CN103249689A - 碱土铝硼硅酸盐抗裂玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在便携式电子装置中用作触摸屏基材或玻璃覆片制品的玻璃制品，具体涉及基本不含碱金属的铝硼硅酸盐玻璃，该铝硼硅酸盐玻璃包含至少55摩尔%的SiO2、至少5摩尔%的Al2O3以及至少一种碱土RO组分。所述不含碱金属的铝硼硅酸盐的Al2O3+B2O3与RO的摩尔%比值大于1，并且Al2O3与RO的摩尔%比值大于0.65。本发明所揭示的铝硼硅酸盐玻璃具有高抗破坏性，证据是大于1000gf的维氏中间/径向裂纹开裂负荷以及至少900g的高耐刮擦性，后者通过当移动努氏压头施加负荷时，不存在中间/径向裂纹时测得。

Description

碱土铝硼硅酸盐抗裂玻璃
相关申请交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119要求2010年11月30日提交的美国临时申请系列第61/418117号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
本发明揭示了适用于在便携式电子装置中用作耐用触摸屏基材和玻璃覆片制品的玻璃材料。具体来说，本发明揭示了可用作便携式电子装置的触摸屏基材和玻璃覆片制品的具有高抗裂和耐刮擦性的碱土硼硅酸盐玻璃。
背景
高抗裂性玻璃在便携式和固定式电子装置中都用作玻璃覆片和显示屏。通常来说，通过含碱性玻璃，例如钠钙硅酸盐、碱硼铝硅酸盐以及碱铝硅酸盐（例如
Figure BDA00003274042800011
Figure BDA00003274042800012
玻璃，如商品编号2317和2318）的离子交换来实现高度抗裂性。玻璃中的小的碱金属离子（如锂和/或钠）被较大碱金属离子（钾）替代，并冷却至室温，玻璃板两个表面上经过离子交换的层展现出明显的压缩应力，而玻璃板内部展现出拉伸应力。压缩应力起了有效阻挡裂纹发生和蔓延的作用。特别地，压缩应力阻碍了从起始裂纹所在处蔓延开来的中间/径向裂纹和横向裂纹的形成。中间/径向裂纹受到特别关注，原因在于它们的朝向垂直于玻璃表面，因而在对玻璃板进行弯曲的过程中起了强度限制裂纹的作用。
抗裂性的一种测量方法是使用维氏金刚石刻压头产生中间/径向裂纹所需的负荷。例如，在离子交换之前，对于商品编号为2317的
Figure BDA00003274042800014
玻璃，使用维氏金刚石刻压头需要约300克力（gf）以产生中间/径向裂纹，而经过离子交换之后，产生中间/径向裂纹所需的作用力增加到约5000克。在产生中间/径向裂纹所需负荷方面的这一重大改进是商品编号为2317的
Figure BDA00003274042800015
Figure BDA00003274042800016
玻璃在消费品电子应用中的使用不断增加的关键原因。
虽然离子交换的性能是非常有利的，但是碱金属对于某些消费品电子应用是有害的，特别是对于那些将玻璃用作基于半导体的电子设备的基材的应用，例如显示屏或者集成触摸应用。这是由于碱金属会移动进入到半导体层，对开关电压造成影响。此外，随着玻璃板变得越来越薄，由于在整个玻璃厚度上的应变，对于给定的压缩层厚度所能获得的最大压缩应力下降。此外，必须对从玻璃板获得的每个部件进行离子交换，而不是在产生部件之前对整个玻璃板进行离子交换，因为将经过离子交换的玻璃板分割成两个或更多个部件使得处于中心张力下的区域发生暴露，并严重危及边缘强度。离子交换是耗时且昂贵的，并且在需要大量部件的应用中，离子交换的产能会严重限制最终部件的整体产量。最后，可以通过离子交换形成的压缩应力的量并非是无限大的。这是由于对于给定的玻璃，一旦中心张力超过特定的值，穿透压缩应力层的裂纹导致能量突然灾难性地释放，导致部件剧烈地破裂成许多片。这样形成的中心张力的最大水平称作易碎性极限。对于玻璃覆片和集成触摸应用来说，无论如何必须避免超过易碎性极限。
为此，希望找到能从本质上防止裂纹形成的组合物，也就是无需离子交换。还希望此类玻璃基本不含碱金属，从而它们可以自由地用作电子应用的基材。还希望所述玻璃具有粘弹性、摩尔体积、热膨胀系数、耐用性等，从而它们可用于典型消费品电子应用，例如作为集成触摸应用的盖板或者基材。相对于经过离子交换的玻璃，此类玻璃具有的额外优势在于它们从本质上来说是不易碎的。
发明内容
本发明揭示了碱土硼硅酸盐玻璃制品，其具有改进的抗破坏性/抗裂性以及耐刮擦性，并且它们特别适合用作便携式电子设备中的触摸屏基材和/或玻璃覆片制品。
在一个实施方式中，这些碱土铝硼硅酸盐玻璃基本不含碱金属，并且它们的组成如下：(1)至少55摩尔%的SiO2；(2)至少5摩尔%的Al2O3；(3)至少一种碱土RO；(4)Al2O3+B2O3与RO的摩尔%比值大于1；以及(4)Al2O3与RO的摩尔%比值大于0.65。本发明所揭示的铝硼硅酸盐玻璃额外地具有如下性质：(1)维氏压痕裂纹的开裂负荷大于1000gf；(2)当通过移动努氏(Knoop)压头施加负荷时，不存在中间/径向裂纹时测得的耐刮擦性至少为900g；(3)杨氏模量值<75GPa；以及(4)摩尔体积>27.5cm3/mol。
根据第二个实施方式，碱土铝硼硅酸盐包含：55-75摩尔%的SiO2、8-15摩尔%的Al2O3、10-20摩尔%的B2O3；0-8%的MgO、0-8摩尔%的CaO、0-8摩尔%的SrO以及0-8摩尔%的BaO。
本发明所揭示的不含碱金属的铝硅酸盐玻璃触摸屏基材/玻璃覆片制品可用于各种消费品电子制品中，例如手机和其他电子装置，如音乐播放器、笔记本电脑、PDA、游戏控制器、电子书阅读器以及其他要求触摸屏能力的装置。
在以下的详细描述中提出了本发明的其他特征和优点，其中的部分特征和优点根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述介绍了各种实施方式，用来提供理解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种实施方式的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本文所述的各种实施方式，并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
图1是本发明所揭示的碱土铝硼硅酸盐玻璃样品所测得的裂纹开裂阈值与摩尔体积的关系；
图2是本发明所揭示的碱土铝硼硅酸盐玻璃样品所测得的裂纹开裂阈值与杨氏模量的关系；
图3a是本发明所揭示的一种代表性碱土铝硼硅酸盐玻璃样品的1千克力（kgf）维氏压痕的显微镜俯视图；
图3b是本发明所揭示的一种代表性碱土铝硼硅酸盐玻璃样品的1千克力（kgf）维氏压痕的显微镜截面图；
图4a是对照玻璃基材的1千克力（kgf）维氏压痕的显微镜俯视图；
图4a是对照玻璃基材的1千克力（kgf）维氏压痕的显微镜截面图；
具体实施方式
本文所用术语“触摸屏”指的是所有类型的触摸屏，但特别指电容性触摸屏，包括用于便携式以及非便携式消费品电子装置的多触摸传感器触摸屏。具体来说，该术语包括通过在置于显示面板上的透明基材或者与显示面板集成的透明基材上沉积单层或多层氧化铟锡（ITO）制得的触摸屏。
在下文描述中，每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由它们组成，或者由它们组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另外说明，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述范围之间的任意子范围。
如下文所述，采用本文所揭示的耐用玻璃制品来满足工业上对于更抗破坏电子装置触摸屏基材和/或玻璃覆片的需求。这些不含碱金属的碱土金属硼铝硅酸盐玻璃具体用于如下电子装置，例如手机、音乐播放器、笔记本电脑、游戏控制器、电子书阅读器以及其他装置。这些玻璃材料具有某些优势，例如相对于如今用作触摸屏和玻璃覆片材料的现有钠钙玻璃材料和含碱金属硼铝硅酸盐玻璃材料，具有改进的抗破坏性/抗裂性和耐刮擦性。
在一个实施方式中，这些碱土铝硼硅酸盐玻璃基本不含碱金属，并且它们由如下组分组成：(1)至少55摩尔%的SiO2；(2)至少5摩尔%的Al2O3；以及(3)至少一种碱土RO。玻璃需要特定的组分比以实现所需的抗破坏性/抗裂性和耐刮擦性，具体包括：(1)Al2O3+B2O3与RO的摩尔%比值大于1；以及(2)Al2O3与RO的摩尔%比值大于0.65。
根据另一个实施方式，碱土铝硼硅酸盐包含如下组分：55-75摩尔%的SiO2、8-15摩尔%的Al2O3、10-20摩尔%的B2O3；0-8%的MgO、0-8摩尔%的CaO、0-8摩尔%的SrO以及0-8摩尔%的BaO。
SiO2是玻璃的网络组分。在其他实施方式中，SiO2的含量维持在59-64摩尔%之间。如果SiO2的含量低于55%，则玻璃的化学耐受性不足，并且玻璃的应变点下降，从而玻璃的耐热性劣化到难以接受的程度。
Al2O3是改进玻璃的耐热性和失透趋势的一种组分。在其他实施方式中，Al2O3的含量维持在8-12摩尔%之间，在另一些实施方式中，维持在8-10摩尔%之间。如果Al2O3的含量小于8%，则失透温度显著上升，导致玻璃中发生失透的可能性增加。如果含量超过15%，则耐酸性，特别是对于缓冲氢氟酸的耐受性下降，导致玻璃基材表面处发生浑浊的可能性增加。
B2O3是起助熔剂作用的一种组分，以降低粘度并进而促进玻璃的熔融。在其他实施方式中，B2O3的含量维持在11-19摩尔%之间。如果B2O3的含量小于10%，则它作为助熔剂的效果不足。另一方面，较高的B2O3含量倾向于降低耐酸性。特别地，当B2O3的含量大于20%时，玻璃对于盐酸的耐受性下降，玻璃的应变点下降，从而耐热性下降。
如上所述，B2O3是影响玻璃耐酸性的一种组分。其含量的降低改善了玻璃的耐酸性。在用于液晶显示屏的透明玻璃基材的表面上形成金属膜或者ITO膜。由于是通过酸蚀刻对此类膜进行图案化，因此玻璃必须具有高度的耐酸性。因此希望降低玻璃中的B2O3含量。但是，简单地降低B2O3含量会进而引起其他问题，包括熔融能力的劣化以及气泡的增加。
MgO是这样一种组分，它降低了玻璃的高温粘度，而不会使得应变点下降，因而促进了玻璃的熔融。在另一个实施方式中，MgO的含量为2-7%。如果MgO的含量大于8%，则玻璃展现出对于缓冲氢氟酸的耐受性的明显下降。
CaO的作用类似于MgO。在其他实施方式中，CaO的含量维持在1-8摩尔%之间。如果CaO的含量大于8%，则玻璃展现出对于缓冲氢氟酸的耐受性的明显下降。
BaO是一种不仅改善玻璃的化学耐受性并且还改善其失透趋势的组分。如果BaO的含量大于8%，则应变点下降，使得玻璃的耐热性劣化。
SrO的影响类似于BaO。在其他实施方式中，SrO的含量维持在1-6摩尔%之间。如果SrO的含量大于8%，则发生失透的可能性不合乎希望地增加。
本发明所揭示的铝硼硅酸盐玻璃具有如下性质：(1)维氏裂纹的开裂负荷大于1000gf；(2)当通过移动努氏压头施加负荷时，不存在中间/径向裂纹时测得的耐刮擦性至少为900g；(3)杨氏模量值<75GPa；以及(4)摩尔体积>27.5cm3/mol。玻璃材料还展现出如下性质，使得它特别适合用作电子装置触摸屏基材，所述性质包括，在0-300°C的温度范围内的线性热膨胀系数（CTE），其满足如下关系：25x10-7/°C≤CTE≤40x10-7/°C。
在另一个实施方式中，在便携式电子装置中用作触摸屏基材的玻璃制品包含不含碱金属的铝硅酸盐玻璃，当使用维氏压头向玻璃施加负荷时，不存在径向裂纹时测得的所述玻璃的高破坏阈值至少为1100gf。在另一个实施方式中，所述不含碱金属铝硅酸盐玻璃的高破坏阈值至少为1300gf。
所述高破坏阈值定义为使用维氏压头，施加最高至1000gf负荷时未测得存在径向裂纹。虽然对于维氏压头测试没有标准ASTM法，但是T.Tandon等的文章“Surface Stress Effects on Indentation Fracture Sequences(表面应力对于压痕破裂顺序的作用)”J.Am.Ceram Soc.73[9]2619-2627(1990)、R.Tandon等的文章“Indentation Behavior of Ion-Exchanges Glasses(离子交换玻璃的压痕性能)”J.Am.Ceram Soc.73[4]970-077(1990)以及P.H.Kobrin等的“The Effectsof Thin Compressive Films on Indentation Fracture Toughness Measurements(压缩薄膜对于压痕破裂韧性测量的作用)”J.Mater.Sci.24[4]1363-1367(1989)]描述了一种可用的测试方法。在施加的负荷范围小于1000gf（在大多数情况下，负荷小于800gf）的负荷施加水平下，化学回火/强化的SLS玻璃倾向于产生径向裂纹。
使用微摩擦磨损试验机型号UMT-2测量耐刮擦性或者中间/径向裂纹阈值。UMT是一种可进行各种形式的摩擦测试（包括耐刮擦测试）的商用仪器（购自美国加利福尼亚州坎贝尔市CETR有限公司(CETR Inc.,Campbell,CA)）。合适的参考文献是V.Le Houerou等的“Surface Damage of Soda-lime-silicaGlasses:Indentation Scratch Behavior(钠钙二氧化硅玻璃的表面破坏：压痕刮擦性能)”J.Non-Cryst Solids,316[1]54-63(2003)。在该测试中，在表面上拖曳努氏压头，所述努氏压头的压痕负荷在约100秒内不断增加至500克的最大负荷（从而区分玻璃与玻璃的差异）。在施加的负荷范围小于500g（在大多数情况下，负荷小于200g）的负荷施加水平下，化学回火/强化的SLS玻璃倾向于产生中间/径向裂纹。如上文所述，本发明的不含碱金属的碱土金属铝硼硅酸盐玻璃制品通常在最高至施加900g的负荷下不会产生中间/径向裂纹。
在本发明中，对上文所述进行略微变化的可用的测试方法可用于确定耐刮擦性，该测试方法如下。在45秒过程中，施加的压头负荷从0kgf至刮擦负荷。以0.4mm/s的刮擦速率，以恒定的负荷制造长度为10mm的刮擦，从而发生刮擦的时长为25秒。在45秒过程中，负荷从刮擦负荷下降至0kgf。努氏尖端的取向使得前缘含有压头的广角。刮擦裂纹阈值定义为产生中间/径向裂纹的刮擦负荷，所述中间/径向裂纹沿垂直于刮擦塑性变形轨迹的方向延伸，其长度大于2倍的刮擦轨迹宽度。在50%相对湿度和室温下进行所有的刮擦测试。
该必不可少的高破坏阈值（最高至1000gf的负荷下不产生径向裂纹）和耐刮擦性（最高至900g的负荷下不产生中间/径向裂纹）起了如下作用，使得触摸屏基材足够坚固和耐用，从而可以经受典型的消费者使用/应用。简而言之，本实施方式的不含碱金属的碱土铝硅酸盐玻璃提供了相比SLS玻璃具有更高程度的抗破坏性的基材，因而对诸如用于触摸屏的ITO或DITO基材玻璃的应用，特别对于机械可靠性是必不可少的应用以及此类应用中的玻璃覆片制品的应用是高度有利的。
已知在典型铝硅酸盐玻璃中，维氏压痕之后所发生的变形部分是由于致密化，部分是由于剪切流。但是，本文所述的玻璃基材是由这样一种玻璃形成的，该玻璃在受到至少1000gf的压痕负荷时，不发生最小表面下剪切断层引起的变形，而是发生致密化引起的压痕变形，这使瑕疵/裂纹的引发变得更加困难。上文所描述的致密化机理可归因于玻璃结构中低水平的非桥氧（NBO），玻璃基材的高摩尔体积、低杨氏模量、高B2O3含量以及缺乏碱金属。不希望受到理论的限制，碱土金属阳离子在这些玻璃中不同寻常的角色的一个可能的机理在于相比于碱金属，它们对于四面体中硼与氧的稳定化是相对无效的。四面体硼导致更致密的结构，使得其较不容易压缩，进而在较低负荷下发生破坏。因此，避免四面体硼对于高裂纹开裂阈值是重要的。
如上文所述，这些玻璃对于某些消费品电子和显示屏应用是高度有利的，原因在于它们基本不含碱金属，天然地抗中间/径向裂纹的形成，不需要离子交换以得到该特性，并具有与常规AMLCD应用中所采用的玻璃相类似的物理性质。这些玻璃在液晶显示屏应用中可以提供增强的抗破坏性。当用作便携式装置的玻璃覆片时，本文所述的玻璃比离子交换玻璃对于刮擦和接触点附近的高度可见的中间/径向裂纹破坏具有更好的耐性。碱土铝硼硅酸盐玻璃并非易碎的，而这对于某些离子交换玻璃是典型的特性。
不含碱金属的玻璃用于触摸屏基材，特别与工业标准和现行采用的钠钙硅酸盐（SLS）玻璃相比时，包括以下其他优势：
·由于这些玻璃固有的抗破坏和耐刮擦性，不必对它们进行强化，因此这些玻璃可以作为整块玻璃板进行加工然后激光切割，而不会导致对离子交换SLS玻璃进行激光切割SLS时常见的翘曲；
·使用通过下拉工艺形成的不含碱金属的碱土铝硅酸盐玻璃实现了原始薄玻璃（厚度为0.1-1mm）的应用，而SLS玻璃通常需要抛光以实现此类更薄的规格；
·缺少离子交换过程意味着加工温度可以高于离子交换玻璃的加工温度，而离子交换玻璃需要在低于交换温度下进行加工，从而确保离子迁移率和所产生的强度变化尽可能小；
·本发明所揭示的不含碱金属的碱土铝硅酸盐触摸屏玻璃具有与典型显示屏玻璃高度匹配的抗破坏性，这从而实现了ITO玻璃与显示屏玻璃的进一步混合集成；
·缺少离子交换意味着边缘是均匀的，而非部分处于压缩状态部分处于拉伸状态，这与SLS玻璃的特性形成对比，所述SLS玻璃切割成所需尺寸时展现出仅在顶部和底部是化学强化的边缘，大部分的边缘是未经化学强化且处于拉伸状态。因此，不含碱金属的碱土铝硅酸盐触摸屏基材不容易由于玻璃的疲劳效应而发生滞后破坏，而所述滞后破坏常存在于具有处于拉伸状态下的暴露边缘的那些基材中，而这会导致边缘强度随时间下降。所述滞后疲劳效应可能与玻璃接触的温度或湿度或其组合有关。
如上文所述，由于足够的耐受性和机械性质，特别是相比于基于SLS玻璃的触摸屏基材和玻璃覆片制品，由不含碱金属的碱土铝硅酸盐玻璃组成的玻璃特别适合用作电子装置触摸屏基材和玻璃覆片制品材料。
实施例
表I列出了本文所要求保护的13种不含碱金属的碱土铝硼硅酸盐玻璃的组成和抗破坏性范围，表II列出了16种对照玻璃。
因为各组分的总和达到或接近100，对所有实用目的，可以认为报道的数值代表摩尔百分数。实际的批料组分可能包含任何材料，或氧化物或其他化合物，当这些组分与其他批料组分熔融在一起时将以适当比例转化为所需的氧化物。例如，SrCO3和CaCO3可分别提供SrO和CaO的来源。
用于制备表I中玻璃的具体批料成分是细砂、氧化铝、硼酸、氧化镁、石灰石、碳酸锶或硝酸锶以及氧化锡。
对于表I所列的实施例1-13，以及表II所列的比较例14-29，在实验室规模的连续焦耳加热的熔炉中完成熔化。称取质量为45.4kg的原材料批料放入机械混合器中，并在一起混合5分钟。在最后60秒的混合过程中，将约0.25kg的水加入混合物中以降低灰尘的产生。使用螺旋进料机将混合物装载到陶瓷内衬炉中，所述陶瓷内衬炉具有氧化锡电极和对熔体表面喷火的对置燃烧器。将玻璃保持在接近恒定的电阻率（对应1590-1610°C之间的温度），来控制电极供给的功率。玻璃从熔炉进入由高温精炼炉构成的铂基调节系统中，之后进入搅拌室中。在整个实验中精炼炉和搅拌室的温度保持恒定，而陶瓷内衬熔炉的熔化温度允许随组成变化而变化。通过经加热的孔将玻璃从搅拌室中排出，卷绕成厚约5mm，宽约30mm的带。对玻璃带的缺陷进行定期分析，鉴定、计算并转换成缺陷个数/磅。通过标准化学方法得到玻璃带的组成，并得到如下所述的物理性质。
按照玻璃领域的常规技术测定表I和II所列出的玻璃性质。因此，通过ASTM参考文献E228-85中的纤维伸长技术测得0-300°C温度范围内的线性热膨胀系数（CTE），单位为x10-7/°C。采用在ASTM E1875-00e1中提出的通用型共振超声波波谱技术测定杨氏模量值，单位为Mpsi。
以如下方式测定裂纹开裂负荷，同样记录在表I和II中。施加负荷，并以0.2mm/分钟进行移动。最大负荷保持10秒。压痕裂纹阈值定义为10次压痕中的50%显示出任意数量的径向/中间裂纹从凹痕印记角落延伸出来的压痕负荷。对于给定的玻璃组成，增加最大负荷直至达到阈值负荷。所有的压痕都是在50%相对湿度和室温下进行。
表I
Figure BDA00003274042800091
表II
Figure BDA00003274042800092
Figure BDA00003274042800101
表II（续）
Figure BDA00003274042800102
如图1所示是本发明所揭示的不含碱金属的碱土铝硼硅酸盐玻璃样品和对照玻璃样品所测得的裂纹开裂阈值与摩尔体积的关系图。观察图1显示所有不含碱金属的碱土铝硼硅酸盐玻璃样品（1-13）具有大于27.5的摩尔体积，因而强调了具有大于27.5的摩尔体积是实现大于或等于1000gf的裂纹开裂负荷的临界贡献因数。
如图2所示是本发明所揭示的不含碱金属的碱土铝硼硅酸盐玻璃样品和对照玻璃样品所测得的裂纹开裂阈值与杨氏模量的关系图。观察图2显示所有不含碱金属的碱土铝硼硅酸盐玻璃样品（1-13）具有小于75GPa的杨氏模量，因而强调了具有小于75GPa的杨氏模量是实现大于或等于1000gf的裂纹开裂负荷的临界贡献因数。
如图3a和3b所示是表I中编号4的玻璃样品的表面（或顶部）显微镜图像以及截面显微镜图像，该编号4的玻璃样品经历1千克力（kgf）维氏压痕测试，测得该样品具有1300gf的高裂纹开裂负荷（gf）。如俯视图（图3a）所示，维氏压痕的样品未显示出从维氏压痕点延伸出来的径向裂纹。如截面图（图3b）所示，玻璃主要由于致密化发生变形，没有可观察到的剪切断层。此外，相比于更易于裂开的玻璃，例如下文所描述的那些对照玻璃，无剪切线意味着塑性流动在该玻璃变形中起了较不重要的角色。预期本文所研究的其他高度抗裂纹的铝硼硅酸盐玻璃样品（1-3&5-13）会以与实施例4相类似的方式发生变形，而由于致密化所发生的总体变形量会大于较低裂纹开裂负荷的玻璃，例如那些对照玻璃14-29。
如图4a和4b所示是表II中编号14的玻璃样品的表面（或顶部）显微镜图像以及截面显微镜图像，该编号14的玻璃样品经历1千克力（kgf）维氏压痕测试，测得该样品具有200gf的非常低的裂纹开裂负荷（gf）。如俯视图（图4a）所示，维氏压痕的样品显示出从维氏压痕点延伸出来的明显径向裂纹。如截面图（图4b）所示，该对照玻璃比上面的不含碱金属的碱土铝硼硅酸盐样品4具有较少的致密化变形和较多的剪切变形。具体来说，显然是由于在表面下存在的剪切线，使得发生的剪切变形占了变形的大部分。这些剪切线（剪切裂纹）引发了在裂纹开裂阈值处观察到的更大的裂纹体系、中间/径向裂纹。
对本文中描述的材料、方法和制品可作出各种修改和变化。根据对此说明书的考虑和对本文中所公开的材料、方法和制品的实施，本文中描述的材料、方法和制品的其它方面将是显而易见的。本说明书和实施例应视为示例性的。

Claims (11)

1.一种碱土铝硼硅酸盐玻璃，所述铝硼硅酸盐玻璃基本不含碱金属，包含至少55摩尔%的SiO2、至少5摩尔%的Al2O3以及至少一种碱土RO组分，其中，Al2O3(摩尔%)+B2O3(摩尔%)/RO(摩尔%)>1，并且Al2O3(摩尔%)/RO(摩尔%)>0.65。
2.如权利要求1所述的碱土铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱土铝硼硅酸盐玻璃的维氏中间/径向裂纹开裂阈值至少为1000gf。
3.如权利要求1所述的碱土铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱土铝硼硅酸盐玻璃的维氏中间/径向裂纹开裂阈值至少为1100gf。
4.如权利要求1所述的碱土铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱土铝硼硅酸盐玻璃的维氏中间/径向裂纹开裂阈值至少为1300gf。
5.如权利要求1所述的碱土铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱土铝硼硅酸盐玻璃的耐刮擦性至少为900g，所述耐刮擦性是通过当移动努氏压头施加负荷时，不存在中间/径向裂纹时测得的。
6.如权利要求1所述的碱土铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐包含如下组分：55-75摩尔%的SiO2、8-15摩尔%的Al2O3、10-20摩尔%的B2O3、0-8%的MgO、0-8摩尔%的CaO、0-8摩尔%的SrO以及0-8摩尔%的BaO。
7.如权利要求1所述的碱土铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐包含如下组分：59-64摩尔%的SiO2、8-12摩尔%的Al2O3、11-19摩尔%的B2O3、2-7%的MgO、1-8摩尔%的CaO、1-6摩尔%的SrO以及0-6摩尔%的BaO。
8.如权利要求1所述的碱土铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述玻璃在0-300°C的温度范围内具有线性热膨胀系数（CTE），该线性热膨胀系数（CTE）满足如下关系：25x10-7/°C≤CTE≤40x10-7/°C。
9.如权利要求1所述的碱土铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述玻璃是基本不易碎的。
10.如权利要求1所述的碱土铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述玻璃具有至少27.5cm3/mol的摩尔体积。
11.如权利要求1所述的碱土铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐玻璃具有约小于75MPa的杨氏模量。
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