CN108046589A - 包含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷 - Google Patents

包含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷 Download PDF

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Abstract

公开了一种玻璃基制品的实施方式，所述玻璃基制品包含定义约3毫米或更薄(例如约1毫米或更薄)的厚度(t)的第一表面和与第一表面相反的第二表面、和应力曲线，其中，厚度范围在约0·t至0.3·t之间以及大于0.7·t的应力曲线上的所有点包含小于约‑0.1兆帕/微米或大于约0.1兆帕/微米的切线。在一些实施方式中，玻璃基制品包含沿着至少一部分厚度(例如0·t～约0.3·t)变化的非零金属氧化物浓度。在一些实施方式中，金属氧化物或碱金属氧化物的浓度从第一表面减小至第一表面与第二表面之间的一个位置处，并从所述位置处增大至第二表面。整个厚度内的金属氧化物浓度可约为0.05摩尔％或更大、或者约0.5摩尔％或更大。还公开了用于形成这些玻璃基制品的方法。

Description

包含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷
本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2015/054681，国际申请日为2015年10月8日，进入中国国家阶段的申请号为201580065754.8，发明名称为“包含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请依据35U.S.C.§119要求2015年7月21日提交的美国临时申请序列号62/194967、2015年6月4日提交的美国临时申请序列号62/171110、2015年2月18日提交的美国临时申请序列号62/117585、以及2014年10月8日提交的美国临时申请序列号62/061372的优先权，上述文献的内容作为本申请的基础，并通过引用全文纳入本文。
背景
本公开涉及展现出包括改善的耐断裂性在内的改善的耐损坏性的玻璃基制品，更具体而言，涉及展现出非零金属氧化物浓度梯度或沿着大部分厚度变化的浓度的玻璃和玻璃陶瓷制品。
玻璃基制品经常经历会将大缺陷引入制品表面内的严重的冲击。这些缺陷会延伸至距离表面不超过约200微米的深度处。传统上，使用经过热钢化的玻璃来防止缺陷可被引入玻璃而导致的失效，因为经过热钢化的玻璃经常展现出较大的压缩应力(CS)层(例如占玻璃总厚度的约21％)，这能够防止缺陷蔓延进而发生失效。由热钢化而生成的应力曲线的一个离子示于图1。图1中，经过热处理的玻璃基制品100包含第一表面101、厚度t1和表面CS110。玻璃基制品100展现出从如本文所定义的第一表面101减小至层深度(DOL)130的CS，在该深度处，应力从压缩应力转变为拉伸应力且到达最大中心张力(CT)120。
热钢化目前仅限于较厚的玻璃基制品(即具有约3毫米或更厚的厚度t1的玻璃基制品)，因为为了实现热强化和所需的残留应力，必须在这些制品的核心与表面之间形成足够的热梯度。这些较厚的制品在许多应用中是不希望且不实际的，例如显示器(例如消费电子产品，包括手机、平板电脑、计算机、导航系统等)、建筑物(例如窗户、淋浴房面板、工作台面等)、交通工具(例如汽车、火车、飞机、航海器等)、家用电器、或者任何需要优异耐断裂性的应用但也是薄且轻量的制品。
虽然化学强化不以与热钢化相同的方式受到玻璃基制品的厚度所限，但是已知的经过化学强化的玻璃基制品不展现出经过热钢化的玻璃基制品的应力曲线。由化学强化(例如通过离子交换工艺)生成的应力曲线的一个离子示于图2。图2中，经过化学强化的玻璃基制品200包含第一表面201、厚度t2和表面CS 210。玻璃基制品200展现出从如本文所定义的第一表面201减小至DOL 230的CS，在该深度处，应力从压缩应力转变为拉伸应力且到达最大CT220。如图2所示，这些曲线展现出平坦的CT区域或者具有恒定或接近恒定的拉伸应力的CT区域，且经常具有相比于图1中所示的最大中心值更低的最大CT值。
因此，需要展现出改善的耐断裂性的薄的玻璃基制品。
发明概述
本公开的第一方面涉及一种玻璃基制品，其包含定义厚度(t)(例如约3毫米或更小，1毫米或更小、或者约0.5毫米或更小)的第一表面和与第一表面相反的第二表面、以及沿着厚度延伸应力曲线。在一种或多种实施方式中，厚度范围在约0·t至约0.3·t之间以及大于0.7·t的应力曲线上的所有点都具有小于约-0.1兆帕/微米或大于约0.1兆帕/微米的切线。
在一些实施方式中，玻璃基制品包含沿着大部分厚度或整个厚度变化的非零金属氧化物浓度。金属氧化物浓度的变化在本文中可被称为梯度。在一些实施方式中，金属氧化物浓度不为零且沿着约0·t～约0.3·t的厚度范围变化。在一些实施方式中，金属氧化物浓度不为零且沿着约0·t～约0.35·t、约0·t～约0.4·t、约0·t～约0.45·t、或约0·t～约0.48·t的厚度范围变化。金属氧化物可被描述成在玻璃基制品中生成了应力。金属氧化物浓度的变化可包括沿着约100微米的厚度区段改变约0.2摩尔％。浓度的变化可沿着上述厚度范围连续发生。在一些实施方式中，浓度的变化可沿着约10微米～约30微米范围内的厚度区段连续发生。
在一些实施方式中，金属氧化物浓度从第一表面减小至第一表面与第二表面之间的一个位置处，并从所述位置处增大至第二表面。
如本文所用，金属氧化物包含强化离子或在玻璃基制品中生成CS的离子。在一些实施方式中，金属氧化物具有玻璃基基材中所有总金属氧化物中最大的离子直径。在一种或多种实施方式中，金属氧化物可包含碱金属氧化物、或者不同的金属氧化物或碱金属氧化物的组合。示例性的金属氧化物包括Ag2O。示例性的碱金属氧化物包括Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O中的任一种或多种。金属氧化物可以非零浓度存在，其中，具体的金属氧化物的浓度沿着玻璃基制品的大部分或整个厚度变化。在一些实施方式中，金属氧化物浓度从第一表面减小至第一表面与第二表面之间的一个位置处，并从所述位置处增大至第二表面。金属氧化物的浓度在该位置处可不为零。
整个厚度内的金属氧化物浓度可约为0.05摩尔％或更大、或者约1摩尔％或更大。例如，玻璃基制品的整个厚度内的Na2O浓度可约为0.05摩尔％或更大，但是所述Na2O浓度从第一表面减小至第一表面与第二表面之间的一个位置处，并从所述位置处增大至第二表面。在一些离子中，沿着玻璃基制品的整个厚度的金属氧化物总浓度在约1摩尔％～约20摩尔％的范围内。在一些实施方式中，表面附近的金属氧化物浓度可比相同的金属氧化物在约0.4·t～约0.6·t范围内的深度处的浓度大1倍或1.5倍(例如5倍、10倍、15倍或甚至20倍)。金属氧化物浓度可通过被改性以展现浓度曲线(即本文所述的梯度或变化)之前的玻璃基制品中的该金属氧化物浓度的基线量来确定。
在一种或多种实施方式中，玻璃基制品包含第一金属氧化物浓度和第二金属氧化物浓度，以使第一金属氧化物浓度沿着约0t～约0.5t的第一厚度范围在约0摩尔％～约15摩尔％的范围内，且第二金属氧化物浓度自约0微米～约25微米的第二厚度范围起在约0摩尔％～约10摩尔％的范围内。玻璃基制品可包含可选的第三金属氧化物浓度。第一金属氧化物可以是Na2O，第二金属氧化物可以是K2O。
在一种或多种实施方式中，玻璃基制品具有约150MPa或更大、或者约200MPa或更大的表面CS。在一种或多种实施方式中，玻璃基制品可具有大于约300MPa、大于约600MPa或大于约700MPa的表面CS。玻璃基制品可具有约0.4·t或更深的化学深度。
在一些实施方式中，玻璃基制品可包含从第一表面延伸至约0.1·t或更大的DOC的CS层。在一些例子中，玻璃基制品包含CT层，所述CT层包含沿着大部分厚度t变化的非零金属氧化物浓度。CT层可具有最大CT，以使最大CT与表面CS之比在约0.01～约0.5的范围内。最大CT可约为25MPa或更大。
在一种或多种实施方式中，玻璃基制品可展现出耐断裂性，以使得当玻璃基制品断裂时，该玻璃基制品断裂成至少2片碎片/英寸2。在一些离子中，玻璃基制品可断裂成3片碎片/英寸2或更多、5片碎片/英寸2或更多、或者10片碎片/英寸2或更多。
在一些例子中，玻璃基制品可具有大于约0J/m2且小于20J/m2的拉伸储能。
玻璃基制品的一种或多种实施方式的CT区域可展现出由下式定义的应力曲线：
应力(x)＝MaxCT-(((MaxCT·(n+1))/0.5n)·|(x/t)-0.5|n)，其中，MaxCT是最大CT值，其为以MPa为单位的正值，x是沿着厚度(t)的以微米为单位的位置，n在1.5～5之间(或者在1.8～约2之间)。
玻璃基制品可包含无定形结构、晶体结构或它们的组合。玻璃基制品可以是透明的或不透明的。在一些实施方式中，玻璃基制品基本上呈白色或者基本上呈黑色。附加地或替代地，玻璃基制品可包含提供特定颜色的着色剂。
本公开的第二方面涉及一种无定形玻璃基材，其包含以下组分，以摩尔％计，包含：SiO2，其量在约68～约75的范围内；Al2O3，其量在约12～约15的范围内；B2O3，其量在约0.5～约5的范围内；Li2O，其量在约2～约8的范围内；Na2O，其量在约0～约6的范围内；MgO，其量在约1～约4的范围内；ZnO，其量在约0～约3的范围内；和CaO，其量在约0～约5的范围内。在一些实施方式中，玻璃基材展现出以下各项中的任一项或多项：Li2O与R2O之比在约0.5～约1的范围内；R2O的总量与Al2O3的量之差在约-5～约0的范围内；RxO的总量(以摩尔％计)与Al2O3的量之差在约0～约3的范围内；以及MgO的量(以摩尔％计)与RO的总量(以摩尔％计)之比在约0～约2的范围内。
在一种或多种实施方式中，玻璃基材是能够进行离子交换的。在另一些实施方式中，利用离子交换工艺对玻璃基材进行强化。
本公开的第三方面涉及一种用于形成如本文所述的耐断裂的玻璃基制品的方法。该方法的实施方式包括提供具有定义约3毫米或更薄的厚度的第一表面和第二表面的玻璃基基材，在包含CT层和CS层的玻璃基基材中生成应力曲线，其中，所述CS层具有表面CS、约0.4t或更深的化学深度以及约0.1·t或更大的DOC，且所述CT层具有最大CT，且最大CT与表面CS之比约为0.01～约0.5。
在以下的详细描述中给出了本发明的其他特征和优点，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详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性，用来提供理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所附附图提供了对本发明的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了本发明的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。
附图的简要说明
图1是穿过已知的经过热钢化的玻璃基制品的厚度的横截面视图；
图2是穿过已知的经过化学强化的玻璃基制品的厚度的横截面视图；
图3是穿过根据本公开的一种或多种实施方式的经过化学强化的玻璃基制品的厚度的横截面视图；
图4是环叠环设备的示意性的横截面视图；
图5是显示已知的经过化学强化的玻璃基制品和根据本公开的一种或多种实施方式的玻璃基制品中的Na2O浓度的图表；
图6是显示根据本公开的一种或多种实施方式的CT值和DOC值与离子交换时间的关系的图表；
图7是对随着已知的经过化学强化的玻璃基制品和根据本公开的一种或多种实施方式的玻璃基制品的深度而变化的应力曲线进行比较的图表；
图8显示了已知的经过化学强化的玻璃和玻璃陶瓷的应力曲线图；
图9显示了根据本公开的一种或多种实施方式的玻璃和玻璃陶瓷的应力曲线图；
图9A显示了实施例3D的坠落测试中的失效高度图；
图10是显示已知的经过化学强化的玻璃基制品和根据本公开的一种或多种实施方式的玻璃基制品的应力曲线比较图；
图11是显示实施例4A～4D的应力曲线与厚度的关系的图表；
图12是显示实施例4B～4D的离散的拉伸储能数据点的图表；
图13是显示K2O和Na2O的浓度与实施例4A～4D中的深度的关系的图表；
图14是显示图12中相同数据的图表，但是使用不同的比例以更加清晰地图示Na2O浓度随深度的变化。
图15是显示实施例4A以及4C～4F的应力曲线与深度的关系的图表；
图16是显示不同比例的图14的图表；
图17是显示实施例5A～5G的应力曲线与深度的关系的图表；
图18是显示实施例5A～5G的DOC值与第二和/或第三离子交换步骤的持续时间的关系的图表；
图19是显示实施例5A～5G的CT值与第二和/或第三离子交换步骤的持续时间的关系的图表；
图20是显示实施例6A-1至6A-6的应力曲线与深度的关系的图表；
图21是显示实施例6A-1至6A-6的CT和DOC值与离子交换时间的关系的图表；
图22是显示实施例6B-1至6B-6的应力曲线与深度的关系的图表；
图23是显示实施例6B-1至6B-6的CT和DOC值与离子交换时间的关系的图表；
图24是显示实施例6C-1至6C-6的应力曲线与深度的关系的图表；
图25是显示实施例6C-1至6C-6的CT和DOC值与离子交换时间的关系的图表；
图26是显示实施例6D-1至6D-6的应力曲线与深度的关系的图表；
图27是显示实施例6D-1至6D-6的CT和DOC值与离子交换时间的关系的图表；
图28是显示实施例7A～7G的CT与离子交换时间的关系的图表；
图29是显示实施例7A～7G的中心张力值和拉伸储能随离子交换时间而发生的变化的图表；
图30是显示比较例8A和实施例8B的应力曲线与深度的关系的图表；
图31是显示比较例8A和实施例8B的拉伸储能与CT的关系的图表；以及
图32是显示比较例8C和实施例8D的拉伸储能与CT的关系的图表。
图33是显示实施例2、6和9B以及比较例9I的坠落失效高度的图表；
图34是显示实施例2、6、9B以及比较例9J的磨损环叠环结果的图表；
图35是显示实施例2和9B的四点弯曲结果的韦布尔分布图；
图36是用于进行本公开中所述倒球在砂纸上(IBoS)测试的设备的一种实施方式的示意性的横截面视图；
图37是用于移动或手持电子装置中的玻璃基制品中通常发生的损伤引入和弯曲所导致的失效的主要机理的示意性的剖面解说图；
图38是一种用于在本文所述的设备中进行IBoS测试的方法的流程图；以及
图39是图示根据本公开的一种或多种实施方式的各种应力曲线的图表。
发明详述
下面将详细说明各种实施方式，这些实施方式的例子在所附实施例和附图中示出。
在以下描述中，在所有附图所示的若干视图中，相同的附图标记表示类似或相应的部分。还应理解，除非另外说明，否则，术语例如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等是为了方便起见的用语，不应视为限制性用语。此外，每当将一个组描述为包含一组要素和它们的组合中的至少一种时，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，或者主要由任何数量的这些所列要素组成，或者由任何数量的这些所列要素组成。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。除非另有说明，否则，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述上限和下限之间的任意范围。除非另外说明，否则，本文所用的修饰语“一个”或“一种”及其相应的修饰语“该(所述)”表示“至少一(个/种)”、或者“一(个/种)或多(个/种)。”还应理解的是，在说明书和附图中揭示的各种特征可以任意和所有的组合方式使用。
如本文所用，术语“玻璃基制品”和“玻璃基基材”以它们最广泛的意义来使用，包括全部或部分由玻璃制成的任何物体。玻璃基制品包括玻璃和非玻璃材料的层压件、玻璃和晶体材料的层压件、以及玻璃陶瓷(包括无定形相和晶体相)。除非另有说明，否则所有组成都以摩尔百分数(摩尔％)表示。
应注意，本文可用术语“基本上”和“约”表示可由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的固有不确定程度。在本文中还使用这些术语表示数量的表示可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致所针对的对象的基本功能改变。因此，例如，“基本上不含MgO”的玻璃基制品是指不向该玻璃基制品中主动添加或配入MgO，但其可作为污染物以很少量的量存在。
从总体上参见附图，并具体参见图1～3，应理解图示是为了描述本发明的具体实施方式，这些图示不构成对本发明的内容或所附权利要求书的限制。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意图方式显示。
如本文所用，DOC是指玻璃基制品内的应力从压缩应力转变为拉伸应力的深度。在DOC处，应力从正(压缩)应力转变为负(拉伸)应力(例如图1中的130)，因此该处的应力值为零。
如本文所用，术语“化学深度”、“化学层深度”和“化学层的深度”可以互换使用，并且是指金属氧化物或碱金属氧化物的离子(例如金属离子和碱金属离子)扩散入玻璃基制品的深度、以及离子浓度达到最小值的深度，上述结果由电子探针微分析(EPMA)或辉光放电-发射光谱法(GD-OES)来测定。具体而言，为了评估Na2O扩散的深度或者Na+离子浓度，可使用EPMA和FSM(将在下文中详述)进行测定。
根据本领域的惯例，压缩以负(＜0)应力表示，而拉伸以正(＞0)应力表示。但在本说明书中，CS以正值或绝对值表示，即，如本文所述，CS＝|CS|。
本文所述的是薄的经过化学强化的玻璃基制品，包括：玻璃，例如包括含碱金属的玻璃在内的硅酸盐玻璃；以及可用作移动电子装置和可触摸显示器的盖板玻璃的玻璃陶瓷。玻璃基制品还可被用于显示器(或显示制品)(例如广告版、销售系统终端、计算机、导航系统等)、建筑制品(墙壁、固定装置、面板、窗户等)、运输制品(例如用于汽车应用、火车、飞机、航海器等)、家用电器(例如洗涤器、干燥剂、洗碗机、冰箱等)、或者任何需要一定的耐断裂性的制品中。
具体而言，本文所述的玻璃基制品是薄的，并展现出通常只有对厚(例如厚度约为2mm或3mm或更厚)玻璃制品进行钢化才能够实现的应力曲线。玻璃基制品沿着其厚度展现出独特的应力曲线。在一些情况中，玻璃基制品展现出比钢化玻璃制品更大的表面CS。在一种或多种实施方式中，玻璃基制品展现出更深的压缩应力层深度(在所述压缩应力层中，CS相比于已知的经过化学强化的玻璃基制品减小或增大得更加缓和)，这种玻璃基制品展现出大为改善的耐断裂性，即使当玻璃基制品或者包含该制品的装置坠落在坚硬而粗糙的表面上也是如此。一种或多种实施方式的玻璃基制品展现出比一些已知的经过化学强化的玻璃基材更大的最大CT值。
CS和压缩应力层的深度(“DOL”)使用本领域已知的那些手段来测量。DOL与DOC通过测量技术来区分，其中，DOL通过表面应力计(FSM)来测定，所述表面应力计使用诸如鲁机欧有限公司(Luceo，日本东京)制造的FSM-6000或者类似的市售可得的仪器，测量CS和层深度的方法在题为《用于经过化学强化的平坦玻璃的标准规格(Standard Specificationfor Chemically Strengthened Flat Glass)》的ASTM 1422C-99、和ASTM 1279.19779《用于退火的、热强化的、完全钢化的平坦玻璃中边缘和表面应力的非破坏性光弹性测量的标准测试方法(Standard Test Method for Non-Destructive Photoelastic Measurementof Edge and Surface Stresses in Annealed,Heat-Strengthened,and Fully-TemperedFlat Glass)》中有所描述，上述文献通过引用全文结合入本文。表面应力测试依赖于对应力光学系数(SOC)的精确测定，其与玻璃的双折射相关。SOC则使用本领域已知的那些方法来进行测量，例如纤维和四点弯曲法以及大圆柱体法，其中，纤维和四点弯曲法在题为《测试玻璃应力-光学系数的标准测试方法》(Standard Test Method for Measurement ofGlass Stress-Optical Coefficient)的ASTM标准C770-98(2008)中有所描述，其全文通过引用结合入本文)。
对于压缩应力层延伸至玻璃基制品内较深深度处的经过强化的玻璃基制品，FSM技术会遭遇对比度问题，这会影响所观察的DOL值。在较深的DOL值处，TE与TM图谱之间的对比可能不够明显，使得对于TE与TM图谱之间差异的计算(以及DOL的确定)更加困难。而且，FSM技术无法确定应力曲线(即，CS随玻璃基制品内深度的变化而发生的变化)。另外，FSM技术无法测定因某些元素的离子交换(例如钠换锂)而导致的DOL。
开发了下文所述的技术，以使其能够更加精确地确定经过强化的玻璃基制品的DOC和应力曲线。
2012年5月3日提交的Rostislav V.Roussev等人的题为《用于测量离子交换玻璃的应力曲线的系统和方法》(Systems And Methods for Measuring the Stress Profileof Ion-Exchanged Glass)的美国申请系列号US 13/463322(以下称其为“Rostislav I”)公开了两种提取经过钢化或化学强化的玻璃的详细而精确的应力曲线(应力随深度变化而变化的关系)的方法，该文献要求于2011年5月25日提交的相同标题的美国临时专利申请号61/489800的优先权。利用棱镜偶联技术收集TM和TE偏振的谱带光学模式的光谱，并且整体使用这些图谱以得到详细而精确的TM和TE折射率曲线nTM(z)和nTE(z)。上述申请的内容通过引用全文纳入本文。
在一种实施方式中，使用反温策尔-克雷默-布里渊(IWKB)法通过模谱来得到详细的折射率曲线。
在另一种实施方式中，通过将所测得的模谱拟合至描述折射率曲线形状的预定义的函数形式的经过数学计算的光谱、并且从最佳拟合中获取函数形式的参数来得到详细的折射率曲线。详细的应力曲线S(z)通过使用已知的应力-光学系数(SOC)值由恢复的TM和TE指数之差计算得到：
S(z)＝[nTM(z)-nTE(z)]/SOC (2)。
由于SOC值小，任意深度z处的双折射nTM(z)-nTE(z)都只占指数nTM(z)和nTE(z)的一小部分(通常在1％的程度)。得到不因所测得的模谱中的噪音而发生明显扭曲的应力曲线需要以0.00001RIU程度的精确度来确定模效指数(mode effective index)。Roussev I中公开的方法还包括应用于原始数据的技术以确保尽管在所收集到的TE和TM模谱或模谱图像中具有噪音和/或不佳的对比度，仍然对于所测的模指数具有这种高精确性。这些技术包括噪音的平均化、过滤以及曲线拟合以找到使模式与子像素分辨率非常吻合的位置。
相似地，Rostislav V.Roussev等人于2013年9月23日提交的题为《用于测量玻璃和玻璃陶瓷中的双折射的系统和方法》(Systems and Methods for MeasuringBirefringence in Glass and Glass-Ceramics)的美国专利申请号14/033954(以下称其为“Roussev II”)公开了用于光学测量玻璃和玻璃陶瓷(包括不透明的玻璃和玻璃陶瓷)表面的双折射的设备和方法，该文献要求于2012年9月28日提交的具有相同标题的美国临时申请序列号61/706891的优先权。Roussev I中对离散的模谱进行了辨识，不同于RoussevI，Roussev II中公开的方法取决于对测量的棱镜联用配置中的棱镜试样界面所反射的TM和TE光线的角度强度分布进行仔细地分析。上述申请的内容通过引用全文纳入本文。
所以，反射光强vs角度的正确分布比其在传统的棱镜联用应力测试中要重要得多，在传统的棱镜联用应力测试中，只寻找离散模点(discrete mode)的位置。为此，Roussev I和Roussev II中公开的方法包括用于对强度谱图进行归一化的技术，包括归一化至参比图像或信号、对检测器的非线性进行修正、对多幅图像取平均以降低图像噪音和斑点、以及应用数字过滤以进一步使角度强度谱图平滑化。另外，一种方法包括对对比信号进行整形，对比信号被进一步归一化以修正TM和TE信号形状上的根本差异。上述方法取决于取得两种几乎相同的信号，并且通过对含有最剧烈变化区域的信号部分进行比较来通过子像素分辨率确定它们的相互位移。双折射与相互位移成正比，具有由设备设计确定的系数，所述设备设计包括棱镜的几何构型和折射率、透镜的焦距和显示器上的像素间距。用已知的应力-光学系数使所测得的双折射倍增，从而确定应力。
在另一种公开的方法中，在应用上述信号调整技术的一些组合后确定了TM和TE信号的导数。TM和TE信号的最大导数的位置通过子像素分辨率得到，且双折射与上述两个最大值的间距成正比，具有一个之前由设备参数确定的系数。
联系对于修正强度提取的需要，设备包括一些优化处理，例如使用邻近棱镜入口表面或位于棱镜入口表面的光散射表面(静电扩散器)以改善照明的角度均匀性、当光源是相干的或部分相干时使用移动扩散器来减少斑点、以及在棱镜的输入面和输出面以及侧面的一些部分上使用吸光涂层以减轻倾向于扭曲强度信号的寄生背景。此外，这些装置可包括红外光源以使得能够对不透明的材料进行测量。
另外，Roussev II公开了所研究的试样的波长和衰减系数的范围，在该范围内允许利用所述的方法和设备优化处理来进行测量。所述范围定义为αsλ≤250πσs，其中，αs是测量波长λ下的光衰减系数，σs是所要测量的应力的在实际应用中通常所需要的精确度下的预计值。这一宽广的范围允许在过去的现有测量方法不适用的光衰减大的波长下得到具有实际价值的测量结果。例如，Roussev II公开了在1550nm的波长下对不透明的白色玻璃陶瓷的应力诱导型双折射进行了成功测量，在该波长下，衰减大于约30dB/mm。
尽管由上文已知FSM技术针对更深的DOL存在一些问题，但FSM仍然是一种有益的常规技术，认为在更深的DOL处使用该技术时，误差范围可能高达+/-20％。本文所用的DOL是指使用FSM技术算得的压缩应力层深度，而DOC是指利用Roussev I和II所述的方法确定的压缩应力层深度。
如上所述，本文所述的玻璃基制品可通过离子交换而受到化学强化，并且展现出与已知的强化玻璃所展现出的应力曲线不同的应力曲线。在该工艺中，玻璃基制品的表面处或表面附近的离子被具有相同价态或氧化态的更大的离子取代(或交换)。在玻璃基制品包含碱性铝硅酸盐玻璃的实施方式中，玻璃表面层中的离子以及较大离子是一价的碱金属阳离子，例如Li+(当存在于玻璃基制品中时)、Na+、K+、Rb+和Cs+。或者，表面层中的一价阳离子可被诸如Ag+等碱金属阳离子以外的一价阳离子取代。
离子交换工艺通常这样进行：将玻璃基制品浸入一种/个熔融盐浴(或两种/个或更多种/个熔融盐浴)中，所述熔融盐浴含有将要与玻璃基制品中的较小离子进行交换的较大离子。应当注意的是，也可使用盐浴的水溶液。另外，浴的组成可包含多于一种类型的较大离子(例如Na+和K+)或单一的较大离子。本领域技术人员应理解，离子交换工艺的参数包括但不限于浴的组成和温度、浸泡时间、玻璃基制品在一种/个(或多种/个)盐浴中的浸泡次数、多种/个盐浴的使用、诸如退火、洗涤等的附加步骤，这些参数通常是根据以下的因素确定的：玻璃基制品的组成(包括制品的结构以及存在的任何晶相)、以及通过强化操作而获得的玻璃基制品的所需的DOL或DOC和CS。例如，玻璃基制品的离子交换可以通过以下方式实现：将玻璃基制品浸入至少一种/个包含盐的熔融浴中，所述盐是例如但不限于较大碱金属离子的硝酸盐、硫酸盐和盐酸盐。典型的硝酸盐包括KNO3、NaNO3、LiNO3、NaSO4以及它们的组合。熔融盐浴的温度通常在约380℃至最高达约450℃的范围内，而浸泡时间在约15分钟至最高达约100小时的范围内，这取决于玻璃厚度、浴温度和玻璃的扩散率。但是，也可以采用不同于上文所述的温度和浸泡时间。
在一种或多种实施方式中，可将玻璃基制品浸入温度约为370℃～约480℃的100％的NaNO3的熔融盐浴中。在一些实施方式中，可将玻璃基基材浸入包含约5％～约90％的KNO3以及约10％～约95％的NaNO3的熔融混合盐浴中。在一些实施方式中，可将玻璃基基材浸入包含Na2SO4和NaNO3且具有更宽温度范围(例如不超过约500℃)的熔融混合盐浴中。在一种或多种实施方式中，可将玻璃基制品在浸入第一浴之后浸入第二浴中。浸入第二浴可包括在包含100％的KNO3的熔融盐浴中浸入15分钟～8小时。
可调整离子交换的条件以提供“尖峰”或者增加应力曲线在表面处或表面附近的斜率。该尖峰可通过单个浴或多个浴来实现，所述浴具有单一组成或混合组成，这是因为本文所述的玻璃基制品中所使用的玻璃组合物具有独特的性质。
如图3所示，一种或多种实施方式的玻璃基制品300包含定义厚度t的第一表面302和与第一表面相反的第二表面304。在一种或多种实施方式中，厚度t可约为3毫米或更薄(例如在约0.01毫米～约3毫米、约0.1毫米～约3毫米、约0.2毫米～约3毫米、约0.3毫米～约3毫米、约0.4毫米～约3毫米、约0.01毫米～约2.5毫米、约0.01毫米～约2毫米、约0.01毫米～约1.5毫米、约0.01毫米～约1毫米、约0.01毫米～约0.9毫米、约0.01毫米～约0.8毫米、约0.01毫米～约0.7毫米、约0.01毫米～约0.6毫米、约0.01毫米～约0.5毫米、约0.1毫米～约0.5毫米、或约0.3毫米～约0.5毫米的范围内)。
玻璃基制品具有从第一表面302延伸至第二表面304(或者沿着厚度t的整个长度)的应力曲线。在图3所示的实施方式中，显示了利用本文所述的Roussev I和II测得的应力曲线312和利用本文所述的FSM测量估计的应力曲线340。x轴代表应力值，y轴代表玻璃基制品内的厚度或深度。
如图3所示，应力曲线312展现出CS层315(具有表面CS 310)、CT层325(具有最大CT320)和DOC 317，在该处，应力曲线312在330处从压缩转变为拉伸。CT层325还具有关联深度或长度327(CT区域或层)。估计的应力曲线340展现出比DOC更大DOL。如本文所用，DOC和DOL是相对于从一个表面(第一表面302或第二表面304)起算的各深度而言，应当理解，所述DOC或DOL也可以从另一个表面起算。
表面CS 310可约为150MPa或更大，或约200MPa或更大(例如约250MPa或更大、约300MPa或更大、约400MPa或更大、约450MPa或更大、约500MPa或更大、或者约550MPa或更大)。表面CS 310可不超过约900MPa，不超过约1000MPa，不超过约1100MPa，或者不超过约1200MPa。最大CT 320可约为25MPa或更大，约50MPa或更大、或约100MPa或更大(例如约150MPa或更大、约200MPa或更大、约250MPa或更大、或者约300MPa或更大)。在一些实施方式中，最大CT 320可在约50MPa～约250MPa的范围内(例如约75MPa～约250MPa、约100MPa～约250MPa、约150MPa～约250MPa、约50MPa～约175MPa、约50MPa～约150MPa、或者约50MPa～约100MPa)。可使最大CT 320位于约0.3·t～约0.7·t、约0.4·t～约0.6·t、或者约0.45·t～约0.55·t的范围内。应当注意的是，表面CS 310和最大CT 320中的任一种或多种可取决于玻璃基制品的厚度。例如，厚度约为0.8mm的玻璃基制品可具有约100MPa或更大的最大CT。当玻璃基制品的厚度减小时，最大CT可增大。换言之，最大CT随着厚度的减小(或者随着玻璃基制品的变薄)而增大。
在一些实施方式中，最大CT 320与表面CS 310之比可在约0.05～约1的范围内(例如在约0.05～约0.5、约0.05～约0.3、约0.05～约0.2、约0.05～约0.1、约0.5～约0.8、约0.0.5～约1、约0.2～约0.5、约0.3～约0.5的范围内)。在已知的经过化学强化的玻璃基制品中，最大CT 320与表面CS 310之比为0.1或更小。在一些实施方式中，表面CS可以是最大CT的1.5倍(或2倍或2.5倍)或更大。在一些实施方式中，表面CS可以是最大CT的高达约20倍。
在一种或多种实施方式中，应力曲线312包含最大CS，其通常为表面CS310，其可出现在第一表面302和第二表面304的任一个或两个上。在一种或多种实施方式中，CS层或区域315沿着厚度的一部分延伸至DOC 317和最大CT 320。在一种或多种实施方式中，DOC 317可约为0.1·t或更大。例如，DOC317可约为0.12·t或更大，约为0.14·t或更大，约为0.15·t或更大，约为0.16·t或更大，0.17·t或更大，0.18·t或更大，0.19·t或更大，0.20·t或更大，约为0.21·t或更大，或者不超过约0.25·t。在一些实施方式中，DOC 317小于化学深度342。化学深度可约为0.4·t或更深，0.5·t或更深，约55·t或更深，或者约0.6·t或更深。在一种或多种实施方式中，应力曲线312可被描述为具有类似抛物线的形状。在一些实施方式中，沿着玻璃基制品的呈现拉伸应力的区域或深度的应力曲线展现出类似抛物线的形状。在一种或多种实施方式中，应力曲线312不包含平坦应力(即压缩或拉伸)部分或者展现出基本上恒定的应力(即压缩或拉伸)的部分。在一些实施方式中，CT区域展现出基本上不包含平坦应力或者不包含基本上恒定的应力的应力曲线。在一种或多种实施方式中，厚度范围在约0·t至约0.2·t之间以及大于0.8·t(或者约0·t～约0.3·t以及大于0.7·t)的应力曲线312上的所有点都具有小于约-0.1兆帕/微米或大于约0.1兆帕/微米的切线。在一些实施方式中，切线可小于约-0.2兆帕/微米或者大于约0.2兆帕/微米。在一些更加特定的实施方式中，切线可小于约-0.3兆帕/微米或者大于约0.3兆帕/微米。在一种更加特定的实施方式中，切线可小于约-0.5兆帕/微米或者大于约0.5兆帕/微米。换言之，一种或多种实施方式的沿着这些厚度范围(即0·t至约2·t以及大于0.8·t，或者约0t～约0.3·t以及0.7·t或更大)的应力曲线不包含具有如上所述的切线的点。无意受限于理论，已知的误差函数或拟线性应力曲线沿着这些厚度范围(即0·t至约2·t以及大于0.8·t，或者约0·t～约0.3·t以及0.7·t或更大)包含具有以下范围内的切线的点：约-0.1兆帕/微米～约0.1兆帕/微米、约-0.2兆帕/微米～约0.2兆帕/微米、约-0.3兆帕/微米～约0.3兆帕/微米、或者约-0.5兆帕/微米～约0.5兆帕/微米(包括沿着这些厚度范围的应力曲线的平坦或零斜率，如图2、220所示)。本公开的一种或多种实施方式的应力曲线不展现出沿着这些厚度范围具有平坦或零斜率应力曲线的应力曲线，如图3所示。
在一种或多种实施方式中，玻璃基制品展现出在约0.1·t～0.3·t以及约0.7·t～0.9·t的厚度范围内具有最大切线和最小切线的应力曲线。在一些例子中，最大切线与最小切线之差约为3.5兆帕/微米或更小，约为3兆帕/微米或更小，约为2.5兆帕/微米或更小，或者约为2兆帕/微米或更小。
在一种或多种实施方式中，应力曲线312基本上不包含任何沿深度方向或者沿着玻璃基制品的至少一部分厚度t延伸的线性区段。换言之，应力曲线312基本上沿着厚度t连续升高或者降低。在一些实施方式中，应力曲线沿深度方向基本上不包含任何长度约为10微米或更长、约50微米或更长、或者约100微米或更长、或者约200微米或更长的线性区段。如本文所用，术语“线性”是指沿着线性区段的量级小于约5兆帕/微米、或者小于约2兆帕/微米的斜率。在一些实施方式中，应力曲线的基本上不含任何深度方向上的线性区段的一个或多个部分存在于玻璃基制品内从第一表面或第二表面中的一个或两个起算的约5微米或更深(例如10微米或更深、或者15微米或更深)的深度处。例如，沿着距离第一表面约0微米至小于约5微米的深度，应力曲线可包含线性区段，但是从距离第一表面约5微米或更深的深度处起，应力曲线可基本上不包含线性区段。
在一些实施方式中，应力曲线可在约0t至约0.1t的深度处包含线性区段，并且在约0.1t～约0.4t的深度处基本上不包含线性区段。在一些实施方式中，从约0t～约0.1t范围内的厚度起，应力曲线可具有范围在约20兆帕/微米～约200兆帕/微米内的斜率。如本文中将要描述的，这些实施方式可利用单一的离子交换工艺来形成，通过这种工艺，浴可包含两种或更多种碱性盐，或者是混合的碱性盐浴或多种(例如2种或更多种)离子交换工艺。
在一种或多种实施方式中，玻璃基制品可通过应力曲线沿着CT区域(图3中的327)的形状来描述。例如，在一些实施方式中，可利用公式对沿着CT区域(其中的应力为拉伸应力)的应力曲线进行估计。在一些实施方式中，沿着CT区域的应力曲线可利用下式(1)来估计：
应力(x)＝MaxCT-(((MaxCT·(n+1))/0.5n)·|(x/t)-0.5|n)(1)
在式(1)中，应力(x)是位置x处的应力值。此处的应力是正值(张力)。MaxCT是最大中心张力，其是以MPa为单位的正值。数值x是沿着厚度(t)的位置，其单位为微米，且在0～t的范围内；x＝0是一个表面(图3中的302)，x＝0.5t是玻璃基制品的中心，应力(x)＝MaxCT，且x＝t是相反的表面(图3中的304)。式(1)中所使用的MaxCT可在约50MPa～约350MPa的范围内(例如60MPa～约300MPa，或者约70MPa～约270MPa)，且n是1.5～5(例如2～4、2～3或者1.8～2.2)的拟合参数，n＝2可提供抛物线状的应力曲线，衍生自n＝2的指数提供近似于抛物线状的应力曲线的应力曲线。图39显示了厚度为0.8mm的玻璃基制品的MaxCT与n的不同组合(如图例中所示的1.5～5)的示例性的应力曲线。
在一些实施方式中，可通过热处理来改变应力曲线。在这些实施方式中，热处理可在任何离子交换处理之前进行、在离子交换处理之间进行、或者在所有离子交换处理之后再进行。在一些实施方式中，热处理可导致表面处或表面附近的应力曲线的斜率减小。在一些实施方式中，在希望表面处的斜率更陡峭或更大的场合下，可在热处理后进行离子交换处理以使应力曲线在表面处或表面附近具有“尖峰”或者斜率增大。
在一种或多种实施方式中，应力曲线312(和/或估计的应力曲线340)由沿着一部分厚度变化的非零金属氧化物浓度产生。浓度的变化在本文中可被称为梯度。在一些实施方式中，金属氧化物浓度不为零且沿着约0·t～约0.3·t的厚度范围变化。在一些实施方式中，金属氧化物浓度不为零且沿着约0·t～约0.35·t、约0·t～约0.4·t、约0·t～约0.45·t、或约0·t～约0.48·t的厚度范围变化。金属氧化物可被描述成在玻璃基制品中生成了应力。浓度的变化可沿着上述厚度范围连续发生。浓度的变化可包括金属氧化物浓度沿着约100微米的厚度区段变化了约0.2摩尔％。该变化可通过本领域已知的方法来测量，包括微探针，如实施例1所示。浓度不为零且浓度沿着一部分厚度变化的金属氧化物可被描述成在玻璃基制品中生成了应力。
浓度的变化可沿着上述厚度范围连续发生。在一些实施方式中，浓度的变化可沿着约10微米～约30微米范围内的厚度区段连续发生。在一些实施方式中，金属氧化物浓度从第一表面减小至第一表面与第二表面之间的一个位置处，并从所述位置处增大至第二表面。
金属氧化物的浓度可包括多于一种金属氧化物(例如Na2O和K2O的组合)。在一些实施方式中，在使用两种金属氧化物以及离子半径互不相同的场合下，在较浅的深度处，半径更大的离子的浓度大于半径更小的离子的浓度，而在更深的深度处，半径更小的离子的浓度大于半径更大的离子的浓度。例如，在离子交换处理中使用单一的含有Na和K的浴的场合下，在更浅的深度处，玻璃基制品中的K+离子浓度大于Na+离子浓度，而在更深的深度处，Na+浓度大于K+离子的浓度。这部分是由离子尺寸所致。在这些玻璃基制品中，表面处或表面附近的区域具有更大的CS，因为表面处或表面附近具有更多的较大离子。该更大的CS可表现为应力曲线在表面处或表面附近具有更陡峭的斜率(即另一曲线在表面处的尖峰)。
一种或多种金属氧化物的浓度梯度或变化是通过对玻璃基制品进行化学强化来产生的，所述化学强化例如通过上文所述的离子交换工艺来进行，其中，玻璃基制品中的多个第一金属离子被多个第二金属离子交换。第一离子可为锂、钠、钾和铷的离子。第二金属离子可为钠、钾、铷和铯中的一种的离子，前提是第二碱金属离子的离子半径大于第一碱金属离子的离子半径。第二金属离子以其氧化物(例如Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O或它们的组合)存在于玻璃基基材中。
在一种或多种实施方式中，金属氧化物梯度延伸穿过玻璃基制品的大部分厚度t或整个厚度t，包括CT层325。在一种或多种实施方式中，CT层325中的金属氧化物浓度约为0.5摩尔％或更大。在一些实施方式中，沿着玻璃基制品的整个厚度的金属氧化物浓度可约为0.5摩尔％或更大(例如约1摩尔％或更大)，且在第一表面302和/或第二表面304处最大，并且以基本上恒定速率减小至第一表面302与第二表面304之间的一个位置处。在该位置处，沿着整个厚度t的金属氧化物浓度最小；但是浓度在该位置处也不为零。换言之，具体金属氧化物的不为零的浓度沿着大部分厚度t(如本文所述)或整个厚度t延伸。在一些实施方式中，具体金属氧化物的最小浓度出现在CT层327中。玻璃基制品中特定金属氧化物的总浓度可在约1摩尔％～约20摩尔％的范围内。
在一种或多种实施方式中，玻璃基制品包含第一金属氧化物浓度和第二金属氧化物浓度，以使第一金属氧化物浓度沿着约0t～约0.5t的第一厚度范围在约0摩尔％～约15摩尔％的范围内，且第二金属氧化物浓度自约0微米～约25微米的第二厚度范围起在约0摩尔％～约10摩尔％(或者约0微米～约12微米)的范围内。玻璃基制品可包含可选的第三金属氧化物浓度。第一金属氧化物可包含Na2O，而第二金属氧化物可包含K2O。
金属氧化物浓度可通过被改性以包含这些金属氧化物的浓度梯度之前的玻璃基制品中该金属氧化物的基线量来确定。
在一种或多种实施方式中，玻璃基制品可通过它们如何断裂以及由所述断裂而产生的碎片来描述。在一种或多种实施方式中，当断裂时，玻璃基制品断裂成每平方英寸(或6.4516平方厘米)2片或更多片(断裂前的)玻璃基制品的碎片。在一些情况中，玻璃基制品断裂成每平方英寸(或6.4516平方厘米)3片或更多片、4片或更多片、5片或更多片、或者10片或更多片(断裂前的)玻璃基制品的碎片。在一些例子中，当断裂时，玻璃基制品断裂成多片碎片，这些碎片中的50％或更多具有小于(断裂前的)玻璃基制品的碎片的表面积的5％、2％、或者1％的表面积。在一些实施方式中，当断裂时，玻璃基制品断裂成多片碎片，这些碎片中的90％或更多或甚至100％具有小于(断裂前的)玻璃基制品的碎片的表面积的5％、2％、或者1％的表面积。
在一种或多种实施方式中，在对玻璃基制品进行化学强化之后，所得到的玻璃基制品的应力曲线317(以及估计的应力曲线340)提供改善的耐断裂性。例如，在一些实施方式中，断裂后，玻璃基制品包含平均最长剖面尺寸小于或等于约2·t(例如1.8·t、1.6·t、1.5·t、1.4·t、1.2·t或1.·t或更小)的碎片。
在一种或多种实施方式中，玻璃基制品可展现出约0.7MPa·m1/2或更大的断裂韧度(K1C)。在一些情况中，断裂韧度可约为0.8MPa·m1/2或更大，或者约0.9MPa·m1/2或更大。在一些实施方式中，断裂韧度可在约0.7MPa·m1/2～约1MPa·m1/2的范围内。
在一些实施方式中，基材还可被表征为具有约500HVN～约800HVN的硬度，所述硬度由维氏硬度测试在200g的负荷下测得。
本文所述的玻璃基制品可展现出大于0J/m2至约20J/m2范围内的拉伸储能。在一些例子中，拉伸储能可在约1J/m2～约20J/m2、约2J/m2～约20J/m2、约3J/m2～约20J/m2、约4J/m2～约20J/m2、约1J/m2～约19J/m2、约1J/m2～约18J/m2、约1J/m2～约16J/m2、约4J/m2～约20J/m2、或约4J/m2～约18J/m2的范围内。拉伸储能可通过利用式(2)对拉伸区域内的弹性储能Σ相对于试样的每单位区域的厚度t进行积分来计算：
Σ＝0.5σ2t/E (2)，
其中，σ是应力，E是杨氏模量。
更具体而言，利用下式(3)来计算拉伸储能：
拉伸储能(J/m2)＝1-ν/2E∫σ^2dt (3)，
其中，n是泊松比，E是弹性模量，且只对拉伸区域进行积分。
在一种或多种实施方式中，当接受磨损环叠环(AROR)测试时，玻璃基制品展现出改善的表面强度。材料的强度定义为断裂发生时的应力。A-ROR测试是一种用于测量平面玻璃试样的表面强度测量方法，题为《环境温度下的高级陶瓷的单调等双轴弯曲强度的标准测试方法》(Standard Test Method for Monotonic Equibiaxial Flexural Strength ofAdvanced Ceramics at Ambient Temperature)的ASTM C1499-09(2013)提供了本文所述的环叠环磨损ROR测试方法的基础。ASTM C1499-09的内容通过引用全文纳入本文。在一种实施方式中，在进行环叠环测试之前，用90号碳化硅(SiC)颗粒对玻璃试样进行磨损，利用题为《通过挠曲的玻璃强度的标准测试方法(确定挠曲模量)》(Standard Test Methodsfor Strength of Glass by Flexure(Determination of Modulus of Rupture))”的ASTMC158-02(2012)附录A2(题为“磨损程序(abrasion Procedures)”)中所述的方法和设备将上述颗粒递送至玻璃样品。ASTM C158-02以及附录2的具体内容通过引用全文纳入本文。
在进行环叠环测试之前，按照ASTM C158-02、附录2中所述的内容对玻璃基制品进行磨损，以使用ASTM C158-02的图A2.1中所述的设备标准化和/或控制试样的表面瑕疵情况。典型的是使用304kPa(44psi)的空气压力以15psi的负荷将磨损材料喷砂至玻璃基制品的表面110上；虽然在下述实施例中，磨损材料是以25psi和45psi的负荷被喷砂至表面110上的。在建立起空气流之后，将5cm3的磨损材料倒入漏斗中，在引入了磨损材料之后对试样进行5秒的喷砂。
对于环叠环测试，具有至少一个如图4所示的磨损表面410的玻璃基制品被置于两个尺寸不同的同心圆环之间，以测定等双轴弯曲强度(即，当在两个通信圆环之间受到弯曲时，材料能够维持的最大应力)，也如图4所示。在磨损环叠环构造400中，磨损的玻璃基制品410被具有直径D2的支承环420支承。利用负荷元件(未图示)将作用力F通过直径为D1的负荷环430施加至玻璃基制品的表面。
负荷环与支承环的直径比D1/D2可在约0.2～约0.5的范围内。在一些实施方式中，D1/D2约为0.5。负荷环和支承环130、120应当同心对齐，不超过支承环直径D2的0.5％。用于进行测试的负荷元件应当精确至所选范围内的任何负荷的±1％以内。在一些实施方式中，测试在23±2℃的温度、40±10％的相对湿度下进行。
对于固定装置的设计，负荷环430的凸出表面的半径r满足h/2≤r≤3h/2，其中，h是玻璃基制品410的厚度。负荷环和支承环430、420通常由硬度HRc＞40的硬化钢制成。ROR固定装置是市售可得的。
ROR测试的目标失效机制是观察源自负荷环430内的表面430a的玻璃基制品410的断裂。发生在该区域(即，负荷环430和支承环420之间)以外的失效在数据分析时忽略不计。然而，由于玻璃基制品410是薄的且具有高强度，有时会观察到超出试样厚度h的1/2的较大的挠曲。因此，观察到来源于负荷环430下方的高比例失效也不足为奇。如果不知道每个试样的环内和环下(统称为应变计分析)的应力发展和失效来源，就不能精确地计算应力。因此，AROR测试聚焦于作为测量反馈的失效时的峰值负荷。
玻璃基制品的强度取决于表面缺陷的存在。然而，无法准确预测给定尺寸缺陷的存在可能性，因为玻璃的强度在统计学上是固有的。因此，通常可利用可能性分布作为所得数据的统计学代表。
在一些实施方式中，本文所述的经过强化的玻璃基制品具有至少20kgf至约30kgf的表面或等双轴弯曲强度，上述结果是通过使用25psi或甚至45psi的负荷使表面磨损的磨损环叠环测试来测定的。在另一些实施方式中，表面强度至少为25kgf，而在另一些实施方式中，至少为30kgf。
在一些实施方式中，本文所述的经过强化的玻璃基制品可通过在倒球在砂纸上(IBoS)测试中的表现来描述。IBoS测试是动态组件水平测试，其模拟了用于移动或手持电子装置中的玻璃基制品中通常发生的损伤引入和弯曲所导致的失效的主要机理，如图36示意性所示。在现场，损伤引入(图37中的a)发生在玻璃基制品的顶表面。断裂始于玻璃基制品的顶表面上，且损伤穿入玻璃基制品(图37中的b)，或者，断裂从顶表面上的弯曲或从玻璃基制品的内部部分扩散(图37中的c)。IBoS测试被设计成同时向玻璃表面引入损伤以及在动态负荷下施加弯曲。在一些例子中，当包含压缩应力时，玻璃基制品相比于不包含压缩应力的相同的玻璃基制品而言展现出改善的坠落性能。
一种IBoS测试设备示意性地示于图36。设备500包括测试架510和球530。球530是刚性或固体的球，例如不锈钢球等。在一种实施方式中，球530是直径为10mm的4.2克的不锈钢球。球530从预定高度h直接坠落至玻璃基制品试样518上。测试架510包括固体基座512，所述固体基座512包含坚硬的刚性材料，例如花岗岩等。在表面上设置有磨损材料的板材514被置于固体基座512的上表面上，以使具有磨损材料的表面面朝上。在一些实施方式中，板材514是具有30号表面的砂纸，而在另一些实施方式中，是具有180号表面的砂纸。利用试样固定器515将玻璃基制品试样518固定在板材514上方的位置处，以使得在玻璃基制品试样518与板材514之间存在空气间隙516。板材514与玻璃基制品试样518之间的空气间隙516允许玻璃基制品试样518在受到球530的撞击后弯曲并弯曲到板材514的磨损表面上。在一种实施方式中，夹紧玻璃基制品试样218的所有角落，以保持仅在球的撞击点处发生弯曲，从而确保可重复性。在一些实施方式中，改变试样固定器514和测试架510以适应厚达约2mm的试样厚度。空气间隙516在约50μm～约100μm的范围内。改变空气间隙516以针对材料硬度(杨氏模量，Emod)的不同进行调整，但是也包括弹性模量以及试样的厚度。可使用粘胶带520覆盖玻璃基制品试样的上表面，以收集玻璃基制品试样518在受到球530撞击后发生断裂事件中所产生的碎片。
可使用各种材料作为磨损材料。在一种具体的实施方式中，磨损表面是砂纸，例如碳化硅或氧化铝砂纸、经过加工的砂纸或者本领域技术人员已知的具有相当的硬度和/或锋利度的任何磨损材料。在一些实施方式中，可使用30号砂纸，因此其具有比混凝土或沥青更均匀的表面形貌、以及能够产生所需水平的试样表面损伤的粒径和锋利度。
在一个方面中，使用上述设备500来进行IBoS测试的方法600示于图38。在步骤610中，将玻璃基制品试样(图36中的218)置于上述测试架510中，并且固定在试样固定器515中，以使得在玻璃基制品试样518与具有磨损表面的板材514之间形成空气间隙516。方法600假设具有磨损表面的板材514已被置于测试架510中。然而，在一些实施方式中，该方法可包括将板材514置于测试架510中，以使具有磨损材料的表面面朝上。在一些实施方式(步骤610a)中，在将玻璃基制品试样518固定在试样固定器510中之前，对玻璃基制品试样518的上表面施用粘胶带520。
在步骤520中，具有预定质量和尺寸的固体球530从预定高度h坠落至玻璃基制品试样518的上表面上，以使球530在上表面的大致中心处(即中心的1mm内、或3mm内、或5mm内、或10mm内)撞击上表面(或者固定在上表面上的粘胶带520)。在步骤520的撞击之后，确定玻璃基制品试样518的损伤程度(步骤630)。如上文所述，这里，术语“断裂”是指当基材坠落或者受到物体撞击时，裂纹蔓延穿过基材的整个厚度和/或整个表面。
在方法600中，可在每次坠落之后更换具有磨损表面的板材518，以避免发生已在重复使用其它类型(例如混凝土或沥青)的坠落测试表面中观察到的“老化”效应。
方法600中通常使用各种预定的坠落高度h和增量。可例如采用最小坠落高度(例如约10～20cm)来开始测试。然后，对于成功的坠落，可以固定的增量或者可变的增量增加高度。玻璃基制品试样518一破裂或者断裂，就停止进行方法600中所描述的测试(步骤631)。或者，如果坠落高度到达最大坠落高度(例如约100cm)而没有发生断裂，也停止进行方法300的坠落测试，或者，可在最大高度处反复进行步骤520直至发生断裂。
在一些实施方式中，只对各个玻璃基制品试样518在每一个预定高度h下进行一次方法600的IBoS测试。但在另一些实施方式中，在每一个高度下对各试样进行多次测试。
如果玻璃基制品试样518的断裂已经发生(图38中的步骤631)，就终止按照方法600的IBoS测试(步骤640)。如果未观察到在预定坠落高度下发生因落球而导致的断裂(步骤632)，则以预定增量(例如5、10或20cm)增加坠落高度(步骤634)，且反复进行步骤620和630直至观察到试样断裂(631)或者到达最大测试高度(636)而没有发生试样断裂。当到达步骤631或636时，终止进行按照方法600的测试。
当进行上述倒球在砂纸上(IBoS)测试时，当球从100cm的高度坠落至玻璃表面上时，本文所述的玻璃基制品的实施方式具有至少约60％的幸存率。例如，玻璃基制品在以下情况下被描述成当从给定高度坠落时具有60％的幸存率：当从规定高度(此处是100cm)坠落时，五个完全相同(或接近完全相同)的试样(即具有大致相同的组成，且强化后具有大致相同的压缩应力以及压缩深度或者压缩应力层深度，如上所述)中有三个在IBoS坠落测试中幸存而未发生断裂。在另一些实施方式中，经过强化的玻璃基制品在100cm的IBoS测试中的幸存率至少约为70％，在另一些实施方式中，至少约为80％，且在另一些实施方式中，至少约为90％。在另一些实施方式中，在IBoS测试中从100cm的高度坠落的经过强化的玻璃基制品的幸存率至少约为60％，在另一些实施方式中，至少约为70％，在另一些实施方式中，至少约为80％，而在另一些实施方式中，至少约为90％。在一种或多种实施方式中，在IBoS测试中从150cm的高度坠落的经过强化的玻璃基制品的幸存率至少约为60％，在另一些实施方式中，至少约为70％，在另一些实施方式中，至少约为80％，而在另一些实施方式中，至少约为90％。
为了确定玻璃基制品在使用上述IBoS测试方法和设备从预定高度坠落时的幸存率，至少测试了五个完全相同(或接近完全相同)的玻璃基制品试样(即具有大致相同的组成，且如果进行强化，则强化后具有大致相同的压缩应力以及压缩深度或者层深度)，虽然可对多个(例如10个、20个、30个等)试样进行测试以提高测试结果的可信度。使各试样从预定高度(例如100cm或150cm)坠落一次，或者在不发生断裂时从递增的高度坠落直至到达预定高度，然后视觉检查(即，用裸眼)断裂情况(裂纹形成并蔓延穿过试样的整个厚度和/或整个表面)。如果在从预定高度坠落后未观察到断裂，则认为试样从坠落测试中“幸存”，如果当试样从低于或等于预定高度的高度坠落时观察到了断裂，则认为试样“失效”(或者“未幸存”)。测定试样总数中从坠落测试中幸存的百分比作为幸存率。例如，当从预定高度坠落时，如果一组10个试样中有7个未断裂，则该玻璃的幸存率为70％。
本文所述的玻璃基制品可以是透明的或不透明的。在一种或多种实施方式中，玻璃基制品可具有约1毫米或更薄的厚度，且在约380nm～约780nm的波长范围内展现出约88％或更大的透射率。在另一种实施方式中，玻璃基制品可具有约1毫米或更薄的厚度，且在约380nm～约780nm的波长范围内展现出约10％或更小的透射率。
玻璃基制品还可以是基本上白色的。例如，玻璃基制品可在CIE光源F02下展现出L*值约为88或更大、a*值在约-3～约+3范围内、且b*值在约-6～约+6范围内的CIELAB色彩空间坐标。或者，玻璃基制品可在CIE光源F02下展现出L*值约为40或更小、a*值在约-3～约+3范围内、且b*值在约-6～约+6范围内的CIELAB色彩空间坐标。这些色彩空间坐标可出现在其它CIE光源(例如D65)下。
基材的选择不受到具体限制。在一些例子中，玻璃基制品可被描述成对于离子交换具有高阳离子扩散率。在一种或多种实施方式中，玻璃或玻璃-陶瓷具有第一离子交换能力，即，大于500微米2/小时、或者可被表征为在460℃下大于450微米2/小时的扩散率。
在某一温度下，利用下式(4)来计算扩散率：
扩散率＝DOL^2/5.6*T(4)，
其中，DOL是离子交换层的深度，T是达到DOL所需的离子交换时间。
玻璃基制品可包含无定形基材、晶体基材或它们的组合(例如玻璃-陶瓷基材)。在一种或多种实施方式中，玻璃基制品基材(在经过本文所述的化学强化之前)可包含具有以下组成的玻璃，以摩尔百分比(摩尔％)计，包含：
SiO2，其量在约40～约80的范围内；Al2O3，其量在约10～约30的范围内；B2O3，其量在约0～约10的范围内；R2O，其量在约0～约20的范围内；以及RO，其量在约0～约15的范围内。在一些例子中，组合物可包含范围在约0摩尔％～约5摩尔％内的ZrO2和范围在约0～约15摩尔％内的P2O5中的一种或两种。TiO2可以约0摩尔％～约2摩尔％的量存在。
在一些实施方式中，玻璃组合物可包含以摩尔％计的含量在以下范围内的SiO2：约45～约80、约45～约75、约45～约70、约45～约65、约45～约60、约45～约65、约45～约65、约50～约70、约55～约70、约60～约70、约70～约75、约70～约72、或者约50～约65。
在一些实施方式中，玻璃组合物可包含以摩尔％计的含量在以下范围内的Al2O3：约5～约28、约5～约26、约5～约25、约5～约24、约5～约22、约5～约20、约6～约30、约8～约30、约10～约30、约12～约30、约14～约30、约16～约30、约18～约30、约18～约28、或者约12～约15。
在一种或多种实施方式中，玻璃组合物可包含以摩尔％计的含量在以下范围内的B2O3：约0～约8、约0～约6、约0～约4、约0.1～约8、约0.1～约6、约0.1～约4、约1～约10、约2～约10、约4～约10、约2～约8、约0.1～约5、或者约1～约3。在一些例子中，玻璃组合物可基本上不含B2O3。如本文所用，与玻璃组合物的组分有关的术语“基本上不含”是指未在初始的配料或之后的离子交换过程中主动或故意地将该组分加入玻璃组合物中，但该组分可能作为杂质存在。例如，当一种组分以小于约0.10001摩尔％的量存在时，可将玻璃描述成基本上不含该组分。
在一些实施方式中，玻璃组合物可包含一种或多种见图金属氧化物，例如MgO、CaO和ZnO。在一些实施方式中，一种或多种碱土金属氧化物的总量可以是不为零且不超过约15摩尔％的量。在一种或多种特定的实施方式中，碱土金属氧化物中的任一种的总量可不为零且不超过约14摩尔％，不超过约12摩尔％，不超过约10摩尔％，不超过约8摩尔％，不超过约6摩尔％，不超过约4摩尔％，不超过约2摩尔％，或者不超过约1.5摩尔％。在一些实施方式中，一种或多种碱土金属氧化物的总量以摩尔％计可在约0.1～10、约0.1～8、约0.1～6、约0.1～5、约1～10、约2～10、或者约2.5～8的范围内。MgO的量可在约0摩尔％～约5摩尔％(例如约2摩尔％～约4摩尔％)的范围内。ZnO的量可在约0～约2摩尔％的范围内。CaO的量可在约0摩尔％～约2摩尔％的范围内。在一种或多种实施方式中，玻璃组合物可包含MgO，且可基本上不含CaO和ZnO。在一种变化形式中，玻璃组合物可包含CaO或ZnO中的任一种，且可基本上不含其它的MgO、CaO和ZnO。在一种或多种特定的实施方式中，玻璃组合物可只包含碱土金属氧化物MgO、CaO和ZnO中的两种，且可基本上不含这些碱土金属氧化物中的第三种。
玻璃组合物中碱金属氧化物R2O的总量以摩尔％计在以下范围内：约5～约20、约5～约18、约5～约16、约5～约15、约5～约14、约5～约12、约5～约10、约5～约8、约5～约20、约6～约20、约7～约20、约8～约20、约9～约20、约10～约20、约6～约13、或者约8～约12。
在一种或多种实施方式中，玻璃组合物包含含量在以下范围内的Na2O：约0摩尔％～约18摩尔％、约0摩尔％～约16摩尔％或者约0摩尔％～约14摩尔％、约0摩尔％～约10摩尔％、约0摩尔％～约5摩尔％、约0摩尔％～约2摩尔％、约0.1摩尔％～约6摩尔％、约0.1摩尔％～约5摩尔％、约1摩尔％～约5摩尔％、约2摩尔％～约5摩尔％、或者约10摩尔％～约20摩尔％。
在一些实施方式中，将Li2O和Na2O的量控制在特定的量或比例以平衡成形性和可离子交换性。例如，随着Li2O的量的增加，液相线粘度可降低，从而使一些成形方法无法使用，但如本文所述，这些玻璃组合物被离子交换至更深的DOC水平。Na2O的量可改变液相线粘度，也能够抑制离子交换至更深的DOC水平。
在一些实施方式中，玻璃组合物可包含含量在以下范围内的K2O：小于约5摩尔％，小于约4摩尔％，小于约3摩尔％，小于约2摩尔％，或者小于约1摩尔％。在一种或多种替代性的实施方式中，如本文所定义的那样，玻璃组合物可基本上不含K2O。
在一种或多种实施方式中，玻璃组合物可包含含量在以下范围内的Li2O：约0摩尔％～约18摩尔％、约0摩尔％～约15摩尔％或者约0摩尔％～约10摩尔％、约0摩尔％～约8摩尔％、约0摩尔％～约6摩尔％、约0摩尔％～约4摩尔％或者约0摩尔％～约2摩尔％。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含含量在以下范围内的Li2O：约2摩尔％～约10摩尔％、约4摩尔％～约10摩尔％、约6摩尔％～约10摩尔％、或者约5摩尔％～约8摩尔％。在一种或多种替代性的实施方式中，如本文所定义的那样，玻璃组合物可基本上不含Li2O。
在一种或多种实施方式中，玻璃组合物可包含Fe2O3。在这些实施方式中，Fe2O3可以小于约1摩尔％、小于约0.9摩尔％、小于约0.8摩尔％、小于约0.7摩尔％、小于约0.6摩尔％、小于约0.5摩尔％、小于约0.4摩尔％、小于约0.3摩尔％、小于约0.2摩尔％、小于约0.1摩尔％、以及它们之间的所有范围和子范围内的量存在。在一种或多种替代性的实施方式中，如本文所定义的那样，玻璃组合物可基本上不含Fe2O3。
在一种或多种实施方式中，玻璃组合物可包含ZrO2。在这些实施方式中，ZrO2可以小于约1摩尔％、小于约0.9摩尔％、小于约0.8摩尔％、小于约0.7摩尔％、小于约0.6摩尔％、小于约0.5摩尔％、小于约0.4摩尔％、小于约0.3摩尔％、小于约0.2摩尔％、小于约0.1摩尔％、以及它们之间的所有范围和子范围内的量存在。在一种或多种替代性的实施方式中，如本文所定义的那样，玻璃组合物可基本上不含ZrO2。
在一种或多种实施方式中，玻璃组合物可包含含量在以下范围内的P2O5：约0摩尔％～约10摩尔％、约0摩尔％～约8摩尔％、约0摩尔％～约6摩尔％、约0摩尔％～约4摩尔％、约0.1摩尔％～约10摩尔％、约0.1摩尔％～约8摩尔％、约4摩尔％～约8摩尔％、或者约5摩尔％～约8摩尔％。在一些例子中，玻璃组合物可基本上不含P2O5。
在一种或多种实施方式中，玻璃组合物可包含TiO2。在这些实施方式中，TiO2可以小于约6摩尔％、小于约4摩尔％、小于约2摩尔％、或者小于约1摩尔％的量存在。在一种或多种替代性的实施方式中，如本文所定义的那样，玻璃组合物可基本上不含TiO2。在一些实施方式中，TiO2以约0.1摩尔％～约6摩尔％、或者约0.1摩尔％～约4摩尔％范围内的量存在。
在一些实施方式中，玻璃组合物可包含各种组成关系。例如，玻璃组合物可具有约0.5～约1范围内的Li2O的量(以摩尔％计)与R2O的总量(以摩尔％计)之比。在一些实施方式中，玻璃组合物可具有约-5～约0范围内的R2O的总量(以摩尔％计)与Al2O3的量(以摩尔％计)之差。在一些例子中，玻璃组合物可具有约0～约3范围内的RxO的总量(以摩尔％计)与Al2O3的量之差。一种或多种实施方式的玻璃组合物可展现出约0～约2范围内的MgO的量(以摩尔％计)与RO的总量(以摩尔％计)之比。
在一些实施方式中，玻璃组合物可基本上不含成核剂。典型的成核剂的例子是TiO2、ZrO2等。成核剂可通过成核剂作为玻璃中的组分能够引发玻璃中微晶的形成的功能来描述。
在一些实施方式中，用于玻璃基材的组成可配料有0～2摩尔％的选自下组中的至少一种澄清剂：Na2SO4、NaCl、NaF、NaBr、K2SO4、KCl、KF、KBr和SnO2。根据一种或多种实施方式的玻璃组合物还可包含以下范围内的SnO2：约0～约2、约0～约1、约0.1～约2、约0.1～约1、或者约1～约2。本文所述的玻璃组合物可基本上不含As2O3和/或Sb2O3。
在一种或多种实施方式中，组合物可特定地包含：62摩尔％～75摩尔％的SiO2；10.5摩尔％～约17摩尔％的Al2O3；5摩尔％～约13摩尔％的Li2O；0摩尔％～约4摩尔％的ZnO；0摩尔％～约8摩尔％的MgO；2摩尔％～约5摩尔％的TiO2；0摩尔％～约4摩尔％的B2O3；0摩尔％～约5摩尔％的Na2O；0摩尔％～约4摩尔％的K2O；0摩尔％～约2摩尔％的ZrO2；0摩尔％～约7摩尔％的P2O5；0摩尔％～约0.3摩尔％的Fe2O3；0摩尔％～约2摩尔％的MnOx；以及0.05摩尔％～约0.2摩尔％的SnO2。在一种或多种实施方式中，组合物可包含：67摩尔％～约74摩尔％的SiO2；11摩尔％～约15摩尔％的Al2O3；5.5摩尔％～约9摩尔％的Li2O；0.5摩尔％～约2摩尔％的ZnO；2摩尔％～约4.5摩尔％的MgO；3摩尔％～约4.5摩尔％的TiO2；0摩尔％～约2.2摩尔％的B2O3；0摩尔％～约1摩尔％的Na2O；0摩尔％～约1摩尔％的K2O；0摩尔％～约1摩尔％的ZrO2；0摩尔％～约4摩尔％的P2O5；0摩尔％～约0.1摩尔％的Fe2O3；0摩尔％～约1.5摩尔％的MnOx；以及0.08摩尔％～约0.16摩尔％的SnO2。在一种或多种实施方式中，组合物可包含：70摩尔％～75摩尔％的SiO2；10摩尔％～约15摩尔％的Al2O3；5摩尔％～约13摩尔％的Li2O；0摩尔％～约4摩尔％的ZnO；0.1摩尔％～约8摩尔％的MgO；0摩尔％～约5摩尔％的TiO2；0.1摩尔％～约4摩尔％的B2O3；0.1摩尔％～约5摩尔％的Na2O；0摩尔％～约4摩尔％的K2O；0摩尔％～约2摩尔％的ZrO2；0摩尔％～约7摩尔％的P2O5；0摩尔％～约0.3摩尔％的Fe2O3；0摩尔％～约2摩尔％的MnOx；以及0.05摩尔％～约0.2摩尔％的SnO2。
在一种或多种实施方式中，组合物可包含：52摩尔％～约63摩尔％的SiO2；11摩尔％～约15摩尔％的Al2O3；5.5摩尔％～约9摩尔％的Li2O；0.5摩尔％～约2摩尔％的ZnO；2摩尔％～约4.5摩尔％的MgO；3摩尔％～约4.5摩尔％的TiO2；0摩尔％～约2.2摩尔％的B2O3；0摩尔％～约1摩尔％的Na2O；0摩尔％～约1摩尔％的K2O；0摩尔％～约1摩尔％的ZrO2；0摩尔％～约4摩尔％的P2O5；0摩尔％～约0.1摩尔％的Fe2O3；0摩尔％～约1.5摩尔％的MnOx；以及0.08摩尔％～约0.16摩尔％的SnO2。
如本文所述的化学强化前的玻璃基制品的其它示例性组合物示于表1。
表1：示例性的化学强化前的组合物。
在玻璃基制品包含玻璃陶瓷的场合下，晶相可包含β-锂辉石、金红石、锌尖晶石(gahnite)或者其它已知的晶相以及它们的组合。
玻璃基制品可基本上是平面的，但其他实施方式可使用弯曲的或者经过其他方式成形或雕刻的基材。在一些例子中，玻璃基制品可具有3D或2.5D形状。玻璃基制品可基本上是光学澄清的、透明的和不发生光散射的。玻璃基制品可具有在约1.45～约1.55范围内的折射率。如本文所用，折射率数值是相对于550nm波长而言的。
附加地或替代地，出于美观和/或功能原因，玻璃基制品的厚度可沿着其一个或多个维度恒定，或者可沿着其一个或多个维度变化。例如，玻璃基制品的边缘可比更靠近玻璃基制品中心的区域更厚。玻璃基制品的长度、宽度和厚度尺寸也可根据制品的应用或用途而改变。
玻璃基制品可以其成形方式作为特征。例如，玻璃基制品可表征为可浮法成形(即通过浮法来成形)、可下拉，并且可被具体表征为可熔合成形或可狭缝拉制(即通过诸如熔合拉制法或狭缝拉制法这样的下拉法来成形)。
浮法成形的玻璃基制品的特征在于可具有光滑的表面和均匀的厚度，可通过使熔融玻璃在熔融金属(通常是锡)床上浮动来制造。在一种示例性的方法中，将熔融玻璃进料到熔融锡床表面上，形成浮动玻璃带。随着玻璃带沿着锡浴流动，温度逐渐降低直至玻璃带固化成可从锡上提举至辊上的固体的玻璃基制品。一旦离开浴，玻璃基制品可进一步冷却并退火以降低内部应力。在玻璃基制品是玻璃陶瓷的场合下，可对通过浮法形成的玻璃基制品进行陶瓷化处理，籍此生成一种或多种晶相。
下拉法能够生产具有均匀厚度且具有相对完好表面的玻璃基制品。因为玻璃基制品的平均弯曲强度受到表面裂纹的量和尺寸的控制，因此接触程度最小的完好表面具有更高的初始强度。当进一步对该高强度的玻璃基制品进行强化(例如化学强化)时，所得到的强度可高于表面已经进行过磨光和抛光的玻璃基制品的强度。可将下拉法制造的玻璃基制品拉制成小于约2mm的厚度。另外，由下拉法制造的玻璃基制品具有非常平坦、光滑的表面，其可用于其最终应用而不需要进行昂贵的打磨和抛光。在玻璃基制品是玻璃陶瓷的场合下，可对通过下拉法形成的玻璃基制品进行陶瓷化处理，籍此生成一种或多种晶相。
例如，熔合拉制法使用拉制槽，所述拉制槽具有用来接收熔融玻璃原材料的通道。在通道的两侧沿着通道的长度方向具有顶部开放的堰。当用熔融材料填充通道时，熔融玻璃从堰上溢流。在重力的作用下，熔融玻璃从拉制槽的外表面以两股流动玻璃膜的形式流下。拉制槽的这些外表面向下和向内延伸，以使它们在拉制槽下方的边缘处汇合。两股流动玻璃膜在该边缘处汇合并熔合以形成单个流动的玻璃基制品。熔合拉制法的优点在于：由于从通道溢流的两股玻璃膜熔合在一起，因此所得到的玻璃基制品的任一外表面都没有与设备的任意部件相接触。因此，由熔合拉制制造的玻璃基制品的表面性质不受到这种接触的影响。在玻璃基制品是玻璃陶瓷的场合下，可对通过熔合法形成的玻璃基制品进行陶瓷化处理，籍此生成一种或多种晶相。
狭缝拉制法与熔合拉制法不同。在狭缝拉制法中，向拉制容器提供熔融原材料玻璃。拉制容器的底部具有开放狭缝，所述开放狭缝具有沿着狭缝的长度方向延伸的喷嘴。熔融玻璃流过该狭缝/喷嘴，以连续玻璃基制品的形式向下拉制并进入退火区。在玻璃基制品是玻璃陶瓷的场合下，可对通过狭缝拉制法形成的玻璃基制品进行陶瓷化处理，籍此生成一种或多种晶相。
在一些实施方式中，可利用以下文献中所述的薄辊轧工艺来形成玻璃基制品：美国专利号8713972，题为《精密玻璃辊成形方法和设备》(Precision Glass Roll FormingProcess and Apparatus)；美国专利号9003835，题为《带纹理板状玻璃的精密辊成形》(Precision Roll Forming of Textured Sheet Glass)；美国专利公开号20150027169，题为《用于形成玻璃带的方法和设备》(Methods And Apparatus For Forming A GlassRibbon)；以及美国专利公开号20050099618，题为《用于形成薄玻璃制品的设备和方法》(Apparatus and Method for Forming Thin Glass Articles)，上述文献的内容通过引用全文纳入本文。具体而言，玻璃基制品可通过以下方式来形成：供给熔融玻璃的垂直物流，利用一对表面温度保持在约500℃或更高或者约600℃或更高的成形辊使供给的熔融玻璃或玻璃陶瓷的物流成形，以形成具有成形厚度的玻璃带，利用一对表面温度保持在约400℃或更低的尺寸设定辊对成形的玻璃带的尺寸进行设定，以生产具有小于成形厚度的所需厚度和所需的厚度均一性的尺寸经过设定的玻璃带。用于形成玻璃带的设备可包括：用于供给熔融玻璃供给物流的玻璃供料装置；一对表面温度保持在约500℃或更高的成形辊，所述成形辊彼此紧邻地隔开，以在成形辊之间定义出玻璃成形间隙，所述玻璃成形间隙位于用于接收熔融玻璃供给物流的玻璃供料装置的垂直下方，并且使成形辊之间的熔融玻璃供给物流变薄，以形成具有成形厚度的成形玻璃带；以及一对表面温度保持在约400℃或更低的尺寸设定辊，所述尺寸设定辊彼此紧邻地隔开，以在尺寸设定辊之间定义出玻璃尺寸设定间隙，所述玻璃尺寸设定间隙位于用于接收成形玻璃带的成形辊的垂直下方，并且使成形玻璃带变薄，以生产具有所需厚度和所需的厚度均一性的尺寸经过设定的玻璃带。
在一些例子中，可在玻璃的粘度不允许使用熔合或狭缝拉制法的场合下采用薄辊轧工艺。例如，当玻璃具有小于100kP的液相线粘度时，可采用薄辊轧来形成玻璃基制品。
玻璃基制品可经过酸抛光，或者以其他方式处理，以消除或减少表面缺陷的影响。
本公开的另一个方面涉及一种用于形成耐断裂的玻璃基制品的方法。该方法包括提供具有限定出约1毫米或更薄的厚度的第一表面和第二表面的玻璃基基材；以及在玻璃基基材中生成如本文所述的应力曲线，以提供耐断裂的玻璃基制品。在一种或多种实施方式中，生成应力曲线包括将多个碱金属离子离子交换入玻璃基基材中，以形成沿着(如本文所述的)大部分厚度或沿着整个厚度变化的非零碱金属氧化物浓度。在一个例子中，生成应力曲线包括将玻璃基基材浸入温度约为350℃或更高(例如约350℃～约500℃)的包含Na+、K+、Rb+、Cs+或者它们的组合的硝酸盐的熔融盐浴中。在一个例子中，熔融浴可包含NaNO3，并且可具有约485℃的温度。在另一个例子中，浴可包含NaNO3，并且可具有约430℃的温度。可将玻璃基基材浸入浴中约2小时或更长时间，不超过48小时(例如约12小时～约48小时，例如约12小时～约32小时，例如约16小时～约32小时，例如约16小时～约24小时，或者例如约24小时～约32小时)。
在一些实施方式中，该方法可包括在多于一个步骤中使用在多于一个浴中的连续浸泡步骤来对玻璃基基材进行化学强化或者离子交换。例如，可连续使用两个或多个浴。一个或多个浴的组成可包括的单一金属(例如Ag+、Na+、K+、Rb+、或Cs+)或者在相同的浴中的金属组合。当采用多于一个浴时，这些浴彼此可具有相同或不同的组成和/或温度。在各个浴中的浸泡时间可相同或者变化，以提供所述的应力曲线。
在一种或多种实施方式中，可采用第二浴或者后续的浴以生成更大的表面CS。在一些例子中，该方法包括将玻璃基基材浸入第二或后续的浴中，以生成更大的表面CS而不会对化学层深度和/或DOC产生明显影响。在这些实施方式中，第二或后续的浴可包含单一金属(例如KNO3或NaNO3)或金属(KNO3或NaNO3)的混合物。可调整第二或后续的浴的温度以生成更大的表面CS。在一些实施方式中，还可调整玻璃基基材在第二或后续的浴中的浸泡时间，以生成更大的表面CS而不会对化学层深度和/或DOC产生影响。例如，在第二或后续的浴中的浸泡时间可短于10小时(例如约8小时或更短，约5小时或更短，约4小时或更短，约2小时或更短，约1小时或更短，约30分钟或更短，约15分钟或更短、或者约10分钟或更短)。
在一种或多种替代性的实施方式中，该方法可包括可与本文所述的离子交换工艺组合使用的一个或多个热处理步骤。热处理包括对玻璃基制品进行热处理以得到所需的应力曲线。在一些实施方式中，热处理包括将玻璃基基材退火、回火或加热至约300℃～约600℃范围内的温度。热处理可持续1分钟至约18小时。在一些实施方式中，可在一个或多个离子交换处理之后、或在多个离子交换处理之间使用热处理。
实施例
通过以下实施例对各种实施方式作进一步阐述。在这些实施例中，在进行强化之前，实施例被称为“基材”。在经过强化之后，实施例被称为“制品”或者“玻璃基制品”。
实施例1
提供具有如以下表2所示的标称组成的玻璃陶瓷基材。玻璃陶瓷基材具有0.8毫米的厚度，且包含晶相聚集体，所述晶相聚集体包含作为主晶相的β-锂辉石固溶体和一个或多个次晶相，包括金红石。将玻璃陶瓷基材浸入温度为485℃的包含NaNO3的熔融盐浴中10小时(条件A)、13小时(条件B)或24小时(条件C)，或者浸入温度为430℃的包含NaNO3的熔融盐浴中2小时(比较条件D)以形成玻璃陶瓷制品。
表2：化学强化之前的实施例1的玻璃陶瓷基材的组成。
玻璃陶瓷制品的应力曲线利用微探针测量并示于图5中。如图5所示，当采用较高温度的浴时(即条件A～C)，几乎制品的整个厚度的Na+离子都被离子交换。在这些玻璃陶瓷中，Na2O以约1.2摩尔％或更大的量存在于CT区域中。在较低温度的浴(比较条件D)中进行离子交换的玻璃陶瓷展现出与已知的应力曲线相似的应力曲线。
实施例2
通过将厚度为0.8mm的具有与表2所示的相同组成、但具有无定形结构(并且无晶相)的玻璃基材浸入温度约为430℃的包含100％的NaNO3的熔融盐浴中各种时间以对其进行化学强化，以提供玻璃制品。使用散射光偏光器(SCALP)测量玻璃制品的DO)和最大CT值。如图6所示，DOC和最大CT随着浸泡或离子交换时长的增加而增大。最大CT值在对玻璃进行约16小时的浸泡后被观察到。
实施例2的玻璃制品的应力曲线利用SCALP测量并示于图7中。x轴的表示正应力值的上部分是CT层，而x轴的表示负应力值的下部分是CS值。经过16小时的化学强化的玻璃制品的应力曲线展现出最大的CT值(即175MPa)以及类似抛物线的形状，其在100微米的深度方向上基本上不包含线性部分。利用SCALP测得的表面CS约为410MPa。因此，实施例2的最大CT与表面CS之比约为0.4375。
实施例3
为了进行对比，通过将各自具有约0.8mm的厚度的实施例1的玻璃陶瓷基材和实施例2的玻璃基材浸入温度为350℃的NaNO3熔融盐浴中3.5小时来对它们进行化学强化(分别为实施例3A和3B)。图8中所示的所得到的玻璃陶瓷制品的应力曲线类似于误差函数(erfc)或拟线性形状。而且，层的CS深度浅于碱金属离子交换入玻璃或玻璃陶瓷中的深度(或化学离子交换深度)。
当通过将各自具有约0.8mm的厚度的实施例1的玻璃陶瓷基材和实施例2的玻璃基材浸入温度为430℃的NaNO3熔融盐浴中24小时来对它们进行如上所述的化学强化时(分别为实施例3C和3D)，所得到的玻璃基制品展现出如图9所示的金属氧化物浓度曲线(利用EPMA得到)。这些金属氧化物浓度曲线是类似抛物线形状的，且显示Na+离子的离子交换发生于整个厚度。使用EMPA测量化学曲线，且显示Na2O的化学深度等于或大于400微米。而且，Na2O以约1摩尔％或更大的浓度存在于整个厚度中，包括在CT层中。实施例3D的所得到的玻璃陶瓷制品在坠落测试中展现出优异的耐断裂性，在所述坠落测试中，将这些玻璃陶瓷基材改装入相同的手机外壳中。具体而言，将实施例3D的五个试样组装入手机装置中，再使其从50cm的高度开始连续多次坠落在砂纸上。如果各试样在从一个高度的坠落中幸存，则使其从一个增高了的高度处再次坠落，直至其断裂，将该高度作为该试样的失效高度记录于图9A中。实施例3D展现出172.5cm的平均失效高度。
图10显示了按照已知工艺进行了化学强化的玻璃基基材以及按照本文所述的方法进行了化学强化的玻璃基基材的应力曲线。如图10所示，本文所述的实施方式的玻璃基制品的应力曲线具有基本上不包含线性区段的形状(具有大于约50微米的长度或绝对深度)，且展现出约0.2·t的DOC，而已知的应力曲线在约0.1毫米～约0.7毫米的深度(总长度约为0.6毫米或600微米)展现出基本上线性的部分。已知的应力曲线还展现出较低的CT值和较低的DOC。
实施例4
通过将具有表2的组成的玻璃基材(各自具有约1mm的厚度)浸入温度为430℃的NaNO3第一熔融盐浴中24小时来对它们进行化学强化。一个玻璃基制品(实施例4A)未进行任何附加的强化步骤。通过将三个玻璃基制品浸入温度约为430℃的KNO3第二熔融盐浴中0.75小时、4小时、或8小时(分别为实施例4B、4C和4D)来对它们进行第二强化步骤。所得到的玻璃基制品的利用SCALP测得的应力曲线示于图11，x轴表示玻璃基制品的深度或厚度，y轴表示应力。正应力值是CT值，负应力值是CS值。仪器的空间分辨率使得与第二KNO3离子交换步骤的有关的CS的测量无法进行。实施例4A和4B的玻璃基制品展现出相似的曲线。实施例4C和4D的玻璃基制品展现出在第二强化步骤中的浸泡之后随时间而减小的CT(相比于实施例4A和4B)和减小的CS(相比于实施例4A和4B)。实施例4C和4D还展现出相比于实施例4A和4B有所增大的DOC，且这些DOC值大于0.2·t。
图12显示了实施例4B～4D中每个实施例的以J/m2为单位的拉伸储能，其大于15J/m2，取决于在KNO3第二熔融盐浴中的浸泡时间。可通过所测得的SCALP应力曲线数据并利用上述式(3)来计算拉伸储能。
图13和14显示了实施例4B～4D中的每一个的K2O和Na2O各自的浓度曲线与深度(单位为微米)的关系。如图13所示，K2O的化学深度为3微米(实施例4B，在KNO3浴中浸泡0.75小时)、6微米(实施例4C，在KNO3浴中浸泡4小时)以及5微米(实施例4D，在KNO3浴中浸泡8小时)。如图14所示，对于实施例4B～4D中的每一个，Na2O穿透了整个深度，且沿着玻璃基制品的整个深度具有约1摩尔％或更大的浓度。
实施例4E和4F包含具有表2的组成的玻璃基材(各自具有约1mm的厚度)，通过将这些玻璃基材浸入温度为430℃的NaNO3第一熔融盐浴中24小时，随后在430℃的温度下在空气中分别进行4小时或8.25小时的热处理来对它们进行化学强化。实施例4E、4F的玻璃基制品的应力曲线与作为比较的实施例4A、4C和4D的应力曲线一起示于图15。图16以更小的比例显示了与图15相同的图，以例示在0.5·t的深度处或附近的应力曲线的差异。
实施例5
通过将具有表2的组成的玻璃基材(各自具有约1mm的厚度)浸入温度为430℃的NaNO3第一熔融盐浴中24小时来对它们进行化学强化。一个玻璃基制品(实施例5A)未进行任何附加的强化步骤。通过将玻璃基制品在390℃下置于炉中并将玻璃基制品在炉中保持约8小时或28小时(分别为实施例5B～5C)来对两个玻璃基制品进行第二强化步骤。通过将四个玻璃基制品浸入温度为430℃的KNO3第二熔融盐浴中4小时或8小时(实施例5D～5G)来对它们进行第三强化步骤(在第一强化步骤和不同的第二强化步骤中的任一个之后)。用于实施例5A～5G中的任一个的强化步骤示于表3。所测得的CT值还示于表3。
表3：实施例5A～5G的强化步骤。
所得到的玻璃基制品的应力曲线示于图17，x轴表示玻璃基制品的深度或厚度，y轴表示应力。正应力值是CT值，负应力值是CS值。如图17所示，随着第二和/或第三热处理的持续时间的增加，DOC增大而CT减小。图18和19分别更加清楚地显示了DOC和CT的减小。
然后对实施例5A～5G的玻璃基制品进行戳刺测试，在戳刺测试中，玻璃基制品的一面贴附至胶带，而相反的裸露面则受到锋利工具的冲击并断裂。所得到的碎片的数量可与玻璃基制品的拉伸储能相关。实施例5A、5B和5D展现出了许多碎片(即超过50甚至100片)，而实施例5F展现出10片碎片，实施例5C展现出3片碎片，实施例5E和5G展现出4片碎片。断裂成许多碎片的实施例5A、5B和5D展现出比CT值约为100MPa或更小的实施例5C、5E、5F和5G更高的CT(大于约100MPa)。
实施例6
对具有57.5摩尔％的SiO2、16.5摩尔％的Al2O3、16.7摩尔％的Na2O、2.5摩尔％的MgO和6.5摩尔％的P2O5的标称组成且厚度约为0.4mm、0.55mm或1mm的玻璃基材进行化学强化。厚度和化学强化条件示于表4。
表4：实施例6A～6D的深度和化学强化条件。
将实施例6A浸入如表4所示的熔融盐浴中4小时、8小时、16小时、32小时、64小时和128小时(实施例6A-1至6A-6)。将实施例6B浸入如表4所示的熔融盐浴中4小时、8小时、16小时、32小时、64小时和128小时(实施例6B-1至6B-6)。将实施例6C浸入如表4所示的熔融盐浴中1小时、2小时、4小时、8小时、16小时和32小时(实施例6C-1至6C-6)。将实施例6D浸入如表4所示的熔融盐浴中4小时、8小时、16小时、32小时、64小时和128小时(实施例6D-1至6D-6)。实施例6A-1至6A-6、6B-1至6B-6、6C-1至6C-6以及6D-1至6D-6的应力曲线分别示于图20、22、24和26。在图20、22、24和26中，x轴表示玻璃制品的深度或厚度，y轴表示应力。正应力值是CT值，负应力值是CS值。
实施例6A-1至6A-6、6B-1至6B-6、6C-1至6C-6以及6D-1至6D-6的CT和DOC值与在熔融盐浴中的浸泡时间的关系分别示于图21、23、25和27。
实施例7
在包含100％的NaNO3且温度为430℃的熔融盐浴中对具有表2中所示的标称组成且厚度约为1mm的玻璃基材进行化学强化。玻璃基材浸泡在熔融盐浴中的持续时间示于表5。
表4：实施例7A～7G的化学强化持续时间(或离子交换时间)。
实施例 离子交换时间(小时)
7A 2
7B 4
7C 8
7D 16
7E 24
7F 32.5
7G 48
实施例7A～7G的玻璃基制品的应力曲线示于图28。使用SCALP测量应力曲线。如图28所示，玻璃基材在熔融盐浴中浸泡16小时和24小时导致玻璃基制品展现出最大的表面CS值和最大的CT值，上述值为绝对值。显示CT值和拉伸储能随离子交换时间而发生的变化的图示于图29。
实施例8
在包含NaNO3与NaSO4的混合物且温度为500℃的熔融盐浴中对具有表2中所示的标称组成且厚度约为0.8mm的各玻璃基材进行15分钟(比较例8A)和16小时(实施例8B)的化学强化。实施例8A和8B的玻璃基制品的应力曲线示于图30。如图30所示，比较例8A展现出已知的应力曲线，而实施例8B显示出根据本公开的一种或多种实施方式的应力曲线。按照与实施例4B～4D相同的方式计算实施例8A和8B的玻璃基制品的拉伸储能。绘制所算得的拉伸储能对所测得的CT(MPa)的关系图，如图31所示。
如图31所示，在给定的CT值下，(对于相同的CT值)比较例8A展现出比实施例8B大得多的拉伸储能。具体而言，在约55MPa的CT下，比较例8A展现出约8J/m2的拉伸储能，而实施例8B展现出约3.5J/m2的拉伸储能。使比较例8A和实施例8B断裂，实施例8B相比于比较例8A断裂成更少的碎片，比较例8A断裂成数量多得多的碎片。因此，无意受限于理论，认为控制拉伸储能可提供一条控制或预测由断裂所导致的多片碎片的碎片模式的途径。
在包含NaNO3且温度为430℃的熔融盐浴中对具有表2中所示的标称组成且厚度约为1mm的各玻璃基材进行4分钟(比较例8C)和61.5小时(实施例8D)的化学强化。比较例8C展现出已知的应力曲线，而实施例8D显示出根据本公开的一种或多种实施方式的应力曲线。使用实施例4B～4D所使用的相同的方法计算实施例8C和8D的拉伸储能，并绘制其对所测得的CT(MPa)的关系图，如图32所示。
如图32所示，在给定的CT值下，(对于相同的CT值)比较例8C展现出比实施例8D大得多的拉伸储能。使比较例8C和实施例8D断裂，实施例8D相比于比较例8C断裂成更少的碎片，比较例8C断裂成数量多得多的碎片。
实施例9
按照表5的条件对具有70.9摩尔％的SiO2、12.8摩尔％的Al2O3、1.95摩尔％的B2O3、7.95摩尔％的Li2O、2.43摩尔％的Na2O、2.98摩尔％的MgO、0.89摩尔％的ZnO以及0.1摩尔％的SnO2的标称组成且厚度约为0.8mm的玻璃基材进行离子交换。在表6中对实施例9和实施例2的各种性质进行比较。
表5：实施例9的离子交换条件。
表6：实施例9B和实施例2的性质比较。
测量实施例9的玻璃基制品的应力曲线，并显示出本文所述的形状。
提供具有与实施例9相同厚度的实施例2、实施例6以及比较例9A的玻璃基材。在温度为430℃的100％的NaNO3熔融浴中对实施例2的玻璃基材进行33小时的离子交换。对根据实施例6的玻璃基材进行离子交换，展现出已知的误差函数应力曲线。在温度为390℃的100％的NaNO3熔融浴中对比较例9A进行16小时的离子交换，也展现出已知的误差函数应力曲线。如本文所用，术语“误差函数应力曲线”是指与图1相似的应力曲线。
然后，将实施例2、比较例6、实施例9以及比较例9A的玻璃基制品改装在相同的手机装置上。使手机装置从20厘米开始从递增的高度坠落在30号砂纸上。如果玻璃基制品从一个高度(例如20cm)的坠落中幸存，则使该手机从更高的高度(例如30cm、40cm、50cm等)再次坠落。在实施例32中绘制玻璃基制品失效的高度，其还显示了实施例2、6和9以及比较例9A的试样的平均失效高度。如图33所示，实施例2和9展现出比实施例6和比较例9A在高得多的坠落高度处失效。具体而言，实施例6和比较例9A分别展现出在约38cm和55cm的坠落高度处失效，而实施例2和9分别展现出在约147cm和132cm的坠落高度处失效。
使用相同的手机装置坠落在180号的砂纸上以对新试样反复进行相同的测试。实施例6的平均失效高度为190cm，比较例9A位204cm，实施例2为214cm，实施例9为214cm。
对具有65摩尔％的SiO2、5摩尔％的B2O3、14摩尔％的Al2O3、14摩尔％的Na2O、2摩尔％的MgO、以及0.1摩尔％的SnO2的标称组成且厚度为0.8mm的比较例9B的玻璃基材进行离子交换，展现出已知的误差函数应力曲线。对按照如表5所示的条件4进行了离子交换的实施例2和比较例6(展现出在本文实施例中如上所述的应力曲线)、比较例9B的玻璃基制品试样以及实施例9的玻璃基制品进行如上所述的A-ROR测试。
使用25psi和45psi的负荷或压力使实施例6和9以及比较例9B磨损，仅使用25psi的负荷使实施例2磨损。AROR数据示于图34。如图34所示，实施例2和9展现出比实施例6和比较例9B更高的失效负荷。
对实施例2(按照本文实施例中的上述方法进行离子交换)和9(按照条件4进行离子交换)的玻璃基制品试样进行四点弯曲测试。结果示于图35的韦布尔分布图中。如图35所示，实施例9展现出更高的应力或失效负荷(例如大于约400MPa)。
由如上所述，由应变点大于525℃的组合物制得的玻璃基制品使得离子交换温度(或离子交换浴温度)在约350℃～约480℃的范围内。在一些实施方式中，展现出大于约800平方微米/小时的扩散率的玻璃组合物使得金属氧化物能够扩散入玻璃基制品中以快速穿透该制品的整个深度或厚度，以使应力松弛最小化，过多的应力松弛可减小玻璃基制品的表面压缩应力。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改和变动。

Claims (28)

1.一种玻璃组合物的用途，其用于强化玻璃中，所述玻璃组合物包含，以摩尔％计：
SiO2，其量在约60～约72的范围内；
Al2O3，其量在约6～约10的范围内；
MgO+CaO+ZnO的总量在约0.1～约8的范围内；
Li2O+Na2O+K2O的总量在约5～约15的范围内；
Li2O，其量在约6～约10的范围内；
Na2O，其量在约0～约10的范围内；
K2O，其量小于约2；以及
ZrO2，其量在约0.1～约1的范围内；
其中，所述玻璃组合物基本上不含Ti2O；
所述玻璃组合物基本上不含Fe2O3；以及
Li2O与(Li2O+Na2O+K2O)之比在约0.5～约1的范围内。
2.如权利要求1所述的玻璃组合物的用途，其特征在于，所述玻璃组合物基本上不含B2O3。
3.如权利要求1所述的玻璃组合物的用途，其特征在于，所述玻璃组合物包含约0.1-6摩尔％的Na2O。
4.如权利要求1所述的玻璃组合物的用途，其特征在于，所述玻璃组合物包含约0-3摩尔％的ZnO。
5.如权利要求1所述的玻璃组合物的用途，其特征在于，所述玻璃组合物包含约0-5摩尔％的CaO。
6.如权利要求1所述的玻璃组合物的用途，其特征在于，以摩尔％计，MgO的量与RO的总量之比约为0-2。
7.一种玻璃基材，其包含以下组成，以摩尔％计，包含：
SiO2，其量在约60～约72的范围内；
Al2O3，其量在约6～约10的范围内；
MgO+CaO+ZnO的总量在约0.1～约8的范围内；
Li2O+Na2O+K2O的总量在约5～约15的范围内；
Li2O，其量在约6～约10的范围内；
Na2O，其量在约0～约10的范围内；
K2O，其量小于约2；以及
ZrO2，其量在约0.1～约1的范围内；
其中，所述玻璃基材基本上不含Ti2O；
所述玻璃基材基本上不含Fe2O3；以及
Li2O与(Li2O+Na2O+K2O)之比在约0.5～约1的范围内。
8.如权利要求7所述的玻璃基材，其特征在于，所述玻璃基材是可离子交换的且是无定形的。
9.如权利要求7所述的玻璃基材，其特征在于，所述玻璃组成基本上不含B2O3。
10.如权利要求7所述的玻璃基材，其特征在于，所述组成包含约0.1-6摩尔％的Na2O。
11.如权利要求7所述的玻璃基材，其特征在于，所述组成包含约0-3摩尔％的ZnO。
12.如权利要求7所述的玻璃基材，其特征在于，所述组成包含约0-5摩尔％的CaO。
13.如权利要求7所述的玻璃基材，其特征在于，以摩尔％计，MgO的量与RO的总量之比约为0-2。
14.一种玻璃基材，其包含以下组成，以摩尔％计，包含：
SiO2，其量在约60～约70的范围内；
Al2O3，其量在约6～约10的范围内；
MgO+CaO+ZnO的总量是非零量至最高至约15；
Li2O+Na2O+K2O的总量在约5～约15的范围内；
Li2O，其量在约6～约10的范围内；
Na2O，其量在约0～约10的范围内；
K2O，其量小于约2；以及
ZrO2，其量在约0.1～约1的范围内；
其中，所述组成基本上不含Ti2O；
所述组成基本上不含Fe2O3；以及
以摩尔％计，MgO与RO之比约为0-2，其中RO是玻璃中的BaO、CaO、MgO、PbO、SrO和ZnO的总量，以摩尔％计。
15.如权利要求14所述的玻璃基材，其特征在于，所述玻璃基材是可离子交换的且是无定形的。
16.如权利要求14所述的玻璃基材，其特征在于，所述组成基本上不含B2O3。
17.如权利要求14所述的玻璃基材，其特征在于，所述组成包含约0.1-6摩尔％的Na2O。
18.如权利要求14所述的玻璃基材，其特征在于，所述组成包含约0-3摩尔％的ZnO。
19.如权利要求14所述的玻璃基材，其特征在于，所述组成包含约0-5摩尔％的CaO。
20.如权利要求14所述的玻璃基材，其特征在于，MgO+CaO+ZnO的总量是非零量至最高至约12摩尔％。
21.一种玻璃基材，其包含以下组成，以摩尔％计，包含：
SiO2，其量在约60～约70的范围内；
Al2O3，其量在约6～约10的范围内；
MgO+CaO+ZnO的总量是非零量至最高至约15；
Li2O+Na2O+K2O的总量在约5～约15的范围内；
Li2O，其量在约6～约10的范围内；
Na2O，其量在约0～约10的范围内；
K2O，其量小于约2；以及
ZrO2，其量在约0.1～约1的范围内；
其中，所述组成基本上不含Ti2O；以及
所述组成基本上不含Fe2O3。
22.如权利要求21所述的玻璃基材，其特征在于，Na2O的浓度变化。
23.如权利要求21所述的玻璃基材，其特征在于，所述玻璃基材是可离子交换的且是无定形的。
24.如权利要求21所述的玻璃基材，其特征在于，所述组成基本上不含B2O3。
25.如权利要求21所述的玻璃基材，其特征在于，所述组成包含约0.1-6摩尔％的Na2O。
26.如权利要求21所述的玻璃基材，其特征在于，所述组成包含约0-3摩尔％的ZnO。
27.如权利要求21所述的玻璃基材，其特征在于，所述组成包含约0-5摩尔％的CaO。
28.如权利要求21所述的玻璃基材，其特征在于，MgO+CaO+ZnO的总量是非零量至最高至约14摩尔％。
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