CN115996896A - 具有高中心张力能力的玻璃组合物 - Google Patents
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Abstract
提供能够进行离子交换以产生高中心张力值的玻璃组合物。玻璃组合物包括SiO2、Li2O、及CaO。亦提供藉由对由玻璃组合物所形成的玻璃基基材进行离子交换而形成的玻璃基制品。玻璃基制品的特征在于大于或等于150MPa的最大中心张力，可以藉由在包含钠的熔融盐浴中进行离子交换来实现此最大中心张力值。玻璃基制品可以用于消费性电子装置。
Description
背景
本申请要求2020年6月30日提交的系列号为63/046,482的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其全部结合入本文。
技术领域
本说明书一般涉及适合用作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电子装置的覆盖玻璃的铝硅酸盐玻璃。
背景技术
可携式装置(例如，智能电话、平板电脑、可携式媒体播放器、个人电脑、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，而可能在碰撞硬表面之后损伤。在许多这些装置中，覆盖玻璃系作为显示器外罩，并且可以包含触摸功能，而在覆盖玻璃损伤时，装置的使用受到负面影响。
当相关的可携式装置掉落于硬表面上时，覆盖玻璃存在二种主要的失效模式。模式之一者为挠曲失效，这是由于当装置受到与硬表面冲击的动态负载时的玻璃的折曲而造成。另一模式为尖锐接触失效，这是由于玻璃表面的损伤引入而造成。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失效位置，裂纹可能从此产生及传播。
藉由离子交换技术可以使玻璃更耐弯曲失效，离子交换技术涉及在玻璃表面中引起压缩应力。然而，经离子交换的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失效的抵抗力。解决方案遍及从覆盖玻璃上的涂层，到防止当装置掉落在坚硬表面上时覆盖玻璃直接撞击坚硬表面的边框。然而，由于美学与功能要求的限制，很难完全防止覆盖玻璃撞击坚硬表面。
可携式装置亦期望为尽可能薄。因此，除了强度之外，亦期望在可携式装置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，亦期望玻璃具有允许通过能够制造薄玻璃制品(例如，薄玻璃片材)的过程而形成的机械特性。
因此，需要一种可以强化(例如，藉由离子交换)的玻璃，并且该玻璃具有允许成为薄玻璃制品的机械性质。
发明内容
根据方面(1)，提供了一种玻璃基制品。该玻璃基制品包括：从表面延伸至压缩深度的压缩应力区域；大于或等于150MPa的最大中心张力；玻璃基制品的中心处的组合物，包含：大于或等于30摩尔％的SiO2；大于或等于10摩尔％至小于或等于25摩尔％的Li2O；大于或等于0摩尔％至小于或等于17摩尔％的CaO；大于或等于0摩尔％至小于或等于3摩尔％的K2O；以及大于或等于0摩尔％至小于或等于14摩尔％的B2O3。
根据方面(2)，提供方面(1)的玻璃基制品，其中在中心处的组合物包含大于或等于0摩尔％至小于或等于11摩尔％的B2O3。
根据方面(3)，提供方面(1)或(2)的玻璃基制品，其中在中心处的组合物包含下列至少一者：小于或等于57.5摩尔％的SiO2；大于或等于1摩尔％的SrO；以及大于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的B2O3。
根据方面(4)，提供方面(1)至(3)中之任一者的玻璃基制品，其中在中心处的组合物的特征在于：SiO2+B2O3+Al2O3+CaO+SrO+Li2O+Na2O+K2O大于或等于99.7摩尔％。
根据方面(5)，提供方面(1)至(4)中之任一者的玻璃基制品，其中最大中心张力大于或等于200MPa。
根据方面(6)，提供方面(1)至(5)中之任一者的玻璃基制品，其中最大中心张力大于或等于300MPa。
根据方面(7)，提供方面(1)至(6)中之任一者的玻璃基制品，包含大于或等于500MPa的压缩应力。
根据方面(8)，提供方面(1)至(7)中之任一者的玻璃基制品，其中压缩深度大于或等于0.15t，其中t为玻璃基制品的厚度。
根据方面(9)，提供方面(1)至(8)中之任一者的玻璃基制品，包含拋物线应力分布曲线。
根据方面(10)，提供一种消费性电子产品。消费性电子产品包括：包含前表面、后表面、及侧表面的壳体；电学部件，其至少部分位于壳体内，电学部件包含控制器、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；其中壳体与外罩中的至少一者的至少一部分包含方面(1)至(9)中的任一者的玻璃基制品。
根据方面(11)，提供一种方法。该方法包括：将玻璃基基材与离子交换盐接触，以形成玻璃基制品；其中：玻璃基制品包含从表面延伸至压缩深度的压缩应力区域，以及大于或等于150MPa的最大中心张力；离子交换盐包含钠；以及玻璃基基材包含：大于或等于30摩尔％的SiO2；大于或等于10摩尔％至小于或等于25摩尔％的Li2O；大于或等于0摩尔％至小于或等于17摩尔％的CaO；大于或等于0摩尔％至小于或等于3摩尔％的K2O；以及大于或等于0摩尔％至小于或等于14摩尔％的B2O3。
根据方面(12)，提供方面(11)的方法，其中玻璃基基材包含大于或等于0摩尔％至小于或等于11摩尔％的B2O3。
根据方面(13)，提供方面(11)或(12)的方法，其中玻璃基基材包含下列至少一者：小于或等于57.5摩尔％的SiO2；大于或等于1摩尔％的SrO；以及大于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的B2O3。
根据方面(14)，提供方面(11)至(13)中之任一者的方法，其中玻璃基基材的特征在于：SiO2+B2O3+Al2O3+CaO+SrO+Li2O+Na2O+K2O大于或等于99.7摩尔％。
根据方面(15)，提供方面(11)至(14)中之任一者的方法，其中最大中心张力大于或等于200MPa。
根据方面(16)，提供方面(11)至(15)中之任一者的方法，其中最大中心张力大于或等于300MPa。
根据方面(17)，提供方面(11)至(16)中之任一者的方法，其中压缩应力区域包含大于或等于500MPa的压缩应力。
根据方面(18)，提供方面(11)至(17)中之任一者的方法，其中压缩深度大于或等于0.15t，其中t系为玻璃基制品的厚度。
根据方面(19)，提供方面(11)至(18)中之任一者的方法，其中玻璃基制品包含拋物线应力分布曲线。
根据方面(20)，提供方面(11)至(19)中之任一者的方法，其中离子交换盐包含NaNO3。
根据方面(21)，提供方面(11)至(20)中之任一者的方法，其中离子交换盐包含100重量％的NaNO3。
根据方面(22)，提供方面(11)至(20)中之任一者的方法，其中离子交换盐为在大于或等于380℃至小于或等于480℃的温度下的熔融盐浴。
根据方面(23)，提供方面(11)至(21)中之任一者的方法，其中所述接触持续小于或等于16小时的时间段。
根据方面(24)，提供一种玻璃。该玻璃包括：大于或等于30摩尔％的SiO2；大于或等于10摩尔％至小于或等于25摩尔％的Li2O；大于或等于0.5摩尔％至小于或等于17摩尔％的CaO；大于或等于0摩尔％至小于或等于3摩尔％的K2O；大于或等于0摩尔％至小于或等于11摩尔％的B2O3；以及下列至少一者：小于或等于57.5摩尔％的SiO2；大于或等于1摩尔％的SrO；以及大于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的B2O3；其中SiO2+B2O3+Al2O3+CaO+SrO+Li2O+Na2O+K2O大于或等于99.7摩尔％。
根据方面(25)，提供方面(24)的玻璃，包含小于或等于57.5摩尔％的SiO2。
根据方面(26)，提供方面(24)或(25)的玻璃，包含大于或等于1摩尔％的SrO。
根据方面(27)，提供方面(24)至(26)中之任一者的玻璃，包含大于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的B2O3。
根据方面(28)，提供方面(24)至(27)中之任一者的玻璃，包含大于或等于43摩尔％至小于或等于65摩尔％的SiO2。
根据方面(29)，提供方面(24)至(28)中之任一者的玻璃，包含大于或等于15摩尔％至小于或等于26摩尔％的Al2O3。
根据方面(30)，提供方面(24)至(29)中之任一者的玻璃，包含大于或等于0摩尔％至小于或等于14摩尔％的MgO。
根据方面(31)，提供方面(24)至(30)中之任一者的玻璃，包含大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％的SrO。
根据方面(32)，提供方面(24)至(31)中之任一者的玻璃，包含大于或等于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的BaO。
根据方面(33)，提供方面(24)至(32)中之任一者的玻璃，包含大于或等于10摩尔％至小于或等于24摩尔％的Li2O。
根据方面(34)，提供方面(24)至(33)中之任一者的玻璃，包含大于或等于0.5摩尔％至小于或等于9摩尔％的Na2O。
根据方面(35)，提供方面(24)至(34)中之任一者的玻璃，包含大于或等于0摩尔％至小于或等于1摩尔％的K2O。
根据方面(36)，提供方面(24)至(35)中之任一者的玻璃，包含大于或等于0摩尔％至小于或等于1摩尔％的TiO2。
根据方面(37)，提供方面(24)至(36)中之任一者的玻璃，其中玻璃具有大于或等于0.75MPa√m的断裂韧性。
根据方面(38)，提供方面(24)至(37)中之任一者的玻璃，其中玻璃具有大于或等于80GPa的杨氏模量。
根据方面(39)，提供方面(24)至(38)中之任一者的玻璃，其中当在100重量％的NaNO3熔融盐浴中进行小于或等于16小时的时间段的离子交换时，玻璃呈现大于或等于150MPa的最大中心张力。
在以下的具体实施方式中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的各个实施方式而被认识。
应理解，前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各个实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各个实施方式，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
图1示意性图示了根据本文公开和所述的实施方式的在其表面上具有压缩应力层的玻璃的截面；
图2A为包含本文所公开的任何玻璃制品的示例性电子装置的平面图；以及
图2B为图2A的示例性电子装置的透视图。
具体实施方式
现在将详细参照根据各种实施方式的锂铝硅酸盐玻璃。锂铝硅酸盐玻璃具有良好的可离子交换性，并且已经使用化学强化方法在锂铝硅酸盐玻璃中取得高强度及高韧性。将Al2O3替换到硅酸盐玻璃网络中增加了离子交换期间的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，这些形状增加了玻璃制品的掉落性能、强度、韧性、及其他属性。
因此，具有良好物理性质、化学耐久性、及可离子交换性的锂铝硅酸盐玻璃已作为覆盖玻璃而引起注意。特别地，本文提供了具有经离子交换至高中心张力值的能力的含锂铝硅酸盐玻璃。覆盖玻璃的常见失效模式为掉落至粗糙表面上，当掉落至粗糙表面上时，经离子交换的玻璃制品中的储存能量的量与抗断裂性呈现正相关。储存能量的量的特征可以在于经离子交换的玻璃制品的最大中心张力(CT)值，其中较高的CT值表示较高的储存能量的量。在高储存能量及CT值下，玻璃制品可能变得易碎。然而，若易碎行为被适当地控制而使得不会对使用者构成风险，则可以生产具有高CT值及改善的机械性能的玻璃制品。本文所述的玻璃组合物能够形成具有高CT值及储存能量的经离子交换的玻璃制品，其呈现高度易碎行为及改善的机械性能。本文所述的玻璃制品的大于或等于150MPa的高CT值允许玻璃制品在反复掉落与粗糙表面上掉落中表现优于具有较低CT值的现有玻璃制品，同时呈现类似的光滑表面掉落性能。
本文所述的玻璃组合物的实施方式中，成分组分(例如，SiO2、Al2O3、Li2O等)的浓度除非另有规定，否则是在氧化物的基础上以摩尔百分比(摩尔％)给出。下面分别讨论根据实施方式的锂铝硅酸盐玻璃组合物的组分。应理解，一种组分的各种所述范围中的任一者可以与任一其他组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”包括二个有效数字，数字“1.00”包括三个有效数字。
本文所使用的“玻璃基材”系指称未经离子交换的玻璃片。类似地，“玻璃制品”系指称经离子交换并藉由使玻璃基材经受离子交换过程而形成的玻璃片。“玻璃基基材”及“玻璃基制品”是相应定义，并包括玻璃基材及玻璃制品以及完全或部分由玻璃制成的基材及制品(例如，包括表面涂层的玻璃基材)。尽管为了方便起见，本文中通常指称玻璃基材及玻璃制品，但是玻璃基材及玻璃制品的描述应理解为同样适用于玻璃基基材及玻璃基制品。
本文公开了在适当条件下进行离子交换时呈现高中心张力能力的锂铝硅酸盐玻璃组合物。
在本文公开的碱金属铝硅酸盐玻璃组合物的实施方式中，SiO2为最大成分，因此，SiO2为玻璃组合物所形成的玻璃网络的主要成分。纯SiO2具有相对较低的CTE，并且不含碱。但是，纯SiO2具有高熔点。因此，如果玻璃组合物中的SiO2的浓度太高，则玻璃组合物的可形成性可能降低，因为较高浓度的SiO2会增加玻璃熔融的难度，进而不利地影响玻璃的可成形性。在实施方式中，玻璃组合物所包含的SiO2的量大于或等于30.0摩尔％，例如，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％、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55.0摩尔％、大于或等于56.0摩尔％、或大于或等于57.0摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物所包含的SiO2的量小于或等于57.5摩尔％，例如，小于或等于57.0摩尔％、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％、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％、或小于或等于31.0摩尔％。应理解，在实施方式中，上述范围中之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30.0摩尔％至小于或等于57.5摩尔％，例如，大于或等于31.0摩尔％至小于或等于57.0摩尔％、大于或等于32.0摩尔％至小于或等于56.0摩尔％、大于或等于33.0摩尔％至小于或等于55.0摩尔％、大于或等于34.0摩尔％至小于或等于54.0摩尔％、大于或等于35.0摩尔％至小于或等于53.0摩尔％、大于或等于36.0摩尔％至小于或等于52.0摩尔％、大于或等于37.0摩尔％至小于或等于51.0摩尔％、大于或等于38.0摩尔％至小于或等于50.0摩尔％、大于或等于39.0摩尔％至小于或等于49.0摩尔％、大于或等于40.0摩尔％至小于或等于48.0摩尔％、大于或等于41.0摩尔％至小于或等于47.0摩尔％、大于或等于42.0摩尔％至小于或等于46.0摩尔％、大于或等于43.0摩尔％至小于或等于45.0摩尔％、大于或等于43.0摩尔％至小于或等于44.0摩尔％、大于或等于43.0摩尔％至小于或等于65.0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由于玻璃组合物所形成的玻璃熔体中的四面体配位而可以增加玻璃组合物的粘度，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，由此增强液相线粘度并改善玻璃组合物与某些成形过程的相容性。在玻璃组合物中包括Al2O3能够实现高断裂韧性值，并增加由离子交换所赋予的应力的量。在实施方式中，玻璃组合物所包含的Al2O3的量系大于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％、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Al2O3的量小于或等于26摩尔％，例如，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％、小于或等于至16.0摩尔％、或小于或等于15.5摩尔％。应理解，在实施方式中，上述范围中之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的量大于15摩尔％至小于或等于32摩尔％，例如，大于或等于15.0摩尔％至小于或等于26.0摩尔％、大于或等于15.5摩尔％至小于或等于25.5摩尔％、大于或等于16.0摩尔％至小于或等于25.0摩尔％、大于或等于16.5摩尔％至小于或等于24.5摩尔％、大于或等于17.0摩尔％至小于或等于24.0摩尔％、大于或等于17.5摩尔％至小于或等于23.5摩尔％、大于或等于18.0摩尔％至小于或等于23.0摩尔％、大于或等于18.5摩尔％至小于或等于22.5摩尔％、大于或等于19.0摩尔％至小于或等于22.0摩尔％，大于或等于19.5摩尔％至小于或等于21.5摩尔％、大于或等于20.0摩尔％至小于或等于21.0摩尔％、大于或等于20.5摩尔％至小于或等于21.0摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。
类似于SiO2及Al2O3，可以将B2O3添加至玻璃组合物，以作为网络形成剂，而藉此改善玻璃组合物的玻璃形成范围及可制造性(经由液相减少)。在玻璃组合物中包括B2O3能够实现高断裂韧性值。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0摩尔％，例如，大于0摩尔％、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％、大于或等于至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％、大于或等于至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％、或大于或等于13.5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14.0摩尔％，例如，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％、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，上述范围中之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0摩尔％至小于或等于14.0摩尔％，例如，大于0摩尔％至小于或等于13.5摩尔％、大于或等于0.5摩尔％至小于或等于13.0摩尔％、大于或等于1.0摩尔％至小于或等于12.5摩尔％、大于或等于1.5摩尔％至小于或等于12.0摩尔％、大于或等于2.0摩尔％至小于或等于11.5摩尔％、大于或等于2.5摩尔％至小于或等于11.0摩尔％、大于或等于3.0摩尔％至小于或等于10.5摩尔％、大于或等于3.5摩尔％至小于或等于10.0摩尔％、大于或等于4.0摩尔％至小于或等于9.5摩尔％、大于或等于4.5摩尔％至小于或等于9.0摩尔％、大于或等于5.0摩尔％至小于或等于8.5摩尔％、大于或等于5.5摩尔％至小于或等于8.0摩尔％、大于或等于6.0摩尔％至小于或等于7.5摩尔％、大于或等于6.5摩尔％至小于或等于7.0摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于11.0摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。在实施方式中，玻璃组合物所包含的B2O3的量可以大于0摩尔％至小于或等于5摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物可以基本上不包含B2O3，或不包含B2O3。
将Li2O包括在玻璃组合物中允许更好地控制离子交换过程，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的存在亦允许形成具有拋物线形状的应力分布曲线。在实施方式中，玻璃组合物所包含的Li2O的量大于或等于10.0摩尔％，例如，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％、或大于或等于24.5摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物所包含的Li2O的量小于或等于25.0摩尔％，例如，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％、或小于或等于4.5摩尔％。应理解，在实施方式中，上述范围中之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10.0摩尔％至小于或等于25.0摩尔％，例如，大于或等于10.5摩尔％至小于或等于24.5摩尔％、大于或等于11.0摩尔％至小于或等于24.0摩尔％、大于或等于11.5摩尔％至小于或等于23.5摩尔％、大于或等于12.0摩尔％至小于或等于23.0摩尔％、大于或等于12.5摩尔％至小于或等于22.5摩尔％、大于或等于13.0摩尔％至小于或等于22.0摩尔％、大于或等于13.5摩尔％至小于或等于21.5摩尔％、大于或等于14.0摩尔％至小于或等于21.0摩尔％、大于或等于14.5摩尔％至小于或等于20.5摩尔％、大于或等于15.0摩尔％至小于或等于20.0摩尔％、大于或等于15.5摩尔％至小于或等于19.5摩尔％、大于或等于16.0摩尔％至小于或等于19.0摩尔％、大于或等于16.5摩尔％至小于或等于18.5摩尔％、大于或等于17.0摩尔％至小于或等于18.0摩尔％、大于或等于17.0摩尔％至小于或等于17.5摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。
根据实施方式，玻璃组合物亦可以包括Na2O。Na2O有助于玻璃组合物的可离子交换能力，亦改善玻璃组合物的可成形性，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亦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，玻璃组合物所包含的Na2O的量大于或等于0摩尔％，例如，大于0摩尔％、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％、或大于或等于8.5摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物所包含的Na2O的量小于或等于9.0摩尔％，例如，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，上述范围中之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0摩尔％至小于或等于9.0摩尔％，例如，大于0摩尔％至小于或等于9.0摩尔％、大于或等于0.5摩尔％至小于或等于9.0摩尔％、大于或等于1.0摩尔％％至小于或等于8.5摩尔％、大于或等于1.5摩尔％至小于或等于8.0摩尔％、大于或等于2.0摩尔％至小于或等于7.5摩尔％、大于或等于2.5摩尔％至小于或等于7.0摩尔％、大于或等于3.0摩尔％至小于或等于6.5摩尔％、大于或等于3.5摩尔％至小于或等于6.0摩尔％、大于或等于4.0摩尔％至小于或等于5.5摩尔％、大于或等于4.5摩尔％至小于或等于5.0摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。
类似于Na2O，K2O亦促进离子交换，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，玻璃组合物所包含的K2O的量可以小于或等于3.0摩尔％，例如，小于或等于2.9摩尔％、小于或等于2.8摩尔％、小于或等于2.7摩尔％、小于或等于2.6摩尔％、小于或等于2.5摩尔％、小于或等于2.4摩尔％、小于或等于2.3摩尔％、小于或等于2.2摩尔％、小于或等于2.1摩尔％、小于或等于2.0摩尔％、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％、小于或等于0.4摩尔％、小于或等于0.3摩尔％、小于或等于0.2摩尔％、或小于或等于0.1摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物所包含的K2O的量可以大于或等于0摩尔％，例如，大于0摩尔％、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％、大于或等于0.4摩尔％、大于或等于0.5摩尔％、大于或等于0.6摩尔％、大于或等于0.7摩尔％、大于或等于0.8摩尔％、大于或等于0.9摩尔％、大于或等于1.0摩尔％、大于或等于1.1摩尔％、大于或等于1.2摩尔％、大于或等于1.3摩尔％、大于或等于1.4摩尔％、大于或等于1.5摩尔％、大于或等于1.6摩尔％、大于或等于1.7摩尔％、大于或等于1.8摩尔％、大于或等于1.9摩尔％、大于或等于2.0摩尔％、大于或等于2.1摩尔％、大于或等于2.2摩尔％、大于或等于2.3摩尔％、大于或等于2.4摩尔％、大于或等于2.5摩尔％、大于或等于2.6摩尔％、大于或等于2.7摩尔％、大于或等于2.8摩尔％、或大于或等于2.9摩尔％。应理解，在实施方式中，上述范围中之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K2O的量大于或等于0摩尔％至小于或等于3.0摩尔％，例如，大于或等于0摩尔％至小于或等于1.0摩尔％、大于或等于0.1摩尔％至小于或等于2.9摩尔％、大于或等于0.2摩尔％至小于或等于2.8摩尔％、大于或等于0.3摩尔％至小于或等于2.7摩尔％、大于或等于0.4摩尔％至小于或等于2.6摩尔％、大于或等于0.5摩尔％至小于或等于2.5摩尔％、大于或等于0.6摩尔％至小于或等于2.4摩尔％、大于或等于0.7摩尔％至小于或等于2.3摩尔％、大于或等于0.8摩尔％至小于或等于2.2摩尔％、大于或等于0.9摩尔％至小于或等于2.1摩尔％、大于或等于1.0摩尔％至小于或等于2.0摩尔％、大于或等于1.1摩尔％至小于或等于1.9摩尔％、大于或等于1.2摩尔％至小于或等于1.8摩尔％、大于或等于1.3摩尔％至小于或等于1.7摩尔％、大于或等于1.4摩尔％至小于或等于1.6摩尔％、大于或等于1.5摩尔％至小于或等于1.6摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。
玻璃可以包括镁。MgO的包括降低玻璃的粘度，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亦改善玻璃组合物的应变点及杨氏模量，并且改善玻璃的通过离子交换实现高压缩应力的能力。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。在实施方式中，玻璃组合物所包含的MgO的量大于或等于0摩尔％，例如，大于0摩尔％、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％、或大于或等于13.5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14摩尔％，例如，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％、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，上述范围中之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0摩尔％至小于或等于14摩尔％，例如，大于0摩尔％至小于或等于14.0摩尔％、大于或等于0.5摩尔％至小于或等于13.5摩尔％、大于或等于1.0摩尔％至小于或等于13.0摩尔％、大于或等于1.5摩尔％至小于或等于12.5摩尔％、大于或等于2.0摩尔％至小于或等于12.0摩尔％、大于或等于2.5摩尔％至小于或等于11.5摩尔％、大于或等于3.0摩尔％至小于或等于11.0摩尔％、大于或等于3.5摩尔％至小于或等于10.5摩尔％、大于或等于4.0摩尔％至小于或等于10.0摩尔％、大于或等于4.5摩尔％至小于或等于9.5摩尔％、大于或等于5.0摩尔％至小于或等于9.0摩尔％、大于或等于5.5摩尔％至小于或等于8.5摩尔％、大于或等于6.0摩尔％至小于或等于8.0摩尔％、大于或等于6.5摩尔％至小于或等于7.5摩尔％、大于或等于7.0摩尔％至小于或等于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MgO，或不包含MgO。
玻璃组合物可以包括CaO。CaO的包括降低玻璃的粘度，而增强成形性、应变点、及杨氏模量，并且改善玻璃的通过离子交换实现高压缩应力的能力。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，玻璃组合物所包含的CaO的量大于或等于0摩尔％，例如，大于0摩尔％、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％、大于或等于15.5摩尔％、大于或等于16.0摩尔％、或大于或等于16.5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16.0摩尔％，例如，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，上述范围中之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摩尔％至小于或等于16.0摩尔％，例如，大于0摩尔％至小于或等于15.5摩尔％、大于或等于0.5摩尔％至小于或等于15.0摩尔％、大于或等于1.0摩尔％至小于或等于14.5摩尔％、大于或等于1.5摩尔％至小于或等于14.0摩尔％、大于或等于2.0摩尔％至小于或等于13.5摩尔％、大于或等于2.5摩尔％至小于或等于13.0摩尔％、大于或等于3.0摩尔％至小于或等于12.5摩尔％、大于或等于3.5摩尔％至小于或等于12.0摩尔％、大于或等于4.0摩尔％至小于或等于11.5摩尔％、大于或等于4.5摩尔％至小于或等于11.0摩尔％、大于或等于5.0摩尔％至小于或等于10.5摩尔％、大于或等于5.5摩尔％至小于或等于10.0摩尔％、大于或等于6.0摩尔％至小于或等于9.5摩尔％、大于或等于6.5摩尔％至小于或等于9.0摩尔％、大于或等于7.0摩尔％至小于或等于8.5摩尔％、大于或等于7.5摩尔％至小于或等于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CaO，或不包含CaO。
玻璃组合物可以包括SrO。SrO的包括降低玻璃的粘度，而增强成形性、应变点、及杨氏模量，并且改善玻璃的通过过离子交换实现高压缩应力的能力。然而，当在玻璃组合物中添加过多的SrO时，玻璃组合物的密度及CTE增加。在实施方式中，玻璃组合物所包含的SrO的量大于或等于0摩尔％，例如，大于0摩尔％、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％、或大于或等于9.5摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物所包含的SrO的量小于或等于10.0摩尔％，例如，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8.5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，上述范围中之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SrO的量大于或等于0摩尔％至小于或等于10.0摩尔％，例如，大于0摩尔％至小于或等于9.5摩尔％、大于或等于0.5摩尔％至小于或等于9.0摩尔％、大于或等于1.0摩尔％至小于或等于8.5摩尔％、大于或等于1.5摩尔％至小于或等于8.0摩尔％、大于或等于2.0摩尔％至小于或等于7.5摩尔％、大于或等于2.5摩尔％至小于或等于7.0摩尔％、大于或等于3.0摩尔％至小于或等于6.5摩尔％、大于或等于3.5摩尔％至小于或等于6.0摩尔％、大于或等于4.0摩尔％至小于或等于5.5摩尔％、大于或等于4.5摩尔％至小于或等于5.0摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围。在实施方式中，玻璃组合物所包含的SrO的量大于或等于1摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物可以基本上不包含SrO，或不包含SrO。
玻璃组合物可以包括BaO。BaO的包括降低玻璃的粘度，而增强成形性、应变点、及杨氏模量，并且改善玻璃的通过离子交换实现高压缩应力的能力。然而，当在玻璃组合物中添加过多的BaO时，玻璃组合物的密度及CTE增加。在实施方式中，玻璃组合物所包含的BaO的量大于或等于0摩尔％，例如，大于0摩尔％、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％、或大于或等于4.5摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物所包含的BaO的量小于或等于5.0摩尔％，例如，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，上述范围中之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BaO的量大于或等于0摩尔％至小于或等于5.0摩尔％，例如，大于0摩尔％至小于或等于4.5摩尔％、大于或等于0.5摩尔％至小于或等于4.0摩尔％、大于或等于1.0摩尔％至小于或等于3.5摩尔％、大于或等于1.5摩尔％至小于或等于3.0摩尔％、大于或等于2.0摩尔％至小于或等于2.5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BaO，或不包含BaO。
玻璃组合物可以包括TiO2。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”意指组分不作为批料的组分添加，然而该组分可以作为污染物以非常少的量存在于最终玻璃中，例如，小于0.01摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物所包括的TiO2的量大于或等于0摩尔％至小于或等于1.0摩尔％，例如，大于0摩尔％至小于或等于0.9摩尔％、大于或等于0.1摩尔％至小于或等于0.8摩尔％、大于或等于0.2摩尔％至小于或等于0.7摩尔％、大于或等于0.3摩尔％至小于或等于0.6摩尔％、大于或等于0.4摩尔％至小于或等于0.5摩尔％，以及前述值之间的所有范围及子范围)。在玻璃组合物中包括太多TiO2可能导致玻璃容易失透及/或呈现不期望的颜色。
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性能，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性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，玻璃组合物可以可任选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％至小于或等于0.2摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于0.1摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于0.05摩尔％、大于或等于0.1摩尔％至小于或等于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及锑中之一或二者。在其他实施方式中，玻璃组合物可以不包含砷及锑中之一或二者。
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，亦可能在本文所述的玻璃组合物中检测到铁。
除了上述单独组分之外，根据本文所公开的实施方式的玻璃组合物的特征可以在于其中所包含的SiO2、B2O3、Al2O3、CaO、SrO、Li2O、Na2O、及K2O的总量。在实施方式中，玻璃组合物所包含的SiO2+B2O3+Al2O3+CaO+SrO+Li2O+Na2O+K2O的浓度可以大于或等于99.7摩尔％，例如，大于或等于99.8摩尔％、大于或等于99.9摩尔％、或100％。将这些组分的总量维持在所期望范围内有助于实现玻璃组合物的所期望性质。
玻璃组合物的特征可以在于呈现组成特征的组合中之一或更多者。在实施方式中，玻璃组合物的特征可以在于下列至少一者：小于或等于57.5摩尔％的量的SiO2、大于或等于1摩尔％的量的SrO、及/或大于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的量的B2O3。玻璃组合物可以包含小于或等于57.5摩尔％的量的SiO2、大于或等于1摩尔％的量的SrO、及大于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的量的B2O3。
在实施方式中，玻璃组合物包括：大于或等于30摩尔％的SiO2；大于或等于10摩尔％至小于或等于25摩尔％的Li2O；大于或等于0摩尔％至小于或等于17摩尔％的CaO；大于或等于0摩尔％至小于或等于3摩尔％的K2O；以及大于或等于0摩尔％至小于或等于14摩尔％的B2O3。
在实施方式中，玻璃组合物包括：大于或等于30摩尔％的SiO2；大于或等于10摩尔％至小于或等于25摩尔％的Li2O；大于或等于0.5摩尔％至小于或等于17摩尔％的CaO；大于或等于0摩尔％至小于或等于3摩尔％的K2O；大于或等于0摩尔％至小于或等于11摩尔％的B2O3；以及下列至少一者：小于或等于57.5摩尔％的SiO2、大于或等于1摩尔％的SrO、及大于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的B2O3，其中，SiO2+B2O3+Al2O3+CaO+SrO+Li2O+Na2O+K2O的总含量大于或等于99.7摩尔％。
现在将讨论如上公开的碱金属铝硅酸盐玻璃组合物的物理性质。如将参照实施例更详细地讨论，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组分量来实现。
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掉落效能。本文所使用的断裂韧性系指称KIC值，并且藉由V形缺口短棒方法来测量。用于测量K1C值的V形缺口短棒(CNSB)方法公开于Reddy,K.P.R.等人的“Fracture Toughness Measurement of Glass and Ceramic MaterialsUsing Chevron-Notched Specimens(使用V形缺口试样的玻璃和陶瓷材料的断裂韧度测量)”,J.Am.Ceram.Soc.(《美国陶瓷学会杂志》),71[6],C-310-C-313(1988)，但是Y*m使用R.T.等人,“Closed-Form Expressions for Crack-Mouth Displacement and StressIntensity Factors for Chevron-Notched Short Bar and Short Rod Specimens Basedon Experimental Compliance Measurements(基于实验合规性测量的V形缺口短棒和短杆试样的裂纹口位移和应力强度因子的封闭形式表达式)”NASA Technical Memorandum(NASA技术备忘录)83796,第1-30页(1992年10月)的方程5来计算。此外，KIC值在非强化玻璃样品上进行测量(例如，在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0.75MPa√m(例如，大于或等于0.76MPa√m、大于或等于0.77MPa√m、大于或等于0.78MPa√m、大于或等于0.79MPa√m、大于或等于0.80MPa√m、大于或等于0.81MPa√m、大于或等于0.82MPa√m、大于或等于0.83MPa√m、大于或等于0.84MPa√m、大于或等于0.85MPa√m、大于或等于0.86MPa√m、大于或等于0.87MPa√m、大于或等于0.88MPa√m、大于或等于0.89MPa√m、大于或等于0.90MPa√m、大于或等于0.91MPa√m、大于或等于0.92MPa√m、大于或等于0.93MPa√m、大于或等于0.94MPa√m、大于或等于0.95MPa√m、大于或等于0.96MPa√m、大于或等于0.97MPa√m、大于或等于0.98MPa√m、大于或等于0.99MPa√m、大于或等于1.0MPa√m、或更多。本文所述的玻璃组合物的高断裂韧性增加了玻璃的抗损伤性。
在实施方式中，玻璃组合物的液相线粘度小于或等于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、小于或等于500P、小于或等于450P、小于或等于400P、小于或等于350P、小于或等于300P、小于或等于250P、小于或等于200P、小于或等于150P、或小于或等于100P。在实施方式中，液相线粘度大于或等于50P，例如，大于或等于100P、大于或等于150P、大于或等于200P、大于或等于250P、大于或等于300P、大于或等于350P、大于或等于400P、大于或等于450P、大于或等于500P、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，上述范围中之任一者可以与任何其他范围组合，而使得液相线粘度系大于或等于50P至小于或等于1000P，例如，大于或等于100P至小于或等于950P、大于或等于150P至小于或等于900P、大于或等于200P至小于或等于850P、大于或等于250P至小于或等于800P、大于或等于300P至小于或等于750P、大于或等于350p至小于或等于700P、大于或等于400p至小于或等于650P、大于或等于450P至小于或等于600P、大于或等于500P至小于或等于550P，以及前述值之间的所有范围及子范围。液相线粘度系藉由以下方法确定。首先，根据ASTM C829-81(2015)的标题为“Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature ofGlass by the Gradient Furnace Method”(通过梯度炉方法测量玻璃的液相线温度的标准作法)测量玻璃的液相线温度。接下来，根据ASTM C965-96(2012)的标题为“StandardPractice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point”(测量高于软化点的玻璃粘度的标准作法)测量液相线温度下的玻璃的粘度。
在实施方式中，玻璃组合物的杨氏模量(E)可以大于或等于80GPa至小于或等于100GPa，例如，大于或等于81GPa至小于或等于99GPa、大于或等于82GPa至小于或等于98GPa、大于或等于83GPa至小于或等于97GPa、大于或等于84GPa至小于或等于96GPa、大于或等于85GPa至小于或等于95GPa、大于或等于86GPa至小于或等于94GPa、大于或等于87GPa至小于或等于93GPa、大于或等于88GPa至小于或等于92GPa、大于或等于89GPa至小于或等于91GPa、大于或等于90GPa至小于或等于100GPa，以及前述值之间的所有范围及子范围。在实施方式中，玻璃组合物的杨氏模量(E)可以大于或等于80GPa，例如，大于或等于81GPa、大于或等于82GPa、大于或等于83GPa、大于或等于84GPa、大于或等于85GPa、大于或等于86GPa、大于或等于87GPa、大于或等于88GPa、大于或等于89GPa、大于或等于90GPa、大于或等于91GPa、大于或等于92GPa、大于或等于93GPa、大于或等于94GPa、大于或等于95GPa、或更)。本公开所述的杨氏模量值指称标题为“Standard Guide for Resonant UltrasoundSpectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts”(金属和非金属零件缺陷检测用共振超声谱法的标准指南)的ASTM E2001-13中所提出的通用类型的共振超声光谱技术测量的值。
在实施方式中，玻璃组合物的剪切模量(G)可以大于或等于33GPa至小于或等于39GPa，例如，大于或等于34GPa至小于或等于38GPa、大于或等于35GPa至小于或等于37GPa、大于或等于34GPa至小于或等于36GPa，以及前述值之间的所有范围及子范围。本公开所述的剪切模量值指称标题为“Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopyfor Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts”(用于金属和非金属部件中的缺陷检测的共振超声光谱法的标准指南)的ASTM E2001-13中所提出的通用类型的共振超声光谱技术测量的值。
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至小于或等于0.26，例如，大于或等于0.21至小于或等于0.25、大于或等于0.22至小于或等于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。本公开所述的泊松比值系指称标题为“Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection inBoth Metallic and Non-metallic Parts”的ASTM E2001-13中所提出的通用类型的共振超声光谱技术测量的值。
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，可以藉由辊压过程(例如，薄辊压过程)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成形的方式。举例而言，玻璃组合物的特征可以在于可浮法成形(亦即，藉由浮求对过程而成形)或可辊压成形(亦即，藉由辊压过程而成形)。
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，而呈现非晶微结构，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与第二压缩层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指称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。
根据本领域常用惯例，压缩或压缩应力以负(<0)应力表示并且拉伸或拉伸应力以正(>0)应力表示。但是在本说明书中，CS以正值或绝对值表示，即，如本文所述，CS＝|CS|。压缩应力(CS)在玻璃制品的表面处或附近可以具有最大值，并且CS可以根据函数，随着离表面的距离d而变化。再次参考图1，第一区段120从第一表面110延伸到深度d1，并且第二区段122从第二表面112延伸到深度d2。这些区段一起限定了玻璃制品100的压缩或CS。通过表面应力计(FSM)，使用商购仪器，例如日本折原实业有限公司[Orihara Industrial Co.,Ltd.(Japan)]制造的FSM-6000，可以测量压缩应力(包括表面CS)。表面应力测量依赖于应力光学系数(SOC)的精确测量，其与玻璃的双折射相关。进而根据题为“Standard TestMethod for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient”(《测量玻璃应力-光学系数的标准测试方法》)的ASTM标准C770-16中所述的方案C(玻璃盘方法)来测量SOC，所述文献通过引用全文结合入本文。
在实施方式中，玻璃制品的CS大于或等于500MPa至小于或等于1200MPa，例如，大于或等于525MPa至小于或等于1150MPa、大于或等于550MPa至小于或等于1100MPa、大于或等于575MPa至小于或等于1050MPa、大于或等于600MPa至小于或等于1000MPa、大于或等于625MPa至小于或等于975MPa、大于或等于650MPa至小于或等于950MPa、大于或等于675MPa至小于或等于925MPa、大于或等于700MPa至小于或等于900MPa、大于或等于725MPa至小于或等于875MPa、大于或等于750MPa至小于或等于850MPa、大于或等于775MPa至小于或等于825MPa、大于或等于700MPa至小于或等于800MPa，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/或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代表离子交换过程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使用表面应力计(例如，由日本折原实业有限公司制造的可商购的FSM-6000)来测量，其基于应力光学系数(SOC)的精确测量，如上面参照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至小于或等于30μm，例如，大于或等于6μm至小于或等于25μm、大于或等于7μm至小于或等于20μm、大于或等于8μm至小于或等于15μm、大于或等于9μm至小于或等于11μm、大于或等于10μm，以及前述值之间的所有范围及子范围。
二个主表面(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振镜(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可以用于测量玻璃制品的应力分布。当使用RNF方法测量应力分布时，在RNF方法中使用由SCALP提供的最大CT值。具体地，对RNF确定的应力分布进行力平衡并标定至SCALP测量所提供的最大CT值。RNF方法在题为“Systems and methodsfor measuring a profile characteristic of a glass sample”(用于测量玻璃样品的分布特征的系统和方法)的第8,854,623号美国专利中有所描述，其全文通过引用纳入本文。具体地，RNF方法包括将玻璃制品置于参比块附近，产生偏振切换光束，其以1Hz至50Hz频率在各正交偏振之间切换，测量偏振切换光束中的功率量，以及产生偏振切换参比信号，其中每个正交偏振中所测量的功率量在彼此的50％之内。该方法还包括使偏振切换光束传输通过玻璃样品和参比块以进入到玻璃样品中的不同深度，然后用中继光学系统使传输的偏振切换光束传到信号光电检测器中，该信号光电检测器产生偏振切换的检测信号。该方法还包括用检测信号除以参比信号以形成归一化检测信号，以及由该归一化检测信号确定玻璃样品的分布特征。
玻璃制品具有高的最大中心张力(CT)。在玻璃制品中实现的高CT值表示离子交换过程所产生的高程度的储存能量。高CT值与相关联的高水平的储存能量向玻璃制品提供了改善的抗断裂性，特别是针对反复掉落以及与粗糙表面接触。可以藉由在包含钠离子的熔融盐浴中对玻璃基材进行离子交换小于或等于16小时的时间段来实现本文所述的高CT值。在实施方式中，玻璃制品的最大中心张力(CT)大于或等于150MPa，例如，大于或等于160MPa、大于或等于170MPa、大于或等于180MPa、大于或等于190MPa、大于或等于200MPa、大于或等于210MPa、大于或等于220MPa、大于或等于230MPa、大于或等于240MPa、大于或等于250MPa、大于或等于260MPa、大于或等于270MPa、大于或等于280MPa、大于或等于290MPa、大于或等于300MPa，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CT可以小于或等于400MPa，例如，小于或等于390MPa、小于或等于380MPa、小于或等于370MPa、小于或等于360MPa、小于或等于350MPa、小于或等于340MPa、小于或等于330MPa、小于或等于320MPa、小于或等于310MPa、小于或等于300MPa、小于或等于290MPa、小于或等于280MPa、小于或等于270MPa、小于或等于260MPa、小于或等于250MPa、小于或等于240MPa、小于或等于230MPa、小于或等于220MPa、小于或等于210MPa、小于或等于200MPa、小于或等于190MPa、小于或等于180MPa、小于或等于170MPa、小于或等于160MPa，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，上述范围中之任一者可以与任何其他范围组合，而使得玻璃组合物的最大CT可以大于或等于150MPa至小于或等于400MPa，例如，大于或等于160MPa至小于或等于390MPa、大于或等于170MPa至小于或等于380MPa、大于或等于180MPa至小于或等于370MPa、大于或等于190MPa至小于或等于360MPa、大于或等于200MPa至小于或等于350MPa、大于或等于210MPa至小于或等于340MPa、大于或等于220MPa至小于或等于330MPa、大于或等于230MPa至小于或等于320MPa、大于或等于240MPa至小于或等于310MPa、大于或等于250MPa至小于或等于300MPa、大于或等于260MPa至小于或等于290MPa、大于或等于270MPa至小于或等于280MPa，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亦可以实现改善的效能。相较于具有较低断裂韧度值的玻璃组合物，当玻璃制品进行离子交换时，玻璃组合物的高断裂韧度导致改善的抗断裂性。
如上所述，使用本领域已知的散射光偏振镜(SCALP)技术来测量DOC。在本文的一些实施方式中，DOC作为玻璃制品的厚度(t)的一部分来提供。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至小于或等于0.25t，例如，大于或等于0.16t至小于或等于0.24t、大于或等于0.17t至小于或等于0.23t、大于或等于0.18t至小于或等于0.22t、大于或等于0.19t至小于或等于0.21t、大于或等于0.15t至小于或等于0.20t，以及前述值之间的所有范围及子范围。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，例如，大于或等于0.16t、大于或等于0.17t、大于或等于0.18t、大于或等于0.19t、大于或等于0.20t、大于或等于0.21t、大于或等于0.22t、大于或等于0.23t、大于或等于0.24t、或更多。在实施方式中，玻璃制品的压缩深度(DOC)可以大于或等于100μm(例如，大于或等于150μm、或更多)。
可以藉由将玻璃暴露于离子交换溶液中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。在实施方式中，离子交换溶液包含钠离子。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括小于或等于95％的熔融KNO3，例如，小于或等于90％的熔融KNO3、小于或等于80％的熔融KNO3、小于或等于70％的熔融KNO3、小于或等于60％的熔融KNO3、小于或等于50％的熔融KNO3、小于或等于40％的熔融KNO3、小于或等于30％的熔融KNO3、小于或等于20％的熔融KNO3、小于或等于10％的熔融KNO3、或更少。在实施方式中，离子交换溶液可以包括大于或等于5％的熔融NaNO3，例如，大于或等于10％的熔融NaNO3、大于或等于20％的熔融NaNO3、大于或等于30％的熔融NaNO3、大于或等于40％的熔融NaNO3、大于或等于50％的熔融NaNO3、大于或等于60％的熔融NaNO3、大于或等于70％的熔融NaNO3、大于或等于80％的熔融NaNO3、大于或等于90％的熔融NaNO3、或100％的熔融NaNO3。在实施方式中，离子交换溶液可以包括小于或等于90％的熔融KNO3与大于或等于10％的熔融NaNO3，例如，小于或等于80％的熔融KNO3与大于或等于20％的熔融NaNO3、小于或等于70％的熔融KNO3与大于或等于30％的熔融NaNO3、小于或等于60％的熔融KNO3与大于或等于40％的熔融NaNO3、小于或等于50％的熔融KNO3与大于或等于50％的熔融NaNO3、小于或等于40％的熔融KNO3与大于或等于60％的熔融NaNO3、小于或等于30％的熔融KNO3与大于或等于70％的熔融NaNO3、小于或等于20％的熔融KNO3与大于或等于80％的熔融NaNO3、小于或等于10％的熔融KNO3与大于或等于90％的熔融NaNO3、小于或等于1％的熔融KNO3与大于或等于99％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，钠或钾的亚硝酸盐、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。在实施方式中，离子交换溶液包含100％的NaNO3。本文所述的离子交换溶液是基于重量百分比(重量％)。在实施方式中，添加剂可以存在于离子交换溶液中，例如，硅酸。
可以藉由将由玻璃组合物制成的玻璃基材浸渍进入离子交换溶液的浴，将离子交换溶液喷洒至由玻璃组合物制成的玻璃基材上，或将离子交换溶液物理施加至由玻璃组合物制成的玻璃基材上而将玻璃组合物暴露于离子交换溶液，以形成经离子交换的玻璃制品。根据实施方式，在暴露至玻璃组合物之后，离子交换溶液的温度可以是大于或等于360℃至小于或等于500℃，例如，大于或等于370℃至小于或等于490℃、大于或等于380℃至小于或等于480℃、大于或等于390℃至小于或等于470℃、大于或等于400℃至小于或等于460℃、大于或等于410℃至小于或等于450℃、大于或等于420℃至小于或等于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，将玻璃组合物暴露至离子交换溶液的持续时间可以小于或等于16小时，例如，小于或等于15小时、小于或等于14小时、小于或等于13小时、小于或等于12小时、小于或等于11小时、小于或等于10小时、小于或等于9小时、小于或等于8小时、小于或等于7小时、小于或等于6小时、小于或等于5小时、小于或等于4小时、小于或等于3小时、小于或等于2小时、或更少。在实施方式中，将玻璃组合物暴露至离子交换溶液的持续时间可以大于或等于1小时至小于或等于16小时，例如，大于或等于2小时至小于或等于15小时、大于或等于3小时至小于或等于14小时、大于或等于4小时至小于或等于13小时、大于或等于5小时至小于或等于12小时、大于或等于6小时至小于或等于11小时、大于或等于7小时至小于或等于10小时、大于或等于8小时至小于或等于9小时，以及前述值之间的所有范围及子范围。在包含钠的浴中进行离子交换小于或等于16小时的状况下，本文所公开的玻璃组合物允许玻璃制品实现高CT值(大于或等于150MPa)。
可以在用于提供如所公开的改善的压缩应力分布曲线的处理条件下，在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所公开的处理条件，该文献藉由引用整体并入本文。在一些实施方式中，可以选择离子交换过程以在玻璃制品中形成拋物线应力分布曲线，例如，美国专利申请公开号2016/0102014所述的那些应力分布曲线，所述文献藉由引用整体并入本文。
在执行离子交换过程之后，应理解，经离子交换的玻璃制品的表面处的组合物与刚成形的玻璃基材(亦即，进行离子交换过程之前的玻璃基材)的组合物不同。这是由于刚成形的玻璃基材中的一种类型的碱金属离子(例如，Li+或Na+)分别被更大的碱金属离子(例如，Na+或K+)替代。然而，在实施方式中，在玻璃制品的中心处或附近的玻璃组合物仍然具有用于形成玻璃制品的刚成形的未经离子交换的玻璃制品的组合物。本文中所使用的中心指称位于距离玻璃制品的每个表面至少0.5t的距离的玻璃制品中的任何点，其中t为玻璃制品的厚度。
本文所公开的玻璃制品可以结合到另一制品(例如，具有显示器的制品(或显示制品)[例如，消费性电子产品，包括移动电话、平板电脑、电脑、导航系统等)、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示出了结合本文公开的任何玻璃制品的示例性制品。具体而言，图2A及图2B示出了消费性电子装置200，包括：壳体202，其具有前表面204、后表面206、及侧表面208；电学部件(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方，以覆盖显示器。在实施方式中，外罩212或壳体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面的表I的组分，并藉由常规的玻璃成形方法制备。在表I中，所有组分都以摩尔％表示，而玻璃组合物的应变点、退火点、软化点、应力光学系数、折射率、泊松比(ν)、杨氏模量(E)、剪切模量(G)、及液相线粘度根据本说明书中公开的方法来测量。
表I
表I(续)
表I(续)
表I(续)
表I(续)
表I(续)
表I(续)
表I(续)
附加玻璃组合物系制备为包括表列于下面的表II中的组分的量。在表II中，所有组合物都以摩尔％计。
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)
基材由表I的组合物所形成，然后进行离子交换以形成示例性制品。离子交换包括将基材浸入熔融盐浴中，并持续下面的表III所记录的时间。盐浴具有下面的表III所记录的组合物(就硝酸盐而言)及温度。最大中心张力(CT)根据本文所述的方法进行测量，并记录于表III中。
表III
表III(续)
表III(续)
表III(续)
除非另有说明，否则本说明书中所述的所有组成组分、关系和比值以摩尔％来提供。本说明书中公开的所有范围包括广泛公开的范围所涵盖的任何和所有范围和子范围，无论在公开范围之前或之后是否有明确声明。
对本领域的技术人员显而易见的是，可以对本文所述的实施方式进行各种修改和变动而不偏离要求保护的主题的精神和范围。因此，本说明书旨在覆盖本文所述的各个实施方式的修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求书及其等同内容的范围之内。
Claims (39)
1.一种玻璃基制品，该玻璃基制品包括：
从表面延伸至压缩深度的压缩应力区域；
大于或等于150MPa的最大中心张力；
玻璃基制品的中心处的组合物，包含：
大于或等于30摩尔％的SiO2；
大于或等于10摩尔％至小于或等于25摩尔％的Li2O；
大于或等于0摩尔％至小于或等于17摩尔％的CaO；
大于或等于0摩尔％至小于或等于3摩尔％的K2O；以及
大于或等于0摩尔％至小于或等于14摩尔％的B2O3。
2.如权利要求1所述的玻璃基制品，其中在中心处的组合物包含大于或等于0摩尔％至小于或等于11摩尔％的B2O3。
3.如权利要求1或2所述的玻璃基制品，其中在中心处的组合物包含下列至少一者：
小于或等于57.5摩尔％的SiO2；
大于或等于1摩尔％的SrO；以及
大于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的B2O3。
4.如权利要求1至3中任一项所述的玻璃基制品，其中在中心处的组合物的特征在于：SiO2+B2O3+Al2O3+CaO+SrO+Li2O+Na2O+K2O大于或等于99.7摩尔％。
5.如权利要求1至4中任一项所述的玻璃基制品，其中最大中心张力大于或等于200MPa。
6.如权利要求1至5中任一项所述的玻璃基制品，其中最大中心张力大于或等于300MPa。
7.如权利要求1至6中任一项所述的玻璃基制品，包含大于或等于500MPa的压缩应力。
8.如权利要求1至7中任一项所述的玻璃基制品，其中压缩深度大于或等于0.15t，其中t为玻璃基制品的厚度。
9.如权利要求1至8中任一项所述的玻璃基制品，包含拋物线应力分布曲线。
10.一种消费性电子产品，该消费性电子产品包括：
包含前表面、后表面、及侧表面的壳体；
电学部件，其至少部分位于壳体内，电学部件包含控制器、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，
其中壳体或外罩中的至少一者的至少一部分包含如权利要求1至9中任一项所述的玻璃基制品。
11.一种方法，该方法包括：
将玻璃基基材与离子交换盐接触，以形成玻璃基制品；
其中：
玻璃基制品包含从表面延伸至压缩深度的压缩应力区域，以及大于或等于150MPa的最大中心张力；
离子交换盐包含钠；以及
玻璃基基材包含：
大于或等于30摩尔％的SiO2；
大于或等于10摩尔％至小于或等于25摩尔％的Li2O；
大于或等于0摩尔％至小于或等于17摩尔％的CaO；
大于或等于0摩尔％至小于或等于3摩尔％的K2O；以及
大于或等于0摩尔％至小于或等于14摩尔％的B2O3。
12.如权利要求11所述的方法，其中玻璃基基材包含大于或等于0摩尔％至小于或等于11摩尔％的B2O3。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中玻璃基基材包含下列至少一者：
小于或等于57.5摩尔％的SiO2；
大于或等于1摩尔％的SrO；以及
大于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的B2O3。
14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其中玻璃基基材的特征在于：SiO2+B2O3+Al2O3+CaO+SrO+Li2O+Na2O+K2O大于或等于99.7摩尔％。
15.如权利要求11至14中任一项所述的方法，其中最大中心张力大于或等于200MPa。
16.如权利要求11至15中任一项所述的方法，其中最大中心张力大于或等于300MPa。
17.如权利要求11至16中任一项所述的方法，其中压缩应力区域包含大于或等于500MPa的压缩应力。
18.如权利要求11至17中任一项所述的方法，其中压缩深度大于或等于0.15t，其中t为玻璃基制品的厚度。
19.如权利要求11至18中任一项所述的方法，其中玻璃基制品包含拋物线应力分布曲线。
20.如权利要求11至19中任一项所述的方法，其中离子交换盐包含NaNO3。
21.如权利要求11至20中任一项所述的方法，其中离子交换盐包含100重量％的NaNO3。
22.如权利要求11至20中任一项所述的方法，其中离子交换盐为在大于或等于380℃至小于或等于480℃的温度下的熔融盐浴。
23.如权利要求11至21中任一项所述的方法，其中所述接触持续小于或等于16小时的时间段。
24.一种玻璃，该玻璃包括：
大于或等于30摩尔％的SiO2；
大于或等于10摩尔％至小于或等于25摩尔％的Li2O；
大于或等于0.5摩尔％至小于或等于17摩尔％的CaO；
大于或等于0摩尔％至小于或等于3摩尔％的K2O；
大于或等于0摩尔％至小于或等于11摩尔％的B2O3；以及
下列至少一者：
小于或等于57.5摩尔％的SiO2；
大于或等于1摩尔％的SrO；以及
大于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的B2O3；
其中SiO2+B2O3+Al2O3+CaO+SrO+Li2O+Na2O+K2O大于或等于99.7摩尔％。
25.如权利要求24所述的玻璃，包含小于或等于57.5摩尔％的SiO2。
26.如权利要求24或25所述的玻璃，包含大于或等于1摩尔％的SrO。
27.如权利要求24至26中任一项所述的玻璃，包含大于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的B2O3。
28.如权利要求24至27中任一项所述的玻璃，包含大于或等于43摩尔％至小于或等于65摩尔％的SiO2。
29.如权利要求24至28中任一项所述的玻璃，包含大于或等于15摩尔％至小于或等于26摩尔％的Al2O3。
30.如权利要求24至29中任一项所述的玻璃，包含大于或等于0摩尔％至小于或等于14摩尔％的MgO。
31.如权利要求24至30中任一项所述的玻璃，包含大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％的SrO。
32.如权利要求24至31中任一项所述的玻璃，包含大于或等于0摩尔％至小于或等于5摩尔％的BaO。
33.如权利要求24至32中任一项所述的玻璃，包含大于或等于10摩尔％至小于或等于24摩尔％的Li2O。
34.如权利要求24至33中任一项所述的玻璃，包含大于或等于0.5摩尔％至小于或等于9摩尔％的Na2O。
35.如权利要求24至34中任一项所述的玻璃，包含大于或等于0摩尔％至小于或等于1摩尔％的K2O。
36.如权利要求24至35中任一项所述的玻璃，包含大于或等于0摩尔％至小于或等于1摩尔％的TiO2。
37.如权利要求24至36中任一项所述的玻璃，其中玻璃具有大于或等于0.75MPa√m的断裂韧性。
38.如权利要求24至37中任一项所述的玻璃，其中玻璃具有大于或等于80GPa的杨氏模量。
39.如权利要求24至38中任一项所述的玻璃，其中当在100重量％的NaNO3熔融盐浴中进行小于或等于16小时的时间段的离子交换时，玻璃呈现大于或等于150MPa的最大中心张力。
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