约19％Al2O3；约0％至约4％Li2O；约12％至约17％B2O3；约1％至约4％K2O；以及约2％至约8％MgO。
在某些实施方式中，以氧化物的重量％计，经热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物的前体玻璃包含：约40％至约55％SiO2；约12％至约20％Al2O3；约10％至约18％MgO；约4％至约8％F；约5％至约10％B2O3；约0％至约2％BaO；约0％至约2％ZrO2；以及约0％至约16％R2O，其中，R2O由约5％至约13％K2O、约0％至约2％Li2O和约0％至约2％Na2O构成。
根据第2个方面，对包含晶相和残留玻璃相的玻璃陶瓷组合物进行热回火的方法包括：将玻璃陶瓷组合物加热到残留玻璃相的退火点与软化点之间的温度以产生经加热的玻璃陶瓷组合物；以及通过使其与猝冷介质接触将经加热的玻璃陶瓷组合物快速冷却到约250℃至约-40℃的温度以提供经热回火的玻璃陶瓷。
在某些实施方式中，对经加热的玻璃陶瓷组合物进行冷却从而在玻璃陶瓷组合物的外表面与玻璃组合物的中心之间产生至少约200℃的温差。在某些实施方式中，猝冷介质选自下组：植物油、水、二醇类和液氮，或其组合。在某些实施方式中，猝冷介质是选自下组的植物油：花生油、高油酸葵花油、菜籽油、大豆油、玉米油、橄榄油、葵花油、红花油、棉籽油，及其组合。在某些实施方式中，在其与经加热的玻璃陶瓷接触之前，猝冷介质维持在约10℃至约50℃的温度。在某些实施方式中，玻璃组合物加热到约750℃至约950℃的温度持续6分钟至约4小时的时间范围，以产生经加热的玻璃陶瓷组合物。在某些实施方式中，方法还包括对经热回火的玻璃陶瓷进行离子交换过程，从而在玻璃陶瓷的外表面区域中产生了除了通过热回火产生的压缩应力之外的压缩应力层。
根据第3个方面，对包含晶相和残留玻璃相的玻璃陶瓷组合物进行热回火的方法包括：将玻璃陶瓷组合物加热到约700°至约1000℃的温度以产生经加热的玻璃陶瓷组合物；以及通过使其与猝冷介质接触将经加热的玻璃陶瓷组合物快速冷却到约250℃至约-40℃的温度以提供经热回火的玻璃陶瓷。在某些实施方式中，玻璃陶瓷组合物是厚度约为1mm至5mm的玻璃板。
根据第4个方面，制品包括经热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物，晶相和残留玻璃相，其中，这两个相形成了这样的体系，其中，体系的热膨胀曲线具有从约450℃至约600℃的范围内的拐点温度发散出去的两个不同区段。在某些实施方式中，玻璃陶瓷制品低于和高于拐点的热膨胀系数之间的差异大于约4ppm/℃。在某些实施方式中，玻璃陶瓷制品低于和高于拐点的热膨胀系数之间的差异是约4ppm/℃至约10ppm/℃。在某些实施方式中，玻璃陶瓷制品包括表面且在玻璃陶瓷的表面处具有大于约60MPa的压缩应力。在某些实施方式中，玻璃陶瓷表面处的压缩应力是约60MPa至约330MPa。在某些实施方式中，制品包括：电子装置、汽车装置、建筑装置或者电器装置。
前述发明内容仅仅是示意性的并且并不旨在以任意方式进行限制。除了上文所述的示意性方面、实施方式和特征之外，通过参考以下附图和具体实施方式，其他方面、实施方式和特征会变得显而易见。
附图说明
图1A和1B代表了本文技术的示例性玻璃陶瓷(AX)的X射线衍射，其中，图1A显示β-锂辉石固溶体、金红石、ZrTiO4和残留玻璃的相集合，而图1B显示的图以放大规格展现对应于玻璃陶瓷中存在的残留玻璃的玻璃状光晕。
图2代表了本文技术玻璃陶瓷的另一种示例性玻璃陶瓷(ESS)的X射线衍射，其具有多铝红柱石固溶体作为主晶相或主导晶相。
图3的柱状图显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，本文技术的经热回火的玻璃陶瓷对比未经回火的玻璃陶瓷的失效强度值。
图4代表了根据本文所示和所述一个或多个实施方式的多铝红柱石玻璃陶瓷的环上环结果。
图5代表了根据本文所示和所述一个或多个实施方式的玻璃陶瓷的环上环结果。
图6代表了根据本文所示和所述一个或多个实施方式，含有β-锂辉石固溶体作为主晶相或主导晶相的玻璃陶瓷材料的热膨胀曲线。
图7代表了根据本文所示和所述一个或多个实施方式，含有多铝红柱石固溶体作为主晶相或主导晶相的玻璃陶瓷材料的热膨胀曲线。
图8代表了根据本文所示和所述一个或多个实施方式的商业玻璃陶瓷的热膨胀曲线。
具体实施方式
下面描述了各种实施方式。应注意的是，具体实施方式并不旨在作为穷举性描述或者作为对本文所讨论的更宽泛方面的限制。结合特定实施方式所描述的一个方面不必然受限于该实施方式，并且可以实践用于任何其他实施方式。
本领域技术人员会理解的是，如本文所用，取决于其所使用的上下文，“约”会在一定程度上发生变化。如果考虑其所用的上下文，该术语的使用对于本领域技术人员不是明确的情况下，“约”会表示该最高至术语的正负10％。
在描述元素时所使用的术语“一个”和“一种”以及“该”等类似表达(尤其在权利要求书的内容中)应解释为同时涵盖了单数和复数，除非另有说明或者清楚指出相反的情况。本文中对数值范围的陈述仅仅旨在作为一种速记方法，单独表示落在该范围内的每个独立的值，除非另有说明，否则每个独立的值都包括在说明书中，如同它们被本文单独陈述的那样。除非另有说明或者清楚指出相反情况，否则所有本文所述的方法可以以任何合适的顺序进行。除非另有说明，否则本文所提供的任何和全部的实施例，或者示例性的语言(例如，“例如”)的使用仅仅旨在为了更好地阐述实施方式，而不是对权利要求书的范围造成限制。说明书中的所有语言都不应该理解为将任何不在权利要求书中的元素认为是必需的。
如本文所用，说明书和权利要求书中所用的短语“和/或”应理解为表示相关联元素中的“任一个或两者”，即，在一些情况中存在关联性而在其它情况中无关联的元素。通过“和/或”条款，除了具体指定的元素之外可以任选地存在其他元素，无论它们与具体指定的那些元素是否相关或者无关。作为非限制性例子，涉及“X和/或Y”在一个实施方式中可以指的是仅X(任选地包含除了Y之外的元素)；在另一个实施方式中可以指的是仅Y(任选地包含除了X之外的元素)；在另一个实施方式中可以指的是X和Y两者(任选地包含其他元素)。
当以0-Z摩尔％的范围给出本文中的组成时，这个范围指的是添加到批料的材料量，并且排除了该同种材料的污染水平。如本领域技术人员会理解的是，例如，在配制的玻璃和玻璃陶瓷产品中经常发现污染量级的金属，例如钠和铁。因此，要理解的是，在没有向批料具体添加材料的那些情况下，在最终玻璃陶瓷材料的分析样品中可能存在的任何添加的此类材料是污染物材料。除了污染物水平通常约为0.03摩尔％(300ppm)水平的铁氧化物之外，污染物水平小于0.005摩尔％(50ppm)。术语“基本由……构成”理解为不包含任何材料的污染物水平。
如本文所用，术语“经热回火的”理解为表示通过例如经加热的溶液或热气体经过热处理的。该术语还包括能够经热回火的前体组合物。
如本文所用，将术语“拐点”理解为热膨胀曲线中的观察到斜率变化的位置的点。例如，玻璃陶瓷组合物或制品可以展现出从拐点发散出去的两个不同区段，从而使得曲线的一个区段代表了低于拐点或者拐点之前的热膨胀，而另一个区段代表了高于拐点或者拐点之后的热膨胀。
如本文所用，术语“陶瓷化”和“热处理”可以互换使用，以及术语“进行陶瓷化”和“进行热处理”也可以互换使用，并且包括对前体玻璃进行热处理以形成玻璃陶瓷。
如本文所用，术语“主晶相或者主导晶相”表示此类晶相构成了本文所述的经热回火的玻璃陶瓷中的所有晶相的最大重量％。
本公开内容提供了一类新的经热回火的玻璃陶瓷(GC)。该玻璃陶瓷包括低热膨胀系数(CTE)的晶相和高CTE的残留玻璃组合物，这种组合得到了由机械评估所证实的有用的热回火程度。部分通过对残留玻璃进行设计以具有高CTE，实现了本文技术的经热回火的玻璃陶瓷的高的机械强度。所得到的分布近似为抛物线，压缩深度约为总厚度的20％或更高。
组成
本公开内容的各种方面和/或实施方式涉及：玻璃陶瓷、前体玻璃组成和/玻璃陶瓷制品，它们能够适合进行热回火或者它们经过热回火。其他方面和/或实施方式涉及包含可热回火的玻璃陶瓷和/或前体玻璃组合物的制品。经热回火的玻璃陶瓷可以包括铝硅酸盐玻璃陶瓷。经热回火的玻璃陶瓷材料可以包括β-锂辉石、多铝红柱石、氟金云母晶相或其组合作为主晶相或者主导晶相。取决于组成，经热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品可以表征为透明的、半透明的和/或不透明的。
在一个方面中，本文提供的是经热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷或者玻璃陶瓷组合物，其包括两个相，即晶相和残留玻璃相。在各种实施方式中，玻璃陶瓷包括低CTE晶相和高CTE残留玻璃相。在各种实施方式中，经热回火的玻璃陶瓷的这两个相形成了的体系使得体系的热膨胀曲线具有从约450℃至约600℃的范围内的拐点温度发散出去的两个不同区段。在各种实施方式中，玻璃陶瓷低于和高于拐点的热膨胀系数之间的差异大于约4ppm/℃。
经热回火的玻璃陶瓷的这两个相(即，晶相和残留玻璃相)形成了的体系使得体系的热膨胀曲线具有从拐点发散出去的两个不同区段。低于这个拐点的热膨胀是玻璃陶瓷的热膨胀(即，根据它们相应量的晶相的CTE与残留玻璃的CTE之间的加权平均值)。高于拐点(对应于残留玻璃的Tg)，热膨胀的增加是由于残留玻璃的CTE的强烈增加所导致的。玻璃陶瓷可以经热回火以明显增加相比于刚制得材料的失效强度(例如，几乎为2倍)。这是通过对组成和后续相集合进行设计从而得到具有较低CTE以及给出高于Tg的高CTE的残留玻璃的材料。在一个方面中，部分通过对残留玻璃进行设计以具有高于Tg的高的热膨胀系数来实现经热回火的GC。不希望受限于理论，相信低于拐点的玻璃陶瓷的低CTE以及高于拐点的残留玻璃相的高CTE得到了由机械评估所证实的有用的热回火程度。观察到残留玻璃中的高水平的B2O3通常对于增加残留玻璃的高温CTE(高于Tg的CTE)是有利的。在本文分别基于β-锂辉石、多铝红柱石、氟金云母结晶给出的例子中，前体玻璃组合物含有硼。这个元素没有进入晶体中(或者仅以少量存在)，从而残留玻璃是强烈富集B2O3的。对于存在较少量残留玻璃的锂辉石玻璃陶瓷的情况而言，尤其如此。这可能是具有高含量B2O3的这些材料尽管具有较少量残留玻璃，但却观察到低于与高于拐点的高度CTE差异的一个可能的原因。
在各种实施方式中，经热回火的玻璃陶瓷组合物所具有的高于与低于拐点的热膨胀系数差异是如下范围：约4ppm/℃至约10ppm/℃，包括但不限于如下CTE差异：约4.5ppm/℃至约9.5ppm/℃、约5ppm/℃至约9ppm/℃、约5.5ppm/℃至约8.5ppm/℃、约6ppm/℃至约8ppm/℃或者约7ppm/℃至约7.5ppm/℃，或者包括这些值中的任意两个和/或这些值中的任意两个的范围。
在各种实施方式中，经热回火的玻璃陶瓷所具有的从室温到拐点的玻璃陶瓷的热膨胀系数范围是约0.1ppm/℃至约10ppm/℃。在某些实施方式中，玻璃陶瓷低于拐点的CTE是约0.2ppm/℃至约10ppm/℃，例如：约0.4ppm/℃至约9ppm/℃、约0.4ppm/℃至约8ppm/℃、约0.4ppm/℃至约6ppm/℃、约0.4ppm/℃至约5ppm/℃、约0.4ppm/℃至约4ppm/℃、约0.5ppm/℃至约8ppm/℃、约0.5ppm/℃至约6ppm/℃、约0.5ppm/℃至约4ppm/℃、约0.6ppm/℃至约10ppm/℃、约0.6ppm/℃至约9ppm/℃、约0.6ppm/℃至约8ppm/℃、约0.6ppm/℃至约6ppm/℃、约0.7ppm/℃至约9ppm/℃、约0.7ppm/℃至约8.0ppm/℃、约0.7ppm/℃至约6.0ppm/℃、约1ppm/℃至约10ppm/℃、约1ppm/℃至约9ppm/℃、约1ppm/℃至约8ppm/℃、约1ppm/℃至约10ppm/℃、约3ppm/℃至约9ppm/℃、约3ppm/℃至约8ppm/℃、约3ppm/℃至约6ppm/℃、约3ppm/℃至约4ppm/℃、约8ppm/℃至约9ppm/℃，或者包括这些值中的任意两个和/或这些值中的任意两个的范围。
在各种实施方式中，经热回火的玻璃陶瓷高于拐点的玻璃陶瓷的热膨胀系数范围是4ppm/℃至20ppm/℃。在某些实施方式中，玻璃陶瓷高于拐点的CTE是：约4ppm/℃至约19ppm/℃、约4ppm/℃至约18ppm/℃、约4ppm/℃至约15ppm/℃、约4ppm/℃至约12ppm/℃、约4ppm/℃至约10ppm/℃、约5ppm/℃至约20ppm/℃，例如：约5ppm/℃至约19ppm/℃、约5ppm/℃至约18ppm/℃、约5ppm/℃至约17.5ppm/℃、约5ppm/℃至约12ppm/℃、约5ppm/℃至约10ppm/℃、约6ppm/℃至约20ppm/℃、约6ppm/℃至约18ppm/℃、约6ppm/℃至约15ppm/℃、约6ppm/℃至约10ppm/℃、约9.5ppm/℃至约20ppm/℃、约9.5ppm/℃至约18.0ppm/℃、约9.5ppm/℃至约15.0ppm/℃、约9.5ppm/℃至约10ppm/℃、约16ppm/℃至约20ppm/℃、约16ppm/℃至约19ppm/℃、约16ppm/℃至约18ppm/℃，或者包括这些值中的任意两个和/或这些值中的任意两个的范围。
在各种实施方式中，GC的残留玻璃相的热膨胀系数比晶相高了至少2ppm/℃。在某些实施方式中，残留玻璃相所具有的CTE比晶相高了至少2.5ppm/℃、至少3ppm/℃、至少3.5ppm/℃、至少4ppm/℃、至少4.5ppm/℃或者至少5ppm/℃。
取决于组成，玻璃陶瓷的拐点温度范围是约400℃至约700℃，例如如下范围：约450℃至约600℃、约465℃至约550℃或者约500℃至约550℃，或者包括这些值中的任意两个和/或这些值中的任意两个的范围。在各种实施方式中，玻璃陶瓷的拐点温度是：约450℃、约455℃、约465℃、约467℃、约470℃、约475℃、约480℃、约485℃、约490℃、约495℃、约500℃、约505℃、约510℃、约515℃、约520℃、约525℃、约530℃、约535℃、约540℃、约545℃、约550℃、约555℃、约560℃、约565℃、约570℃、约575℃、约580℃、约585℃、约590℃、约595℃、约600℃、约605℃、约610℃、约615℃约620℃、约625℃、约630℃、约635℃、约640℃、约645℃或者约650℃，但不限于此。
玻璃陶瓷组合物的热回火导致表面处的压缩应力(CS)。机械性质取决于表面处的应力水平和应力层深度。在各种实施方式中，经过热回火的玻璃陶瓷组合物所具有的玻璃陶瓷表面处的压缩应力大于约60MPa，包括但不限于：大于约65MPa、大于约70MPa、大于约75MPa或者大于约80MPa。在某些实施方式中，经热回火的玻璃陶瓷组合物具有在玻璃陶瓷表面处约60MPa至约330MPa的压缩应力，包括但不限于：约65MPa至约320MPa，约70MPa至约310MPa，约75MPa至约300MPa，约80MPa至约280MPa，约90MPa至约250MPa，约100MPa至约220MPa，约110MPa至约200MPa，约120MPa至约180MPa，约130MPa至约160MPa，或者约140MPa至约150MPa，或者包括这些值中的任意两个和/或这些值中的任意两个的范围。
在某些实施方式中，经热回火的玻璃陶瓷制品的应力层深度大于经热回火的玻璃陶瓷制品的总厚度的约15％或者大于约20％。在某些实施方式中，经热回火的玻璃陶瓷制品的应力层深度是制品的总厚度的约15％至约50％，包括但不限于经热回火的玻璃陶瓷制品的总厚度的约17％至约45％、约18％至约40％、约19％至约35％、约20％至约30％、约20％至约28％或者约22％至约25％，或者包括这些值中的任意两个和/或这些值中的任意两个的范围。
在某些实施方式中，晶相占据了经热回火的玻璃陶瓷制品的总重的大于约10％、大于约20％、大于约30％或者大于约45％。在某些实施方式中，晶相占据了经热回火的玻璃陶瓷制品的总重的约20％至约90％，包括但不限于经热回火的玻璃陶瓷制品的总重的约25％至约85％、约30％至约80％、约35％至约75％、约40％至约70％、约45％至约65％或者约50％至约60％的陶瓷相，或者包括这些值中的任意两个和/或这些值中的任意两个的范围。
在某些实施方式中，残留玻璃相占据了经热回火的玻璃陶瓷制品的总重的大于约10％、大于约20％、大于约30％或者大于约45％。在某些实施方式中，残留玻璃相占据了经热回火的玻璃陶瓷制品的总重的约10％至约80％，包括但不限于经热回火的玻璃陶瓷制品的总重的约15％至约75％、约20％至约70％、约25％至约65％、约30％至约60％、约35％至约55％或者约40％至约50％的残留玻璃相，或者包括这些值中的任意两个和/或这些值中的任意两个的范围。
在各种实施方式中，经热回火的玻璃陶瓷组合物具有至少65GPa的杨氏模量，这使得GC在加工过程中的弯折最小化并且防止了附连到GC的装置的破损。在某些实施方式中，经热回火的玻璃陶瓷组合物具有如下杨氏模量：大于65GPa、大于70GPa、大于75GPa、大于80GPa、大于85GPa、大于90GPa、大于95GPa或者大于100GPa。在某些实施方式中，经热回火的玻璃陶瓷组合物具有如下杨氏模量：小于120GPa、小于115GPa、小于110GPa、小于105GPa或者小于100GPa。在一些具体实施方式中，经热回火的玻璃陶瓷组合物具有约70GPa至约110GPa的杨氏模量，例如：约80GPa至约100GPa，约80GPa至约95GPa，约80GPa至约90GPa，约80GPa至约85GPa，85GPa至约100GPa，约85GPa至约95GPa，约85GPa至约90GPa，90GPa至约100GPa，约90GPa至约95GPa，95GPa至约100GPa，或者包括这些值中的任意两个和/或这些值中的任意两个的范围。然而，考虑所需性质(包括杨氏模量)会取决于经热回火的玻璃陶瓷组合物的具体实施方式、终端用途以及加工要求发生变化。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物具有70GPa至110GPa的杨氏模量。
在另一个方面中，本文技术涉及用于形成本文所述的经热回火的玻璃陶瓷的前体或基础玻璃组合物和玻璃。
在一个实施方式中，以氧化物的摩尔％计，用于可热回火的玻璃陶瓷的前体玻璃组合物可以包含：SiO2，其范围是约65至约75；Al2O3，其范围是约8至约13；Li2O，其范围是约3至约13；B2O3，其范围是约0.02至约5；K2O，其范围是约0.5至约2；BaO，其范围是约0至约2；以及，RO2，其范围是约2至约6；其中，RO2包括：TiO2(其范围是约1至约4)，ZrO2(其范围是约0至约2)和SnO2(其范围是约0至约1)。
在其他实施方式中，以氧化物的摩尔％计，用于可热回火的玻璃陶瓷的前体玻璃组合物可以包含：SiO2，其范围是约55至约65；Al2O3，其范围是约13至约19；Li2O，其范围是约0至约4；B2O3，其范围是约12至约17；K2O，其范围是约1至约4；MgO，其范围是约2至约8。
在另一个实施方式中，以氧化物的重量％计，用于可热回火的玻璃陶瓷的前体玻璃组合物可以包含：SiO2，其范围是约40至约55；Al2O3，其范围是约12至约20；MgO，其范围是约10至约18；B2O3，其范围是约5至约10；F，其范围是约4至约8；BaO，其范围是约0至约2；ZrO2，其范围是约0至约2；以及，R2O，其范围是约0至约16；其中，R2O包括：K2O(其范围是约5至约13)，Li2O(其范围是约0至约2)，和Na2O(其范围是约0至约2)。在某些实施方式中，以氧化物的重量％计，可热回火的玻璃陶瓷包含如下或者由如下构成：25-60％SiO2，15-35％R2O3(其中，R2O3由3-15％B2O3和5-25％Al2O3构成)，4-25MgO+0-7％Li2O(MgO+Li2O总计约为6-25％)，2-20％R2O(其中，R2O由0-15％Na2O、0-l5％K2O、0-15％Rb2O和0-20％Cs2O构成)，以及4-20％F。在一些实施方式中，以氧化物的摩尔％计，可热回火的玻璃陶瓷包含如下或者由如下构成：SiO2 42.2％SiO2，6.6％B2O3，8.8％Al2O3，19.3％MgO，17.8％F，以及5.4％K2O。
在某些实施方式中，以氧化物的摩尔％计，用于可热回火的玻璃陶瓷的前体玻璃包含如下或者由如下构成：65至75％SiO2，8至13Al2O3，3至13％Li2O，0.02至5％B2O3，0.5至2％K2O，0至2％BaO，1至4％TiO2，0至2％ZrO2，以及0至1％SnO2，其中，所述玻璃陶瓷的主晶相或者主导晶相包括β-锂辉石。
在某些实施方式中，以氧化物的摩尔％计，用于可热回火的玻璃陶瓷的前体玻璃包含如下或者由如下构成：55至65％SiO2，13至19％Al2O3，0至4％Li2O，12至17％B2O3，1至4％K2O，以及2至8％MgO，其中，所述玻璃陶瓷的主晶相或者主导晶相是多铝红柱石。
在其他实施方式中，以氧化物的重量％计，可热回火的玻璃陶瓷包含如下或者由如下构成：40至55％SiO2，12至20％Al2O3，10至18％MgO，4至8％F，5至10％B2O3，0至2％BaO，0至2％ZrO2，5至13％K2O，0至2％Li2O，以及0至2％Na2O，以及其中，所述玻璃陶瓷的主晶相或者主导晶相是氟金云母。
在某些实施方式中，SiO2可以存在作为主要的形成玻璃的氧化物。因此，在某些实施方式中，在包含本文所述的此类组成的可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品中，以摩尔％计，存在的SiO2可以是约35至约80的范围，包括：约35至约45，约40至约60，约40至约55，约40至约50，约50至约70，约50至约65，约50至约60，约55至约80，约55至约75，约55至约65，约55至约60，约60至约80，约60至约75，约60至约70，约60至约65，约65至约80，约65至约75，约65至约70，约70至约80，约70至约75，或者约75至约80，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品可以包含或者不包含Al2O3。因此，在某些实施方式中，在包含本文所述的此类组成的可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品中，以摩尔％计，存在的Al2O3可以是约0至约25的范围，包括：约5至约25，约8至约20，约8至约15，约8至约13，约8至约10，约10至约20，约10至约15，约12至约25，约12至约20，约12至约15，约13至约25，约13至约20，约13至约18，或者约13至约15，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
在某些实施方式中，可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品包含一种或多种碱金属氧化物或碱性氧化物(例如，Li2O、Na2O或K2O等)，以摩尔％计，它们存在的量总计(即，Na2O+K2O+Li2O)是如下范围：约0至约20，约0至约16，约0至约5，约0至约2，约0至约1，约1至约15，约1至约10，约1至约5，约1至约4，约2至约15，约2至约10，约2至约6，约4至约12，约4至约10，约4至约6，约5至约20，约5至约15，约5至约13，约5至约10，约8至约20，或者约8至约15，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。碱性氧化物有助于玻璃组合物的熔化并降低了玻璃的软化点，由此抵消了由于玻璃组合物中较高的SiO2和/或Al2O3浓度所导致的软化点增加。碱性氧化物还有助于将CTE调节至所需的数值。
在某些实施方式中，可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品中存在的碱性氧化物是Na2O，以摩尔％计，其可以以如下范围量存在：约0至约20，约2至约20，约3至约20，约5至20，约1至约15，约2至约15，约3至约15，约5至约15，约8至约15，约1至约10，约2至约10，约3至约10，约5至约10，约8至约10，约1至约8，约2至约8，约3至约8，约4至约8，约5至约8，约6至约8，约7至约8，约1至约5，约2至约5，约2至约4，约0至约5，约0至约4，约0至约3，或者约0至约2，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
在某些实施方式中，可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品中存在的碱性氧化物是K2O，以摩尔％计，其可以以如下范围量存在：约0至约20，约1至约20，约2至约20，约3至约20，约5至20，约0至约15，约1至约15，约2至约15，约3至约15，约5至约15，约8至约15，约0至约10，约1至约10，约2至约10，约3至约10，约4至约10，约5至约10，约8至约10，约0至约8，约1至约8，约2至约8，约3至约8，约4至约8，约5至约8，约6至约8，约7至约8，约2至约7，约2至约6，约2至约5，约2至约4，约2至约3，约1至约4，约1至约3，约1至约2，约0至约4，约0至约3，或者约0至约2，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
在某些实施方式中，可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品中存在的碱性氧化物是Li2O，以摩尔％计，其可以以约0至约20的范围量存在，包括：约1至约20，约2至约20，约3至约20，约5至20，约0至约15，约1至约15，约2至约15，约3至约15，约5至约15，约8至约15，约0至约13，约1至约13，约2至约13，约3至约13，约4至约13，约5至约13，约8至约13，约0至约8，约1至约8，约2至约8，约3至约8，约4至约8，约5至约8，约6至约8，约7至约8，约2至约7，约2至约6，约2至约5，约2至约4，约2至约3，约1至约4，约1至约3，约1至约2，约0至约4，约0至约3，或者约0至约2，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。在某些实施方式中，Li2O用作热回火过程期间的主要碱性物质。
可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品可以包含或者不包含MgO。因此，在某些实施方式中，可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品包含MgO，以摩尔％计，其存在的量可以是如下范围：约0至约25，约2至约20，约2至约15，约2至约10，约2至约6，约2至约5，约2至约4，约4至约20，约4至约15，约4至约10，约4至约6，约10至约25，约10至约20，约10至约18，约10至约15，约15至约20，或者约15至约18，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
在某些实施方式中，可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品可以任选地包含B2O3。例如，以摩尔％计，B2O3存在的范围量可以是约0至约20，包括：约0.01至约10，约0.01至约5，约0.02至约10，约0.02至约5，约0.02至约4，约0.02至约2，约0.1至约10，约0.1至约5，约0.1至约2，约1至约10，约1至约5，约5至约20，约5至约15，约5至约10，约10至约20，约10至约15，约10至约12，约12至约20，约12至约18，约12至约16，约12至约15，约15至约20，约15至约18，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
在某些实施方式中，可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品包含一种或多种过渡金属氧化物或后过渡金属氧化物R2O(例如，TiO2、ZrO2、SnO2)，以摩尔％计，它们存在的量总计是如下范围：约0至约20，约0至约16，约0至约5，约0至约2，约0至约1，约1至约15，约1至约10，约1至约5，约1至约4，约2至约15，约2至约10，约2至约6，约4至约12，约4至约10，约4至约6，约5至约20，约5至约15，约5至约13，约5至约10，约8至约20，或者约8至约15，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
在某些实施方式中，可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品包含TiO2，以摩尔％计，其存在的量可以是如下范围：约0至约15，约0至约10，约0至约5，约0至约2，约0至约1，约1至约15，约1至约10，约1至约5，约1至约4，约1至约3，约2至约15，约2至约10，约2至约6，约4至约12，约4至约10，约4至约6，约10至约15，约5至约15，约5至约13，或者约5至约10，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
在某些实施方式中，可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品包含ZrO2，以摩尔％，其存的量可以是如下范围：约0至约10，约0至约8，约0至约7，约0至约6，约0至约5，约0至约4，约0至约3.5，约0至约3，约0至约2.5，约0至约2，约0至约1.5，约0至约1，约0至约0.5，约0.1至约5，约0.1至约4，约0.1至约3.5，约0.1至约3，约0.1至约2.5，约0.1至约2，约0.1至约1.5，约0.1至约1，约0.5至约4.5，约1至约4，1.5至约3.5，或者约2至约3，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
在某些实施方式中，可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品包含SnO2，以摩尔％计，其存在的量可以是约0至约10，包括：约0.01至约10、约0.01至约5，包括：约0.01至约1，约0.02至约10，约0.02至约5，约0.02至约4，约0.02至约2，约0.02至约1，约0.1至约10，约0.1至约5，约0.1至约2，约0.1至约1，约0.5至约10，约0.5至约5，约0.5至约2，或者约0.5至约1，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
在某些实施方式中，可热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或玻璃陶瓷制品包含F，以摩尔％，其存的量可以是约1至约12，包括：约1至约10，约1至约8，约1至约7，约1至约6，约1至约5，约1至约4，约2至约9，约2至约8，约3至约8，约3至约6，约3至约4，约4至约10，约4至约9，约4至约8，约4至约7，约4至约6，约4至约5，约5至约10，约5至约9，约5至约8，约5至约7，约5至约6，约6至约10，约6至约9，约6至约8，约6至约7，约7至约8，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
在某些实施方式中，主晶相或者主导晶相可以使得其包括选自下组的主要的晶相：多铝红柱石、氟金云母和β-锂辉石、β-石英固溶体，或其组合。例如，在某些实施方式中，β-锂辉石晶相包括了可热回火的玻璃陶瓷制品中的主晶相或者主导晶相。在其他实施方式中，多铝红柱石晶相可以包括了可热回火的玻璃陶瓷制品中的主晶相或者主导晶相。在其他实施方式中，氟金云母晶相可以包括了可热回火的玻璃陶瓷制品中的主晶相或者主导晶相。在其他实施方式中，β-石英晶相可以包括可热回火的玻璃陶瓷制品中的主晶相或者主导晶相。在一个或多个实施方式中，本文所述的玻璃陶瓷组合物可以经过热回火。在一个或多个实施方式中，本文所述的玻璃陶瓷组合物是经过热回火的。在一个或多个实施方式中，玻璃陶瓷组合物包括经热回火的玻璃陶瓷或者由经热回火的玻璃陶瓷构成。
氟金云母的例子是市售可得的可机械加工玻璃(美国纽约州康宁市康宁有限公司)。Macor微结构包括55％氟金云母云母和45％硼硅酸盐玻璃。提供了独特的性质组合，在于：非润湿、白色、无味且展现出零孔隙度的不脱气材料。极强的可机械加工性，提供了严格的容差能力，实现了复杂的形状设计(最佳性能尺寸最高至+/-0.013mm，对于精整表面<0.5μm，以及对于抛光表面最高至0.013μm)。在800℃保持持续稳定，在无负荷条件下最高峰值为1000℃，并且不像延展性材料那样，其不发生蠕变或变形。它的热膨胀系数与大多数金属和密封玻璃容易匹配。作为电绝缘体(特别是在高温下)，其在高电压和宽频谱上是优秀的。然而，这种材料的机械强度并不杰出，并且可以通过如本文所述的热回火方法进行改进。
在另一个方面中，提供了包含本文公开的可热回火或经热回火的玻璃陶瓷的制品。在另一个方面中，提供的制品包括经热回火的玻璃陶瓷，以氧化物的摩尔％计，其包含：50至70％SiO2，0至20％Al2O3，12至23％MgO，0至4％Li2O，0至10％Na2O，0至10％K2O，0至5％ZrO2，以及2至12％F，其中，所述玻璃陶瓷的主晶相或者主导晶相是β-锂辉石。
在另一个方面中，本文提供的制品包含本文所述的经热回火的玻璃陶瓷。
方法
本文技术的另一个方面涉及用于生产如本文所述的经热回火的玻璃陶瓷、前体玻璃组合物和/或经热回火的玻璃陶瓷制品的方法。
本文技术的方面涉及经热回火的玻璃陶瓷的制造方法。在各种实施方式中，对包含晶相和残留玻璃相的玻璃陶瓷制品进行热回火的方法包括：将玻璃陶瓷制品加热到残留玻璃相的退火点与软化点之间的温度以产生经加热的玻璃陶瓷制品，以及对经加热的玻璃陶瓷制品进行快速冷却以提供经热回火的玻璃陶瓷制品。在各种实施方式中，对完全陶瓷化的玻璃材料进行热回火，即在陶瓷化的玻璃材料的陶瓷化和冷却之后。
在各种实施方式中，可以通过使得经加热的玻璃陶瓷与猝冷或冷却介质接触，来进行经加热的玻璃陶瓷制品的快速冷却。合适的猝冷介质是这样一种物质，其在用于退火过程中的整个温度范围上提供了较高的平均热传输系数。猝冷介质可以是液体、固体或气体。合适的气体猝冷介质可以包括冷却空气或者二氧化碳气体。合适的液体猝冷介质包括但不限于：油类、水、二醇类以及液氮等，或其组合。在某些实施方式中，液体猝冷介质包括植物油。在某些实施方式中，植物油选自下组：花生油、高油酸葵花油、菜籽油、大豆油、玉米油、橄榄油、葵花油、红花油以及棉籽油等，或其组合。在某些实施方式中，猝冷介质包括花生油。在某些实施方式中，可以通过将GC制品浸入或者浸没到液体猝冷介质的浴中或者通过将猝冷介质喷洒或者雾化到GC制品上，使得经加热的玻璃陶瓷制品与猝冷介质接触。
在玻璃陶瓷的热回火方法的各种实施方式中，首先将玻璃陶瓷加热到高温(通常是残留玻璃相的退火点与软化点之间)，例如接近在退火的特定GC中的残留玻璃的软化点。玻璃的软化点温度会取决于GC的玻璃相的具体组成发生变化。例如，在硼硅酸盐玻璃组合物中，软化温度会是约为815℃(1500°F)。因此，可以将玻璃陶瓷加热到合适的温度，例如约600°至约1100℃以产生经加热的玻璃陶瓷制品。在某些实施方式中，将GC加热到如下约700至约1000℃的温度范围，例如：约730℃至约960℃、约750至约950℃或者约800℃至约900℃，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。在某些实施方式中，将GC加热到如下温度：约700℃、约710℃、约720℃、约730℃、约740℃、约750℃、约760℃、约770℃、约780℃、约790℃、约800℃、约810℃、约820℃、约830℃、约840℃、约850℃、约860℃、约870℃、约880℃、约890℃、约900℃、约910℃、约920℃、约930℃、约940℃、约950℃、约960℃、约970℃、约980℃、约990℃或者约1000℃。
在各种实施方式中，将玻璃陶瓷加热到约750℃至约950℃的温度范围持续合适的时间以产生经加热的玻璃陶瓷制品。合适的加热时间范围是约5分钟至约4小时，例如：约10分钟至约3.5小时，约15分钟至约3小时，约30分钟至约2.5小时，约45分钟至约2小时，或者约1小时至约1.5小时，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
在将GC加热到升高的温度之后，通过与猝冷介质的立即接触对其进行快速冷却，在那里，热量在GC的表面与猝冷介质之间发生交换从而提供了经热回火的玻璃陶瓷。在某些实施方式中，通过使其与猝冷接触的接触，将经加热的玻璃陶瓷快速冷却到约250℃至约-40℃的温度。在某些实施方式中，将经加热的玻璃陶瓷快速冷却到约250℃至约-40℃的温度范围，例如：约225℃至约-30℃，约200℃至约-20℃，约150℃至约-10℃，约100℃至约0℃，例如：约80℃至约10℃，约60℃至约15℃，或者约50℃至约25℃，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间
在其与经加热的玻璃陶瓷接触之前，猝冷介质维持在约10℃至约50℃的温度范围。在某些实施方式中，在其与经加热的玻璃陶瓷接触之前，将猝冷介质维持在约10℃至约50℃的温度范围，例如：约15℃至约45℃，约20℃至约40℃，约25℃至约35℃，或者约28℃至约30℃，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。在某些实施方式中，在其与经加热的玻璃陶瓷接触之前，猝冷介质维持在室温。在某些实施方式中，在其与经加热的玻璃陶瓷接触之前，猝冷介质维持在约25℃的温度。
基于从靠近其软化点的上限温度到下探到玻璃内部已经冷却穿过玻璃应变点的下限表面温度的GC表面温度来定义退火过程中所用的温度范围。如本文所用，玻璃应变点是玻璃具有10^14.5泊粘度时的状态。当玻璃在其整个厚度上已经冷却穿过应变点时，则玻璃获得了最终退火程度。式中，σ＝表面压缩，E＝Emod(GPa)，ν是泊松比，以及ΔL/L是从T0和Tq处的CTE曲线确定的。T0是用于退火的加热温度，而Tq取自CTE曲线中斜率发生变化的点。
快速猝冷速率得到了穿过GC制品的温度梯度。制品表面的冷却比内部更快，导致表面收缩的同时内部仍然较热。最终，芯冷却，但是其收缩受到固体外表面的抵抗。进而这些温度差异和伴随而来的收缩差异导致在表面处建立起压缩应力而中心产生平衡的拉伸应力。应力分布复制了猝冷热分布，其良好地近似为抛物线。退火程度取决于：制品厚度(t)，加热温度T0与猝冷温度之间的温差(ΔT＝T0-Tq)，猝冷速率，材料的导热系数，以及GC组合物中的玻璃的热膨胀(CTE)和杨氏模量(Emod)和泊松比。
在各种实施方式中，玻璃陶瓷具有约1至约5毫米(mm)的厚度，包括：约1.2mm至约4.8mm，约1.5mm至约4.5mm，约1.8mm至约4.0mm，约2mm至约3.8mm，约2.5mm至约3.5mm，或者约2.8mm至约3.0mm，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。在某些实施方式中，玻璃陶瓷的厚度约3mm。
在本文技术中，有利地利用GC中的残留玻璃来诱发GC中的退火应力。当它们从高温冷却时，在多相材料(例如，玻璃陶瓷)中布置了冷却应力。这些应力来自于不同相之间的CTE失配，并且表现为材料中靠近相界面和相界面处的局部应力场。在回火过程中同时引入了微观和宏观退火应力，导致表面处的压缩和内部的平衡张力。
在热回火处理之后，可以通过本文已知的任意常规方法对玻璃陶瓷进行进一步加工，例如：去除猝冷介质，进行清洁，进行干燥，以及将经热回火的GC材料形成为所需形状。在某些实施方式中，经热回火的GC可以进行离子交换从而在部件的表面处实现更高的压缩量。在某些实施方式中，对经热回火的玻璃陶瓷进行离子交换过程可以在玻璃陶瓷的外表面区域中产生除了通过热回火产生的压缩应力之外的压缩应力层。通常在熔盐浴中进行离子交换。例如，可以在含钠和/或含钾浴中，采用任意的硝酸盐浴、硫酸盐浴和卤化物浴(纯或混合的)，对经热回火的玻璃陶瓷材料进行离子交换。离子交换的典型温度是390℃至500℃，然而在一些实施方式中，也可以使用高于500℃的温度。离子交换的持续时间可以是短时间(例如约10分钟)到较长时间(约20小时)。
在某些实施方式中，经热回火的GC可以进行离子交换从而在表面上赋予更高水平的压缩应力。在某些实施方式中，经热回火的GC可以进行离子交换从而赋予约80至约800MPa的压缩应力，包括但不限于：约100至约750MPa，约150至约700MPa,约200至约650MPa，约250至约600MPa，约300至约550MPa，约350至约500MPa，约400至约450MPa，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。在某些实施方式中，经热回火的GC可以进行离子交换从而赋予具有约1至约40微米层深度的高压缩应力，包括但不限于：约2至约38微米，约5至约35微米，约10至约30微米，约15至约25微米，约10至约20微米，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。
可以通过如下方法生产用于热回火过程的玻璃陶瓷，其包括：在合适的熔化设备中，使得前体玻璃的批料在合适的温度熔化持续足以使得前体玻璃的批料发生熔化的时间段；退火和在合适的生长温度对熔融玻璃进行陶瓷化；以及任选地将玻璃陶瓷冷却到室温。
前体或基础玻璃如本文所公开的那样，并且以氧化物的摩尔％计，可以包含：65至75％SiO2，8至13Al2O3，3至13％Li2O，0.02至5％B2O3，0.5至2％K2O，0至2％BaO，1至4％TiO2，0至2％ZrO2和0至1％SnO2；或者55至65％SiO2，13至19％Al2O3，1至4％Li2O，12至17％B2O3，1至4％K2O，和2至7％MgO；或者40至55％SiO2，12至20％Al2O3，10至18％MgO，4至8％F，5至10％B2O3，0至2％BaO，0至2％ZrO2，5至13％K2O，0至2％Li2O，和0至2％Na2O。
取决于组成，可以在合适的设备(例如，覆盖铂坩埚)中，在约800至约2000℃的温度范围(优选，1200-1600℃的温度范围，或者约1400℃至约1500℃的温度范围)使得前体玻璃熔化足以使得玻璃熔融的时间，例如：约30分钟至约20小时(包括约2小时至约10小时，约3小时至约6小时)。在熔化和澄清之后，倾倒玻璃并在约500℃至约700℃的温度退火。经退火的玻璃进行陶瓷化并保持在合适的生长温度，例如约700℃至约1100℃，之后对所得到的材料以炉速率进行自然冷却。
陶瓷化步骤可以包括例如成核步骤和生长步骤。成核步骤可以包括：以约1至约15℃/分钟的升温速率(例如，约5℃/分钟或者约10℃/分钟)将炉从室温加热到约700℃至约850℃(例如，约750℃至约800℃)的第一温度，以及将炉在第一温度保持约0.5至约5小时的时间(例如，约2至约4小时)，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。在某些实施方式中，生长步骤可以包括：以约1至约15℃/分钟的升温速率(例如，约5℃/分钟或者约10℃/分钟)将炉加热到约700℃至约1100℃(例如，约820℃至约1050℃)的第二温度，以及将炉在第二温度保持约1至约16小时的时间(例如，约2至约10小时)，或者包含这些值中的任意两个的任何范围和/或在这些值中的任意两个之间。其他陶瓷化方案是本领域已知的，并且可以根据本公开内容使用从而将前体玻璃转化为玻璃陶瓷。例如，可以在较低的温度对玻璃进行陶瓷化，导致具有β-石英SS作为主晶相或者主导晶相的透明玻璃陶瓷，这会呈现出显示了低于约500℃的拐点的低膨胀和高于约500℃的拐点的高膨胀的热膨胀曲线。
可以通过本领域已知的任意常规方法对玻璃陶瓷进行进一步处理，例如：冷却到室温、抛光、研磨等。在某些实施方式中，可以通过使其与液体或气体接触，通过将经加热的玻璃陶瓷制品快速冷却到约250℃至约-40℃的温度使得玻璃陶瓷制品从高陶瓷化温度直接猝冷，从而提供经热回火的玻璃陶瓷。在其完全陶瓷化和冷却之后，分开地对玻璃陶瓷制品进行热回火。
在一些实施方式中，方法还可以包括使得经热回火的玻璃陶瓷经受化学强化过程，从而提供例如在表面上具有叠加的压缩层的经化学强化的玻璃陶瓷。在一些实施方式中，化学强化方法包括：在玻璃制品陶瓷化之后或者甚至在没有对玻璃制品进行陶瓷化的情况下，使得玻璃陶瓷制品经受离子交换处理以提供经离子交换的玻璃陶瓷制品。在一些实施方式中，还可以使得前体玻璃经受离子交换处理，以提供经离子交换的玻璃。离子交换工艺可以是单步骤工艺或者多步骤工艺，并且可以使用单个碱性离子浴或者具有两种或更多种碱性离子的组合的浴。
在一些实施方式中，提供了形成经热回火的玻璃陶瓷的方法，其中，方法包括使得批料熔融以及形成如本文所述的包括前体玻璃材料的玻璃；浇注，退火，陶瓷化，任选地冷却，以及通过使其与猝冷介质接触对玻璃陶瓷进行热回火。
如本文所述的经热回火的玻璃陶瓷可以用于各种应用，包括诸如电子装置、汽车装置、电器以及建筑装置(例如，墙壁、砖瓦、灶台、地板和天花板等)之类的制品。在某些实施方式中，经热回火的玻璃陶瓷可以用于制造建筑窗和汽车玻璃窗。
如本文所述的经热回火的玻璃陶瓷具有改进的性质，例如相比于非回火玻璃陶瓷的机械强度增加。经强化的玻璃的机械性能与应力分布的形状(例如，层深度以及特定深度处所呈现的压缩应力的大小)直接相关。玻璃中压缩层深度越大且压缩应力越大，那么玻璃强度就更高且更加抗破碎和更加抗破碎扩展。例如，经热回火的玻璃产品或制品的表面区域中的高压缩应力抑制了表面中的破碎形成，提供了耐划痕性，并且抑制了来自表面中存在或产生的任何破碎缺陷的破碎传播。
本文所述的经热回火的玻璃陶瓷相比于化学强化玻璃陶瓷(例如，经离子交换的玻璃陶瓷)具有数种优势。例如，热回火有利地在相比于离子交换所需情况而言更短的时间内为材料提供了改进的机械性能，而不需要昂贵的离子交换浴和材料。通过热回火提供的应力布置可以在玻璃材料的陶瓷化或者经陶瓷化的玻璃材料的冷却上进行。所得到的应力分布是抛物线，压缩深度大致为部件厚度的20％。对于实践应用而言，对于热回火没有明显的厚度限制。可以采用US9296638所述的工艺对薄部件(小于1mm)进行热回火。通过离子交换提供的应力对于热稳定性存在限制，所述热稳定性与较高温度下降低了应力的离子扩散相关。相比于离子交换诱发的应力，热回火材料提供的应力对于热偏移更牢固，因为没有发生较高温度下的离子扩散。取决于玻璃陶瓷的组成，如果需要的话，还可以在热回火之后进行离子交换从而引入更高的表面应力。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不背离所要求保护的主题的精神或范围的情况下作出各种修改和变动。因此，除了所附权利要求书及其等价形式外，所要求保护的主题不受限制。
实施例
下面将通过以下实施例来进一步阐明各种实施方式，其并不旨在以任意方式限制本本公开内容。
实施例1：热回火玻璃陶瓷的制备
表1提供了根据本文技术的代表性组成的例子。以氧化物的摩尔％或重量％计，本文所述的示例性玻璃陶瓷展现出的基础组合物包含表1所列出的构成组分。
表1
*没有记录次相。**在玻璃中，在各种阳离子中分布有F，即，氧化物中的一些氧被氟取代，因此从样品减去了氟的氧当量(16/38x F的量)以得到100％。
采用表1所列出的原材料批料，在铂坩埚中制造前体玻璃。将含有配制的原材料批料的每个坩埚放入经过预加热的炉中，并且在合适的温度熔化持续合适的时间段。对玻璃进行澄清以产生熔融的前体玻璃，然后对其进行浇注和在合适的退火温度进行退火。β-锂辉石前体玻璃(AV、AW、AX、AY、AZ和BA)在1600℃熔化持续16小时。在熔化之后，倾倒玻璃到冷钢台上并在575℃退火3小时。前体玻璃ESS组合物在1600℃熔化持续4小时。在熔化之后，玻璃倾倒并轧制成4mm厚度。然后将其在650℃退火1小时。
陶瓷化
β-锂辉石和多铝红柱石材料的前体玻璃根据下文给出的方案进行陶瓷化。在生长温度进行保持之后，所得到的材料以炉速率自然冷却。
基于β-结晶的玻璃陶瓷
形成的β-锂辉石玻璃样品中的每一个的片材以如下方案进行陶瓷化：
以10℃/分钟从25℃加热到750℃
在750℃保持2小时
以10℃/分钟从750℃加热到950℃
在950℃保持4小时
以炉速率进行冷却。
基于多铝红柱石结晶的玻璃陶瓷
以如下方案对形成的ESS玻璃的片材进行陶瓷化：
以10℃/分钟从25℃加热到750℃
在750℃保持4小时
以10℃/分钟从750℃加热到830℃
在830℃保持2小时
以炉速率进行冷却。
在陶瓷化之后，测量所得到的玻璃陶瓷的热膨胀并对于代表性β-锂辉石GC中的一个(AX)(图1a和1b)以及多铝红柱石GC中的一个(ESS)(图2)进行X射线衍射(XRD)分析。对于β-锂辉石，估计结晶度约为80-90重量％。图1a显示β-锂辉石固溶体、金红石、ZrTiO4和残留玻璃的相集合，而图1b提供了放大规格来显示对应于存在的残留玻璃的玻璃状光晕。图2显示ESS中的主晶相或者主导晶相是通式为Al4B2-xSixO9的多铝红柱石固溶体，并且显示材料含有高水平的残留玻璃。还存在少量的硼硅石(Boralsilite)(Al16B6Si2O37)。
实施例2：玻璃陶瓷的热回火
采用如下所述的过程对根据实施例1的工艺制备的示例性玻璃陶瓷以及商业(美国纽约州康宁市康宁有限公司)进行热回火。
制备β-锂辉石玻璃陶瓷的抛光板(50x 50x 3mm厚)，并进行回火过程。为了实现回火，必须从部件快速提取热量，使得表面比内部更快地冷却。这是通过将玻璃陶瓷样品在接近它们的退火点(即，高于其和低于其的温度)进行加热并保温20分钟以实现穿过部件的热平衡所完成的。此时，从炉取出板并在25℃的市售可得的连续搅动的花生油浴中快速猝冷。在大致3分钟之后，从油取出样品然后用洗碗剂彻底清洁以去除过量的油。在多铝红柱石和玻璃陶瓷的情况下，除了样品尺寸不同(32mm直径且厚度为3mm的圆柱体)并且使用葵花油代替花生油进行退火之外，使用相同的工艺。
实施例3：特性
在以下实施例中，将对表1所列出的材料的各种特性进行描述。下文提供了用于特性的示例性方法。
可以采用本领域技术人员已知的方法，例如，ASTM C598(及其后续内容，其全文通过引用结合入本文)，“通过束弯曲的玻璃的退火点和应变点的标准测试方法(StandardTest Method for Annealing Point and Strain Point of Glass by Beam Bending)”，ASTM国际，美国宾夕法尼亚州康斯霍肯(Conshohocken,PA,US)，来测量本文所述的玻璃陶瓷和玻璃的退火点和应变点。
通过本领域技术人员已知的X射线衍射(XRD)分析技术，利用诸如荷兰飞利浦公司(Philips,Netherlands)制造的型号为PW1830(Cu Kα辐射)衍射计之类的市售可得设备，来确定晶相集合的晶相和/或晶相的晶体尺寸的特性。通常从5至80度的2θ获得光谱。
表2提供了本文所述的经热回火的玻璃陶瓷的示例性组成的对比性质。
Table 2
环上环测试
使用环上环测试来确定回火过程对于强度的影响，对于具有压缩表面应力的材料预期会是增加的。根据ASTM C1499-08中所述的测试方法(Standard Test Method forMonotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at AmbientTemperature(先进陶瓷在环境温度的单调等双轴抗弯强度的标准测试方法))来进行环上环测试。
通常来说，环上环负荷测试方法通过单调共轴负荷下的同心环配置被用来确定环境温度下的先进脆性材料的双轴强度，并且其被广泛地接受作为评价玻璃制品的表面强度的方法。
在经磨损和未经磨损的样品上完成测试。通过以1mL的90目SiC颗粒以5psi的磨损压力对玻璃制品的外表面进行5秒的磨损来制备得到经磨损的样品。磨损在材料中赋予了一致的瑕疵数量并且降低了瑕疵的精整和处理对于测量的影响。锂辉石玻璃陶瓷样品经过磨损，但是多铝红柱石和Macor玻璃陶瓷样品则没有。例如，在直径为32mm且厚度为3mm的抛光样品上对多铝红柱石玻璃陶瓷和Macor玻璃陶瓷进行实验(每种条件下10个样品)，采用15mm直径支撑环、5mm直径负荷环、1.5mm环接触半径以及0.5mm/分钟头速度和50mm x 5mmx 3mm厚的β-锂辉石样品部件来进行环上环测试。
下表3记录了来自环上环结果的各种经回火的玻璃陶瓷在失效时的平均强度值。
表3：
MV＝平均值；SD＝标准偏差。
图3显示磨损环上环结果，显示经热回火的β-锂辉石玻璃陶瓷在不同猝冷温度(700℃和900℃)对比对应的未经回火的样品的失效强度值。柱状图中的数值对应于估算的压缩应力值。由于估算的压缩应力增加，失效强度随着退火程度而增加。从图表清楚地看出，玻璃陶瓷是可热回火的。图4显示未磨损环上环结果，显示经热回火的多铝红柱石玻璃陶瓷在不同猝冷温度(750℃和830℃)对比未经回火的样品的失效强度值。这些结果显示这个玻璃陶瓷是可热回火的。如预期的那样，未经磨损的样品具有高的标准偏差。图5显示未磨损环上环结果，显示经热回火的玻璃陶瓷在960℃猝冷温度对比未经回火的的失效强度值。结果显示当从960℃冷却时，失效强度明显增加。
应力分布
由于无法对经回火的部件的应力分布进行直接测量，采用如下方程式所示的理想化方程来估算表面压缩的大小。注意的是，预期实际应力分布是抛物线，其中，表面压缩恰好是中心张力大小的两倍。这里所使用的方程式可能是能够实现的上限。
σ＝E/(1-ν)*((ΔL/L)T0)–((ΔL/L)Tq)
式中，σ＝表面压缩，E＝Emod(GPa)，ν是泊松比，以及ΔL/L是从T0和Tq处的CTE曲线确定的。T0是用于回火的加热温度，而Tq取自CTE曲线中斜率发生变化的点。低于这个点，热膨胀是玻璃陶瓷的热膨胀(即，晶相的CTE与残留玻璃的CTE之间的平均值)。高于这个点(对应于残留玻璃的Tg)，热膨胀的增加是由于残留玻璃的CTE的强烈增加所导致的。
取决于组成和T0，表面压缩值估算为60至330MPa。较低T0实验的压缩值较低，这可能是因为部件中的热梯度可能较小，Δppm较小，以及T0温度低于材料应变点。
通过检查如图6所示的β-锂辉石玻璃陶瓷的热膨胀曲线，退火相对于热膨胀系数的原点更为明显。重现冷却曲线，显示在约为500℃的温度的斜率变化。高于这个点，硼硅酸盐玻璃状相中的较高的膨胀占主导，并且从800℃或更高开始猝冷导致退火应力。在曲线中，归结于存在β-锂辉石作为主晶相或者主导晶相的低于500℃的较低CTE具有能够维持玻璃陶瓷的抗热冲击性的优点。采用上文方程式估算的应力对于低于斜率变化的Tq的选择较不敏感。估算的表面应力表现为机械测试结果。从700℃开始回火导致在失效时相比于未经回火的玻璃陶瓷微不足道的应力增加。然而，相比于700℃热处理，从900℃开始回火显示同时增加了测量得到的失效应力和估算的表面压缩。预期从900℃开始的更大的ΔT导致更大的ΔL/L。此外，900℃热处理能够在对于提供压缩应力而言更为有效，因为其高于玻璃陶瓷测得的退火点。在进行测试的组合物中，组合物AX显示出最大的回火效果，这可能是由于残留玻璃中的高含量B2O3所导致的，表现为更高的CTE。
图7显示含有多铝红柱石固溶体作为主晶相或者主导晶相的ESS玻璃陶瓷的热膨胀，显示对应于与残留玻璃(高于拐点的温度)和晶相(低于拐点的温度)相关的膨胀差异的斜率变化。作为温度的函数的玻璃陶瓷的长度变量显示相同行为，上文所述的β-锂辉石玻璃陶瓷具有约为550℃处的斜率变化。采用上文给出的方程式估算可以通过从720℃进行回火所带来的应力。这个数值(187PMa)暗示了这些玻璃陶瓷的热回火可以导致失效应力的明显增加。在组合物ESS中，Li2O、K2O以及部分B2O3和MgO可能主要留在残留玻璃中，并对热膨胀的增加具有贡献。存在Li2O有助于降低观察到斜率变化的温度。图8显示含55％氟金云母和45％硼硅酸盐玻璃的玻璃陶瓷的热膨胀，显示约为470℃处的斜率变化。
在多铝红柱石玻璃陶瓷的情况下，已经证实热回火与KST(努氏划痕阈值)数值的增加相关。对于未经回火的ESS玻璃陶瓷，KST范围是3至6N，相比较而言，对于从830℃回火的ESS玻璃陶瓷则为5至7N。KST是采用努氏钻石压痕计产生中间裂纹和/或径向裂纹所需的负荷的测量。低于这个负荷，主要观察到微延展性破损。
除非另有明确说明，否则本文所述的任何方法不应理解为其步骤需要按具体顺序进行，或者要求使任何设备具有特定取向。因此，如果方法权利要求没有实际叙述其步骤要遵循的顺序，或者任何设备权利要求没有实际叙述各组件的顺序或取向，或者权利要求书或说明书中没有另外具体陈述步骤限于具体顺序，或者没有叙述设备组件的具体顺序或取向，那么在任何方面都不应推断顺序或取向。这同样适用于任何可能的未明确表述的解释依据，包括：关于设置步骤、操作流程、组件顺序或组件取向的逻辑；由语法结构或标点获得的一般含义；以及说明书所述的实施方式的数量或种类。
将所有揭示的范围理解为包含并提供对陈述了任何和所有子范围或由每个范围所包含的任何和所有单个值的权利要求的支持。例如，应该将陈述的1至10的范围视作包含并提供对陈述了介于和/或包含最小值1和最大值10之间的任何和所有子范围或个别值的支持；也就是说，所有的子范围开始于最小值1或更大和终止于最大值10或更小(例如，5.5至10，2.34至3.56等)，或者1至10的任意值(例如，3、5.8、9.9994等)。任何列出的范围都可以容易地被识别为充分描述并允许将同一范围至少被分解成对半、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作为非限制性例子，本文所讨论的每个范围可以容易地分解成靠下的三分之一、中间的三分之一和靠上的三分之一等。本领域技术人员还会理解的是，所有的语言，例如“最高至”、“至少”、“大于”、“小于”等包括了所陈述的数字，并且涉及可以后续分解成上文所讨论的子范围的范围。最后，本领域技术人员会理解的是，范围包括了每个单独成员。因此，例如，具有1-3层的组指的是具有1层、2层或3层的组。类似地，具有1-5层的组指的是具有1层、2层、3层、4层或5层的组，以此类推。
附图应解读为显示了以成比例绘制的一个或多个实施方式和/或没有成比例绘制的一个或多个实施方式。这意味着，附图可以解读为，例如，显示了如下情况：(a)所有都成比例绘制；(b)任意东西都没有成比例绘制；或者(c)一个或多个特征成比例绘制以及一个或多个特征没有成比例绘制。因此，附图可以用于提供对于单独或相对于彼此叙述的任何所示特征的尺寸，比例和/或其他尺寸的支持。此外，所有此类尺寸、比例和/或其他尺度理解为在任一方向上从0-100％变化，因此为陈述了此类值的权利要求或者可由此类值形成的任何和所有范围或子范围提供支持。
权利要求中所陈述的术语应当通过参考广泛使用的一般词典和/或相关技术词典中的相关条目，本领域技术人员通常理解的含义等来确定它们的普通和惯用含义，并且要理解的是，权利要求书的术语具有这些来源中的任何一个或其组合所赋予的最广泛的含义(例如，两个或多个相关的词典条目应该被组合以提供条目组合的最广泛含义等)，仅受以下例外的约束：(a)如果一个术语的使用方式比其普通和习惯含义更广泛，则该术语应赋予其普通和习惯含义加上额外的扩展含义，或(b)如果术语已明确定义通过如下方式进行了陈述具有不同含义，所述术语是如本文件中使用的术语应该表示或类似语言(例如，“这个术语的意思是”，“这个术语定义为”、“出于本公开内容的目的，这个术语应该表示”等)。对具体例子的引用，使用“即”，使用用语“技术”等并不意味着引用例外(b)或以其他方式限制所述权利要求术语的范围。除了适用例外情况(b)的情况外，本文件中所含的任何内容均不应视为放弃权利要求或对权利要求范围的否认。
除非另外定义，否则，本文中所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有本文技术所属领域普通技术人员通常所理解的同样含义。还会理解的是，术语(例如常用字典中定义的那些)应当理解为与其在本申请和相关领域中的定义一致，并且除非本文中有另外的定义，否则不应理解为理想化或者完全形式化的含义。虽然下文没有明确定义，但是此类术语应该根据它们的常用含义进行解读。
另外，对于按照马库什群(Markush group)描述本公开内容的特征或方面的情况，本领域技术人员将会认识到，本公开内容还可由此按照所述马库什群中的任意单独成员或者成员的子群描述。
除非上下文另有明确表述，否则旨在认为本文所述的本文技术的各种特征可以以任意组合使用。此外，在某些实施方式中，本公开内容还考虑了可以排除或者省略本文所述的任意特征或者特征组合。解释来说，如果说明书陈述了联合体包括组分A、B和C，那么它具体地旨在认为A、B或C中的任意或其组合可以被省略或者单独放弃或其任意组合。
除非另有明显说明，否则所有具体的实施方式、特征和术语旨在同时包括所陈述的实施方式、特征或术语及其生物等价性质。
本文所涉及或者引用的所有专利、专利申请、临时申请和公开物它们的全文都通过引用结合如本文，包括所有的附图和表格，所结合的程度是它们没有与本说明书的教导不一致。
Claims (19)
1.一种经热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物，其包含晶相和玻璃相，其中：
这两个相形成这样的体系，其中，体系的热膨胀曲线具有从450℃至600℃的范围内的拐点温度发散出去的两个不同区段；
其中，玻璃陶瓷低于和高于拐点的热膨胀系数之间的差异是4ppm/℃至10ppm/℃；以及
其中，以氧化物的摩尔％计，玻璃陶瓷组合物的前体玻璃包含：
1)65％至75％SiO2；
8％至13％Al2O3；
3％至13％Li2O；
0.02％至5％B2O3；
0.5％至2％K2O；
0％至2％BaO；和
2％至6％RO2，其中，RO2由1％至4％TiO2、0％至2％ZrO2和0％至1％SnO2构成；或者
2)55％至65％SiO2；
13％至19％Al2O3；
0％至4％Li2O；
12％至17％B2O3；
1％至4％K2O；和
2％至8％MgO；或者
3)40％至55％SiO2；
12％至20％Al2O3；
10％至18％MgO；
4％至8％F；
5％至10％B2O3；
0％至2％BaO；
0％至2％ZrO2；和
0％至16％R2O，其中，R2O由5％至13％K2O、0％至2％Li2O和0％至2％Na2O构成。
2.如权利要求1所述的经热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物，其中，玻璃陶瓷低于拐点的热膨胀系数是1ppm/℃至10ppm/℃。
3.如权利要求1所述的经热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物，其中，玻璃陶瓷高于拐点的热膨胀系数是6ppm/℃至20ppm/℃。
4.如权利要求1所述的经热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物，其杨氏模量是70GPa至110GPa。
5.如权利要求1所述的经热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物，其中，组合物的晶相包括选自下组的主导晶相：多铝红柱石、氟金云母和β-锂辉石固溶体。
6.一种对包含晶相和残留玻璃相的玻璃陶瓷组合物进行热回火的方法，该方法包括：
将玻璃陶瓷组合物加热到残留玻璃相的退火点与软化点之间的温度以产生经加热的玻璃陶瓷组合物；以及
通过使其与猝冷介质进行接触，将经加热的玻璃陶瓷组合物快速冷却到250℃至-40℃的温度，从而提供经热回火的玻璃陶瓷，
其中，以氧化物的摩尔％计，玻璃陶瓷组合物的前体玻璃包含：
1)65％至75％SiO2；
8％至13％Al2O3；
3％至13％Li2O；
0.02％至5％B2O3；
0.5％至2％K2O；
0％至2％BaO；和
2％至6％RO2，其中，RO2由1％至4％TiO2、0％至2％ZrO2和0％至1％SnO2构成；或者
2)55％至65％SiO2；
13％至19％Al2O3；
0％至4％Li2O；
12％至17％B2O3；
1％至4％K2O；和
2％至8％MgO；或者
3)40％至55％SiO2；
12％至20％Al2O3；
10％至18％MgO；
4％至8％F；
5％至10％B2O3；
0％至2％BaO；
0％至2％ZrO2；和
0％至16％R2O，其中，R2O由5％至13％K2O、0％至2％Li2O和0％至2％Na2O构成。
7.如权利要求6所述的方法，其中，对经加热的玻璃陶瓷组合物进行冷却从而在玻璃陶瓷组合物的外表面与玻璃组合物的中心之间产生至少200℃的温差。
8.如权利要求6所述的方法，其中，猝冷介质选自下组：植物油、水、二醇类和液氮，或其组合。
9.如权利要求8所述的方法，其中，植物油选择下组：花生油、菜籽油、大豆油、玉米油、橄榄油、葵花油、红花油、棉籽油，及其组合。
10.如权利要求9所述的方法，其中，葵花油包括高油酸葵花油。
11.如权利要求6所述的方法，其中，在其与经加热的玻璃陶瓷接触之前，猝冷介质维持在10℃至50℃的温度。
12.如权利要求6所述的方法，其中，玻璃组合物加热到750℃至950℃的温度持续6分钟至4小时的时间范围，以产生经加热的玻璃陶瓷组合物。
13.如权利要求6所述的方法，其还包括对经热回火的玻璃陶瓷进行离子交换过程，从而在玻璃陶瓷的外表面区域中产生了除了通过热回火产生的压缩应力之外的压缩应力层。
14.一种对包含晶相和残留玻璃相的玻璃陶瓷组合物进行热回火的方法，该方法包括：
将玻璃陶瓷组合物加热到700°至1000℃的温度以产生经加热的玻璃陶瓷组合物；以及
通过使其与猝冷介质进行接触，将经加热的玻璃陶瓷组合物快速冷却到250℃至-40℃的温度，从而提供经热回火的玻璃陶瓷，
其中，以氧化物的摩尔％计，玻璃陶瓷组合物的前体玻璃包含：
1)65％至75％SiO2；
8％至13％Al2O3；
3％至13％Li2O；
0.02％至5％B2O3；
0.5％至2％K2O；
0％至2％BaO；和
2％至6％RO2，其中，RO2由1％至4％TiO2、0％至2％ZrO2和0％至1％SnO2构成；或者
2)55％至65％SiO2；
13％至19％Al2O3；
0％至4％Li2O；
12％至17％B2O3；
1％至4％K2O；和
2％至8％MgO；或者
3)40％至55％SiO2；
12％至20％Al2O3；
10％至18％MgO；
4％至8％F；
5％至10％B2O3；
0％至2％BaO；
0％至2％ZrO2；和
0％至16％R2O，其中，R2O由5％至13％K2O、0％至2％Li2O和0％至2％Na2O构成。
15.如权利要求6-14中任一项所述的方法，其中，玻璃陶瓷组合物是具有厚度为1mm至5mm的玻璃板。
16.一种制品，其包括如权利要求1至5中任一项所述的经热回火的铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物。
17.如权利要求16所述的制品，其包括表面且在玻璃陶瓷的表面处具有大于60MPa的压缩应力。
18.如权利要求17所述的制品，其在玻璃陶瓷表面处的压缩应力是60MPa至330MPa。
19.如权利要求16所述的制品，其包括：电子装置、汽车装置、建筑装置或者电器装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202062986069P | 2020-03-06 | 2020-03-06 | |
| US62/986,069 | 2020-03-06 | ||
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