CN108698909A - 耐破裂和耐划痕玻璃制品 - Google Patents

耐破裂和耐划痕玻璃制品 Download PDF

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Abstract

公开了玻璃组合物、玻璃制品和化学强化玻璃制品的实施方式。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物包含：Li2O，大于约0.9摩尔％B2O3，Al2O3的量大于或等于10摩尔％，以及约60‑80摩尔％SiO2。化学强化玻璃制品的实施方式包括：第一主表面和相反的第二主表面，它们限定了厚度t，从第一主表面延伸到大于约0.12t的压缩深度的压缩应力层，大于或等于约200MPa的最大压缩应力，以及大于约6N的努氏横向开裂划痕阈值，这是在第一主表面和第二主表面的任一个上测得的。还揭示了用于形成此类化学强化玻璃制品的方法。

Description

耐破裂和耐划痕玻璃制品
相关申请的交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119，要求2016年07月05日提交的美国临时申请系列第62/358379号以及2016年05月27日提交的美国临时申请系列第62/342558号的优先权，本文以其作为基础并将其全文分别通过引用结合于此。
背景技术
本公开涉及耐破裂和耐划痕玻璃制品，更具体地，涉及包括含Li2O和B2O3的组成的玻璃制品，该玻璃制品在强化之后展现出深的压缩深度和高的耐划痕性。
玻璃制品经常遭受严重冲击，这会将大的瑕疵引入此类制品的表面中。此类瑕疵会从表面延伸到最高至约200微米(μm)的深度。通常来说，已经将热回火玻璃制品用于防止由于此类瑕疵引入玻璃中所引起的失效，因为热回火玻璃制品通常展现出深的压缩应力(CS)层(例如，约为玻璃制品总厚度的21％)，这可以防止瑕疵进一步扩展进入玻璃制品中，从而可以防止失效。通过热回火产生的应力分布的一个例子如图1所示。图1是热回火玻璃制品100沿其厚度(沿着x轴显示)的应力分布的横截面图。应力的大小显示在y轴上，线101表示零应力和压缩应力与拉伸应力之间的交叉处。
在图1中，经热处理的玻璃制品100包括第一表面102、厚度t1、和表面CS 110。经热处理的玻璃制品100展现出的CS从第一表面101到压缩深度(DOC)130发生下降，该深度是玻璃制品内应力从压缩变化为拉伸应力的深度。在超过DOC的深度，应力则是拉伸的，并且达到最大中心张力(CT)120。
热回火目前受限于厚的玻璃制品(即，厚度t1大于或等于约3毫米的玻璃制品)，这是因为要实现热强化和所需的残留应力，必须在此类制品的芯和表面之间形成足够的热梯度。在许多应用中，例如显示器(例如，消费者电子产品，包括移动电话、平板、计算机、导航系统等)，建筑(例如，窗、淋浴板、工作台面等)，运输工具(例如，车辆、火车、航天器、海轮等)，电器或者需要优异的抗破裂性但是薄且轻量化制品的任意应用，此类厚的制品是不合乎希望或者不实际的。
虽然化学强化不像热回火那样受到玻璃制品的厚度的限制，但是已知的化学强化玻璃制品无法展现出热回火玻璃制品的应力分布。通过化学强化(例如，离子交换过程)产生的应力分布的一个例子如图2所示。图2是已知的化学强化玻璃制品200沿其厚度(沿着x轴显示)的应力分布的横截面图。应力的大小显示在y轴上，线201表示零应力和从压缩应力到拉伸应力的交叉处。在图2中，化学强化玻璃制品200包括第一表面201、厚度t2、和表面CS210。玻璃制品200展现出的CS从第一表面201到DOC 230发生下降，该深度是应力从压缩变化为拉伸应力。超过DOC，应力是拉伸的，并且达到最大CT 220。如图2所示，此类分布展现出基本平坦的CT区域或者CT区域具有沿着至少一部分的CT区域恒定或近恒定的拉伸应力。通常，相比于图1所示的最大中心值，已知的化学强化玻璃制品展现出较低的最大CT值。
因此，存在对于展现出改进的耐破裂性的薄玻璃制品的需求。
发明内容
本公开的第一个方面属于铝硅酸盐玻璃制品，其包括如下组成：包含Li2O，P2O5，和大于约0.9摩尔％B2O3。在一个或多个实施方式中，组成包括：SiO2的量约为60-80摩尔％，Al2O3的量大于或等于约10摩尔％或者13.5摩尔％，Li2O的量约为5-11摩尔％，P2O5的量约为1-5摩尔％，大于约0.9摩尔％B2O3，和Na2O的量约为0.5-12摩尔％。
在一个或多个实施方式中，组成包括：SiO2的量约为60-80摩尔％，Al2O3的量大于或等于10摩尔％，Li2O的量最高至且包含约10摩尔％，P2O5的量约为1-5摩尔％，大于约0.9摩尔％B2O3，和Na2O的量约为0.5-12摩尔％。
在一个或多个实施方式中，组成中存在的Al2O3的量约为13.5-18摩尔％。在一个或多个实施方式中，组成中存在的P2O5的量可以小于约3摩尔％。在一个或多个实施方式中，B2O3的量约为0.9-6.5摩尔％或者约为1-6.5摩尔％。在一个或多个实施方式中，B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量大于或等于约80摩尔％。
在一个或多个实施方式中，组成包含R2O。如本文所用，R2O指的是碱金属氧化物，例如Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O。在一个或多个实施方式中，组成包括的R2O的总量(指的是组成中任意和全部的碱金属氧化物的总量)约为12-20摩尔％。
在一个或多个实施方式中，Na2O的量约为3-11摩尔％。在一些实施方式中，组成包含的Li2O的量约为5-11摩尔％或者约为5-7摩尔％。任选地，组成可以基本不含K2O。在一个或多个实施方式中，Na2O的量大于Li2O的量。
在一个或多个实施方式中，组成包含RO。如本文所用，RO指的是碱土金属氧化物，例如MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO等。在一些实施方式中，RO的总量(指的是组成中任意和全部的碱土金属氧化物的总量)约为0.05-4摩尔％。在一个或多个具体实施方式中，组成包含的ZnO的量约为0.5-3摩尔％。
一个或多个实施方式的组成可包含SnO2。在一个或多个实施方式中，组成包含小于约15摩尔％ZrO2。
在一个或多个实施方式中，组成展现出小于或等于约300千泊的液相线粘度。在一些其他实施方式中，组成展现出大于约300千泊的液相线粘度。
本公开的第二个方面属于化学强化玻璃制品。在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品包括第一主表面和相对的第二主表面，它们限定了厚度t，还包括如下组成，其包含：Li2O，P2O5，大于约0.9摩尔％B2O3，Al2O3的量大于或等于13.5摩尔％，以及约0.5-12摩尔％Na2O。在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品的组成可包括：Li2O的量小于或等于约10摩尔％，P2O5，大于约0.9摩尔％B2O3，Al2O3的量大于或等于10摩尔％，以及约0.5-12摩尔％Na2O。
在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品包括从第一主表面延伸到DOC的CS层，所述DOC大于或等于约0.1t或者大于或等于约0.12t。在一些实施方式中，化学强化玻璃制品包括最大CS大于或等于约200MPa的CS层。在一些实施方式中，CS层包括大于或等于300的表面CS。在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品包括大于约40MPa的最大CT或者约为40-100MPa的最大CT。在一些情况下，最大CT小于约100MPa。在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品展现出的最大CT与最大CS的绝对值之比是约0.01至约0.2。
在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品包括沿着整个厚度t延伸的应力分布，其中，在约为0t至高至0.3t以及大于0.7t的厚度范围内的应力分布的所有点包括如下正切，其斜率的绝对值大于约0.1MPa/微米。在其他实施方式中，化学强化玻璃制品包括沿着整个厚度t延伸的应力分布，其中，在约为0t至高至0.3t的厚度范围内的至少一个点和大于0.7t的厚度范围内的应力分布的至少一个点中的每一个包括如下正切，其斜率的绝对值大于约0.1MPa/微米。
在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品包括金属氧化物浓度，其同时是非零的并且沿着约为0t到约为0.3t的厚度范围发生变化。在一些实施方式中，金属氧化物包括Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O中的任意一种或多种。在一些实施方式中，金属氧化物的浓度是非零的，并且沿着整个厚度变化。在一个或多个实施方式中，金属氧化物沿着厚度范围产生应力，沿着该厚度范围，其浓度是非零且发生变化的。任选地，金属氧化物的浓度从第一表面降低到位于第一表面和第二表面之间的一个点处的一个值，并且从该值增加到第二表面。在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品展现出大于或等于约0.4t的最大化学深度。
在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品包括小于85MPa的杨氏模量。
在一个或多个实施方式中，未强化的玻璃制品和化学强化玻璃制品包括大于约6N的努氏横向开裂划痕阈值，这是在第一主表面和第二主表面的任一个上测得的。
本文的第三个方面属于装置，其包括：具有前表面、后表面和侧表面的外壳；至少部分位于外壳内部的电子组件；位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻的显示器；以及布置在显示器上的覆盖制品，其中，覆盖制品包括根据本文所述实施方式的化学强化玻璃制品。
在以下的详细描述中提出了本文的其他特征和优点，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，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，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。
附图说明
图1是贯穿已知的热回火玻璃制品的厚度的横截面图；
图2是贯穿已知的化学强化玻璃制品的厚度的横截面图；
图3是根据一个或多个实施方式的玻璃制品的侧视图；
图4是贯穿根据本公开的一个或多个实施方式的化学强化玻璃制品的厚度的横截面图；
图5是环上环设备的横截面示意图；
图6是用于进行本文所述的砂纸上倒落球(IBoS)测试的设备的一个实施方式的横截面示意图；
图7是横截面示意图，其表示在用于移动电子器件或手持式电子器件的玻璃基制品中常见的破坏引入加上弯曲所导致的失效的主要机制；
图8是在本文所述设备中进行IBoS测试的方法的流程图；以及
图9是结合了本文所述的玻璃制品的一个或多个实施方式的电子器件的前平面示意图；
图10是用于玻璃基制品的测试设备的侧视图；
图11是图10所示的测试设备的一部分的侧视图；
图12是图10所示的测试设备的后端透视图；
图13是图10所示的测试设备的前端透视图；
图14是用于玻璃基制品的测试设备的侧视示意图；
图15是图10所示的测试设备的一部分的侧视图；
图16是用于玻璃基制品的另一种测试设备的透视图；
图17是图16的测试设备的一部分的侧视图；
图18是用图10的设备进行测试的玻璃样品的表面冲击测试的结果图；
图19是用图16的设备进行测试的玻璃样品的边缘冲击测试的结果图。
具体实施方式
下面详细说明各个实施方式。
在以下描述中，相同的附图标记表示附图所示的若干视图中类似或相应的部分。还应理解，除非另外指出，否则术语如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”是方便词语，不构成对术语的限制。此外，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，以及所述范围之间的任意范围。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”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“玻璃制品”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。玻璃制品包括玻璃与非玻璃材料的层叠体，玻璃与晶体材料的层叠体，以及玻璃-陶瓷(包括无定形相和晶相)。
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内在不确定性的程度。在本文中还使用这些术语表示数量的表示值可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致审议的主题的基本功能改变。因而，例如“基本不含MgO”的玻璃制品是这样一种玻璃制品，其中，没有主动将MgO添加或者配料到玻璃制品中，但是可能以非常少量作为污染物存在。
除非另有说明，否则所有温度都表述为摄氏度(℃)。热膨胀系数(CTE)的单位是每百万份(ppm)/摄氏度(℃)，表示在约为20-300℃的温度范围上测得的值，除非另有说明。高温(或液体)CTE表述也为份ppm/℃，表示在瞬时CTE与温度曲线的高温高台区域测得的值。高温CTE测量了与加热或冷却玻璃通过转变区域相关的体积变化。
如本文所用术语“软化点”指的是玻璃的粘度约为107.6泊(P)的温度，术语“退火点”指的是玻璃的粘度约为1013.2泊的温度，术语“200泊温度(T200P)”指的是玻璃的粘度约为200泊的温度，术语“1011泊温度”指的是玻璃的粘度约为1011泊的温度，术语“35kP温度(T35kP)”指的是玻璃的粘度约为35千泊(kP)的温度，以及术语“160kP温度(T160kP)”指的是玻璃的粘度约为160kP的温度。
本公开的第一个方面属于铝硅酸盐玻璃制品，其包括如下组成：包含Li2O、P2O5、和B2O3。除非另有说明，否则所有的组成描述为基于氧化物分析的摩尔百分比(摩尔％)，并且涉及的是在经过本文所述的化学强化之前的玻璃制品。
在一个或多个实施方式中，组成包括：SiO2的量约为60-80摩尔％，Al2O3的量大于或等于13.5摩尔％，大于约0.9摩尔％B2O3，Li2O的量约为5-11摩尔％，P2O5的量约为1-5摩尔％，和Na2O的量约为0.5-12摩尔％。
在一个或多个实施方式中，组成包括：SiO2的量约为60-80摩尔％，Al2O3的量大于或等于10摩尔％，大于约0.9摩尔％B2O3，Li2O的量约为5-10摩尔％，P2O5的量约为1-5摩尔％，和Na2O的量约为0.5-12摩尔％。
在一个或多个实施方式中，组成包括如下量的SiO2：约60摩尔％至约80摩尔％、约60摩尔％至约78摩尔％、约60摩尔％至约76摩尔％、约60摩尔％至约75摩尔％、约60摩尔％至约74摩尔％、约60摩尔％至约72摩尔％、约60摩尔％至约70摩尔％、约60摩尔％至约68摩尔％、约60摩尔％至约66摩尔％、约60摩尔％至约64摩尔％、约62摩尔％至约80摩尔％、约64摩尔％至约80摩尔％、约65摩尔％至约80摩尔％、约66摩尔％至约80摩尔％、约68摩尔％至约80摩尔％、约70摩尔％至约80摩尔％、约72摩尔％至约80摩尔％、约74摩尔％至约80摩尔％、约75摩尔％至约80摩尔％、约62摩尔％至约68摩尔％、或者约63摩尔％至约64.5摩尔％，以及其间的所有范围和子范围。
在一个或多个实施方式中，组成包括的Al2O3的量大于约10摩尔％、大于约12摩尔％、大于约13摩尔％、大于约13.5摩尔％、或者大于约14摩尔％。在一些情况下，本文所述的组合物中存在的Al2O3可以是如下范围：约10摩尔％至约20摩尔％、约10摩尔％至约18摩尔％、约10摩尔％至约16摩尔％、约10摩尔％至约15摩尔％、约10摩尔％至约14摩尔％、约11摩尔％至约20摩尔％、约12摩尔％至约20摩尔％、约12.5摩尔％至约20摩尔％、约13摩尔％至约20摩尔％、约13.5摩尔％至约20摩尔％、约14摩尔％至约20摩尔％、或者约12.5摩尔％至约17摩尔％，以及其间的所有范围和子范围。
在一个或多个实施方式中，组成包含一定量的B2O3。在一个或多个实施方式中，组成包含的B2O3的量是：大于约0.1摩尔％、大于约0.2摩尔％、大于约0.3摩尔％、大于约0.4摩尔％、大于约0.5摩尔％、大于约0.6摩尔％、大于约0.7摩尔％、大于约0.8摩尔％、大于约0.9摩尔％、或者大于约1摩尔％。在一个或多个实施方式中，组成包括如下量的B2O3：约0.5摩尔％至约7.5摩尔％、约0.5摩尔％至约7摩尔％、约0.5摩尔％至约6.5摩尔％、约0.5摩尔％至约6摩尔％、约0.5摩尔％至约5.5摩尔％、约0.5摩尔％至约5摩尔％、约0.5摩尔％至约4.5摩尔％、约0.5摩尔％至约4摩尔％、约0.5摩尔％至约3.5摩尔％、约0.9摩尔％至约7.5摩尔％、约0.9摩尔％至约7摩尔％、约0.9摩尔％至约6.5摩尔％、约0.9摩尔％至约6摩尔％、约0.9摩尔％至约5.5摩尔％、约0.9摩尔％至约5摩尔％、约0.9摩尔％至约4.5摩尔％、约0.9摩尔％至约4摩尔％、约0.9摩尔％至约3.5摩尔％、约1摩尔％至约7.5摩尔％、约1摩尔％至约7摩尔％、约1摩尔％至约6.5摩尔％、约1摩尔％至约6摩尔％、约1摩尔％至约5.5摩尔％、约1摩尔％至约5摩尔％、约1摩尔％至约4.5摩尔％、约1摩尔％至约4摩尔％、约1摩尔％至约3.5摩尔％、约1.5摩尔％至约7.5摩尔％、约2摩尔％至约7.5摩尔％、约2.5摩尔％至约7.5摩尔％、约3摩尔％至约7.5摩尔％、约3.5摩尔％至约7.5摩尔％、约4摩尔％至约7.5摩尔％、约4摩尔％至约6摩尔％、或者约1.5摩尔％至约3摩尔％，以及其间的所有范围和子范围。
在一个或多个实施方式中，B2O3的量被限制到小于或等于7.5摩尔％。不受限于理论，相信更高的B2O3的量使得所得到的化学强化玻璃制品中的最大CT值变劣。此外，B2O3的存在增加了玻璃制品和强化玻璃制品的耐划痕性，如本文所述。不受限于理论，相对于不包含B2O3的玻璃制品，包含3重配位网络成形剂(例如B2O3)降低了对于玻璃网络的约束，并且当受到划痕(无论压痕计形状如何)时允许玻璃网络发生重新排列和致密化。行为与B2O3相同或类似的其他组分包括P2O5、SiO2和Al2O3。在一个或多个实施方式中，使得B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量最大化以改善划痕；但是，这些组分的总量应该不超过会导致玻璃制品在化学强化之后的最大CT下降的量。
在一个或多个实施方式中，组成中B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量大于或等于约80摩尔％。在一些实施方式中，B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量可以是如下范围：约80摩尔％至约94摩尔％、约80摩尔％至约92摩尔％、约80摩尔％至约90摩尔％、约80摩尔％至约88摩尔％、约80摩尔％至约86摩尔％、约82摩尔％至约94摩尔％、约84摩尔％至约94摩尔％、约86摩尔％至约94摩尔％、或者约88摩尔％至约94摩尔％，以及其间的所有范围和子范围。
在一个或多个实施方式中，组合物可以包含如下范围的R2O总量：约10摩尔％至约22摩尔％、约10摩尔％至约20摩尔％、约10摩尔％至约18摩尔％、约10摩尔％至约16摩尔％、约10摩尔％至约15摩尔％、约11摩尔％至约22摩尔％、约12摩尔％至约22摩尔％、约13摩尔％至约22摩尔％、约14摩尔％至约22摩尔％、约12摩尔％至约20摩尔％、约12摩尔％至约18摩尔％、或者约13摩尔％至约17摩尔％。在一个或多个实施方式中，组合物可以基本不含Rb2O、Cs2O，或者可以基本同时不含Rb2O和Cs2O。如本文所用，相对于组合物组分的术语“基本不含”指的是在初始配料中，没有主动或者故意将该组分添加到组合物，但是可能作为杂质以小于约0.001摩尔％的量存在。
在一个或多个实施方式中，组成包含一定量的Li2O。例如，在一个或多个实施方式中，组成包含Li2O的量大于或等于约1摩尔％、大于或等于约2摩尔％、大于或等于约3摩尔％、或者大于或等于约4摩尔％。在一个或多个实施方式中，组成包括如下量的Li2O：约2.5摩尔％至约11摩尔％、约3摩尔％至约11摩尔％、约3.5摩尔％至约11摩尔％、约4摩尔％至约11摩尔％、约4.5摩尔％至约11摩尔％、约5摩尔％至约11摩尔％、约5.5摩尔％至约11摩尔％、约6摩尔％至约11摩尔％、约5摩尔％至约10.5摩尔％、约5摩尔％至约10摩尔％、约5摩尔％至约9.5摩尔％、约5摩尔％至约9摩尔％、约5摩尔％至约8.5摩尔％、约5摩尔％至约8摩尔％、约5摩尔％至约7摩尔％、约4摩尔％至约10.5摩尔％、约4摩尔％至约10摩尔％、约4摩尔％至约9.5摩尔％、约4摩尔％至约9摩尔％、约4摩尔％至约8.5摩尔％、约4摩尔％至约8摩尔％、约4摩尔％至约7摩尔％、约4摩尔％至约6摩尔％、约4.5摩尔％至约10摩尔％、约5摩尔％至约10摩尔％、约5.5摩尔％至约10摩尔％、约6摩尔％至约10摩尔％、约6.5摩尔％至约10摩尔％、约7摩尔％至约10摩尔％、约7.5摩尔％至约10摩尔％、约8摩尔％至约10摩尔％、约8.5摩尔％至约10摩尔％、约9摩尔％至约10摩尔％、或者约5摩尔％至约6摩尔％，以及其间的所有范围和子范围。
在一个或多个实施方式中，Li2O与B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3(B2O3+P2O5+SiO2+Al2O3)的总和或总量之比小于约0.074(例如，小于或等于约0.073、小于或等于约0.072、小于或等于约0.071、小于或等于约0.07)。在一些实施方式中，Li2O与B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总和或总量之比是约0.065至约0.073。添加一些Li2O有助于离子交换，例如，实现更快速和/或更深的离子交换，这提供了有利的CS曲线。在一些实施方式中，Li2O的量可以相对于B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3(B2O3+P2O5+SiO2+Al2O3)的总和或总量平衡，这提供了耐划痕性。通过适当的平衡量，如维持上文所述的(Li2O与B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总和或总量)的这个比例，玻璃可以具有有利的耐划痕性能以及(来自有利的CS曲线的)跌落性能。
在一个或多个实施方式中，组成具有一定量的Na2O。例如，在一个或多个实施方式中，组成包含Na2O的量大于或等于约0.5摩尔％、大于或等于约1摩尔％、大于或等于约2摩尔％、大于或等于约3摩尔％、或者大于或等于约4摩尔％。在一个或多个实施方式中，Na2O的量小于或等于10摩尔％。在一个或多个实施方式中，组成包括如下量的Na2O：约0.5摩尔％至约12摩尔％、1摩尔％至约12摩尔％、1.5摩尔％至约12摩尔％、2摩尔％至约12摩尔％、约2.5摩尔％至约12摩尔％、约3摩尔％至约12摩尔％、约3.5摩尔％至约12摩尔％、约4摩尔％至约12摩尔％、约4.5摩尔％至约12摩尔％、约5摩尔％至约12摩尔％、约5.5摩尔％至约12摩尔％、约6摩尔％至约12摩尔％、约3摩尔％至约12摩尔％、约3摩尔％至约11摩尔％、约3摩尔％至约10.5摩尔％、约3摩尔％至约10摩尔％、约3摩尔％至约9.5摩尔％、约3摩尔％至约9摩尔％、约3摩尔％至约8.5摩尔％、约3摩尔％至约8摩尔％、约3摩尔％至约7摩尔％、约3.5摩尔％至约9摩尔％、或者约3摩尔％至约7.5摩尔％，以及其间的所有范围和子范围。
在一个或多个实施方式中，组合物中Na2O的量大于Li2O的量。在一些情况下，Na2O的量可以大于Li2O和K2O的总量。在一个或多个替代实施方式中，组合物中Li2O的量可以大于Na2O的量或者可以大于Na2O和K2O的总量。
在一个或多个实施方式中，组成包含小于约2摩尔％K2O。在一些情况下，组成可以包含如下量的K2O：约0摩尔％至约2摩尔％、约0摩尔％至约1.5摩尔％、约0摩尔％至约1摩尔％、约0摩尔％至约0.5摩尔％、约0摩尔％至约0.2摩尔％、或者约0摩尔％至约0.1摩尔％。在一个或多个实施方式中，组成可以基本不含K2O。
在一些实施方式中，玻璃组合物可包含一种或多种碱土金属氧化物(RO)，例如MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO。在一些实施方式中，RO的总量可以是非零量，最高至且包括约5摩尔％。在一个或多个具体实施方式中，RO的总量可以是非零量，最高至且包括约4.5摩尔％，最高至且包括约4摩尔％，最高至且包括约3.5摩尔％，最高至且包括约3摩尔％，最高至且包括约2.5摩尔％，最高至且包括约2摩尔％，最高至且包括约1.5摩尔％，或者最高至且包括约1摩尔％。在一个或多个实施方式中，RO的总量可以是如下范围：约0.05摩尔％至约4.5摩尔％、约0.05摩尔％至约4摩尔％、约0.05摩尔％至约3.5摩尔％、约0.05摩尔％至约3摩尔％、约0.05摩尔％至约2.5摩尔％、约0.05摩尔％至约2摩尔％、约0.05摩尔％至约1.5摩尔％、或者约0.05摩尔％至约1摩尔％。在一些实施方式中，RO的总量可以是如下范围：约1摩尔％至约4摩尔％、约1摩尔％至约3摩尔％、或者约1摩尔％至约2摩尔％。
在一个或多个实施方式中，组合物包含的MgO可以是非零量，最高至且包括约2摩尔％、或者最高至且包括约1摩尔％。在一些情况下，组合物可以基本不含MgO。
在一个或多个实施方式中，组合物包含的CaO可以是非零量，最高至且包括约2摩尔％、或者最高至且包括约1摩尔％。在一些情况下，组合物可以基本不含CaO。
在一个或多个实施方式中，组合物包含的SrO可以是非零量，最高至且包括约2摩尔％、或者最高至且包括约1摩尔％。在一些情况下，组合物可以基本不含SrO。
在一个或多个实施方式中，组合物包含的BaO可以是非零量，最高至且包括约2摩尔％、或者最高至且包括约1摩尔％。在一些情况下，组合物可以基本不含BaO。
在一个或多个实施方式中，组合物可以包括非零量的ZnO，最高至且包括约4.5摩尔％，最高至且包括约4摩尔％，最高至且包括约3.5摩尔％，最高至且包括约3摩尔％，最高至且包括约2.5摩尔％，最高至且包括约2摩尔％，最高至且包括约1.5摩尔％，或者最高至且包括约1摩尔％。在一个或多个实施方式中，ZnO的总量可以是如下范围：约0.05摩尔％至约4.5摩尔％、约0.05摩尔％至约4摩尔％、约0.05摩尔％至约3.5摩尔％、约0.05摩尔％至约3摩尔％、约0.05摩尔％至约2.5摩尔％、约0.05摩尔％至约2摩尔％、约0.05摩尔％至约1.5摩尔％、或者约0.05摩尔％至约1摩尔％。在一些实施方式中，ZnO的总量可以是如下范围：约1摩尔％至约4摩尔％、约1摩尔％至约3摩尔％、至1摩尔％至约2摩尔％、约0.5摩尔％至约4摩尔％、约0.5摩尔％至约3摩尔％、或者约0.5摩尔％至约2摩尔％。在一些情况下，组合物可以基本不含ZnO。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物可以包含ZnO，以及可以基本不含MgO、CaO、SrO和BaO。在一种变化形式中，玻璃组合物可以包含ZnO和另一种RO(例如，MgO、CaO、SrO或BaO)并且可以基本不含其他RO组分。在一个或多个具体实施方式中，玻璃组合物可以仅包含碱土金属氧化物MgO、CaO和ZnO中的两种，并且可以基本不含碱土金属氧化物中的第三种。
在一个或多个实施方式中，玻璃组合物可以包括如下范围的P2O5：约0摩尔％至约10摩尔％、约0摩尔％至约8摩尔％、约0摩尔％至约7摩尔％、约0摩尔％至约6摩尔％、约0摩尔％至约4摩尔％、约0摩尔％至约3摩尔％、约0.1摩尔％至约10摩尔％、约0.1摩尔％至约8摩尔％、约0.1摩尔％至约6摩尔％、约0.1摩尔％至约5摩尔％、约0.1摩尔％至约4摩尔％、约0.1摩尔％至约3摩尔％、约0.5摩尔％至约5摩尔％、约0.5摩尔％至约4摩尔％、约0.5摩尔％至约3摩尔％、约1摩尔％至约5摩尔％、约1摩尔％至约4摩尔％、约1摩尔％至约3摩尔％或者约2摩尔％至约3摩尔％。不受限于理论，在组合物中包含一些P2O5管理了玻璃的液相线行为和降低了高温CTE，这实现了形成薄的玻璃制品。不受限于理论，包含一些P2O5还促进了玻璃的锆石分解。在一些实施方式中，组合物包含较低量的Na2O(低于化学强化中通常采用的情况，例如，小于或等于约12摩尔％)、Li2O和P2O5，以及这种组合展现出的液相线行为提供了本文所述的热历史这实现了玻璃的熔合成形。玻璃制品中存在特定的热历史实现了增强的化学强化。
在一个或多个实施方式中，组合物可以包含一些TiO2。在此类实施方式中，TiO2存在的量可以小于约2摩尔％、小于约1摩尔％、或者小于约0.5摩尔％。在一个或多个替代实施方式中，玻璃组合物可以基本不含TiO2。
在一个或多个实施方式中，组合物可以包含ZrO2。在此类实施方式中，ZrO2存在的量可以小于约2摩尔％、小于约1.5摩尔％、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0.15摩尔％、或者小于约0.1摩尔％，以及其间的所有范围和子范围。在一个或多个替代实施方式中，玻璃组合物可以基本不含ZrO2，如本文所定义。
在一个或多个实施方式中，组合物可以包含Fe2O3。在此类实施方式中，Fe2O3存在的量可以小于约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％，以及其间的所有范围和子范围。在一个或多个替代实施方式中，玻璃组合物可以基本不含Fe2O3，如本文所定义。
在一些实施方式中，组合物可配料有约为0-2摩尔％的选自下组的至少一种澄清剂，其包括：Na2SO4、NaCl、NaF、NaBr、K2SO4、KCl、KF、KBr、As2O3、Sb2O3和SnO2中的任意一种或多种。根据一个或多个实施方式的组合物还可包含约0-2、约0-1、约0.1-2、约0.1-1或者约1-2的SnO2。本文所揭示的玻璃组合物可以基本不含As2O3和/或Sb2O3。
在一个或多个实施方式中，具体来说，组合物可以包含：60摩尔％至65摩尔％SiO2；12摩尔％至约18摩尔％Al2O3；4摩尔％至约8摩尔％Li2O；0摩尔％至约4摩尔％ZnO；0摩尔％至约2摩尔％MgO；0摩尔％至约2摩尔％TiO2；0.5摩尔％至约8摩尔％B2O3；4摩尔％至约12摩尔％Na2O；0摩尔％至约2摩尔％K2O；0摩尔％至约2摩尔％ZrO2；1摩尔％至约4摩尔％P2O5；以及0.05摩尔％至约0.2摩尔％SnO2。
在一个或多个实施方式中，具体来说，组合物可以包含：62摩尔％至65摩尔％SiO2；12摩尔％至约18摩尔％Al2O3；8摩尔％至约12摩尔％Li2O；0摩尔％至约2摩尔％ZnO；0摩尔％至约2摩尔％MgO；0摩尔％至约2摩尔％TiO2；0.5摩尔％至约8摩尔％B2O3；2摩尔％至约8摩尔％Na2O；0摩尔％至约2摩尔％K2O；0摩尔％至约2摩尔％ZrO2；1摩尔％至约4摩尔％P2O5；以及0.05摩尔％至约0.2摩尔％SnO2。
在一个或多个实施方式中，具体来说，组合物可以包含：62摩尔％至68摩尔％SiO2；10摩尔％至约18摩尔％Al2O3；5摩尔％至约11摩尔％Li2O；0摩尔％至约2摩尔％ZnO；0摩尔％至约2摩尔％MgO；0摩尔％至约2摩尔％TiO2；0.9摩尔％至约6摩尔％B2O3；2摩尔％至约10摩尔％Na2O；0摩尔％至约2摩尔％K2O；0摩尔％至约2摩尔％ZrO2；1摩尔％至约4摩尔％P2O5；以及0.05摩尔％至约0.2摩尔％SnO2。
在一些实施方式中，组合物(或者由此形成的玻璃制品)包括的液相线粘度实现了经由特定技术形成玻璃制品。如本文所用，术语“液相线粘度”指的是熔融玻璃在液相线温度的粘度，其中，术语“液相线温度”指的是如下温度：随着熔融玻璃从熔化温度开始冷却晶体第一次出现的温度，或者随着温度从室温开始增加，最后一点晶体熔化时的温度。
在一个或多个实施方式中，组合物(或者由此形成的玻璃制品)展现出约为100-500kP的液相线粘度。在一些实施方式中，组合物(或者由此形成的玻璃制品)展现出小于约300千泊(kP)或更小的液相线粘度。在一些实施方式中，组合物(或者由此形成的玻璃制品)展现出约250kP或更小、约200kP或更小、或者约180kP或更小的液相线粘度。在一些实施方式中，组合物(或者由此形成的玻璃制品)展现出大于约300kP的液相线粘度。在一些实施方式中，组合物(或者由此形成的玻璃制品)展现出如下液相线粘度：约350kP或更大、约400kP或更大、约450kP或更大、约500kP或更大、约750kP或更大、约1000kP或更大、或者约2000kP或更大。
在一个或多个实施方式中，在从约20℃至约300℃的温度范围上进行测量，组合物(或者由此形成的玻璃制品)展现出如下CTE：约55x 10-7ppm/℃至约80x 10-7ppm/℃、约58x10-7ppm/℃至约80x 10-7ppm/℃、或者约60x10-7ppm/℃至约80x 10-7ppm/℃。
在一些实施方式中，组合物(或者由此形成的玻璃制品)展现出如下范围的高温CTE(或者液体)CTE：约8x 10-7ppm/℃至约18x 10-7ppm/℃、约10x10-7ppm/℃至约18x 10- 7ppm/℃、约12x 10-7ppm/℃至约18x 10-7ppm/℃、约8x 10-7ppm/℃至约16x 10-7ppm/℃、约8x 10-7ppm/℃至约14x 10-7ppm/℃、约8x 10-7ppm/℃至约12x 10-7ppm/℃或者约8x 10- 7ppm/℃至约10x10-7ppm/℃。
在一个或多个实施方式中，组合物或者由此形成的玻璃制品展现出如下范围的杨氏模量：约70GPa至约85GPa、约72GPa至约85GPa、约74GPa至约85GPa、约75GPa至约85GPa、约76GPa至约85GPa、约70GPa至约80GPa、约72GPa至约80GPa、约74GPa至约80GPa、约75GPa至约80GPa、约76GPa至约80GPa、约70GPa至约78GPa、约70GPa至约76GPa、约70GPa至约75GPa、约72GPa至约78GPa、约75GPa至约79GPa、或者约70GPa至约77GPa。本公开所陈述的杨氏模量值指的是通过ASTM E2001-13中，题为“Standard Guide for Resonant UltrasoundSpectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts(共振超声波光谱法用于金属和非金属部件缺陷检测的标准指南)”提出的一般类型的共振超声波谱技术的测量值。
参见图3，玻璃制品100的实施方式包括：第一主表面302、相对的第二主表面304，在第一主表面与第二主表面之间限定了厚度t 330。在一个或多个实施方式中，玻璃制品可以包括本文所述的组成。
在一个或多个实施方式中，厚度t可以小于或等于约3毫米(例如，约0.01毫米至约3毫米、约0.1毫米至约3毫米、约0.2毫米至约3毫米、约0.3毫米至约3毫米、约0.4毫米至约3毫米、约0.01毫米至约2.5毫米、约0.01毫米至约2毫米、约0.01毫米至约1.5毫米、约0.01毫米至约1毫米、约0.01毫米至约0.9毫米、约0.01毫米至约0.8毫米、约0.01毫米至约0.7毫米、约0.01毫米至约0.6毫米、约0.01毫米至约0.5毫米、约0.1毫米至约0.5毫米、或者约0.3毫米至约0.5毫米)。
玻璃制品可以是基本平坦的片材，但是其他实施方式可采用弯曲或任意其他形状或造型的制品。在一些情况下，玻璃制品可以具有3D或者2.5D形状。作为补充或替代，出于美观和/或功能原因，玻璃制品的厚度可沿一个或多个尺寸是恒定的，或者可沿其一个或多个尺寸发生变化。例如，玻璃制品的边缘可以相比于玻璃制品的更为中心的区域更厚。根据制品的应用或用途，玻璃制品的长度、宽度和厚度尺寸也可以发生变化。
玻璃制品可以是基本上透明的，以及没有光散射。在一个或多个实施方式中，当以约1毫米的厚度进行测量时，玻璃制品在约380nm至约780nm的波长范围可展现出大于或等于约88％的透光率。
玻璃制品可具有约为1.45-1.55的折射率。如本文所用，折射率值是相对于550nm波长而言。
玻璃制品可通过其形成的方式进行表征。例如，玻璃制品可表征为可浮法成形(即，通过浮法工艺形成)、可下拉成形，具体地，可熔合成形或者可狭缝拉制(即，通过下拉工艺例如熔合拉制工艺或者狭缝拉制工艺形成)。
本文所述的玻璃制品的一些实施方式可以通过浮法工艺形成。可浮法成形的玻璃制品可表征为通过使得熔融玻璃在熔融金属(通常是锡)床上浮动，所制得的光滑表面和均匀厚度。在一个示例性过程中，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固体玻璃制品，可以将其从锡上举起到辊上。一旦离开浴，可以对玻璃制品进行进一步冷却和退火以降低内应力。
本文所述的玻璃制品的一些实施方式可以通过下拉工艺形成。下拉工艺生产具有均匀厚度的玻璃制品，其具有较原始的表面。因为玻璃制品的平均挠曲强度受到表面瑕疵的量和尺寸的控制，因此接触程度最小的原始表面具有较高的初始强度。此外，下拉玻璃制品具有非常平坦、光滑的表面，其可以不经高成本的研磨和抛光就用于最终应用。
玻璃制品的一些实施方式可以描述为可熔合成形(即，可以采用熔合拉制工艺成形)。熔合工艺使用拉制容器，其具有用来接受熔融玻璃原料的通道。通道具有堰，其沿着通道的长度在通道两侧的顶部开放。当用熔融材料填充通道时，熔融玻璃从堰溢流。在重力的作用下，熔融玻璃从拉制罐的外表面作为两个流动玻璃膜流下。这些拉制罐的外表面向下和向内延伸，使得它们在拉制罐下方的边缘处结合。两个流动玻璃膜在该边缘处结合以熔合并形成单个流动玻璃制品。熔合拉制法的优点在于：由于从通道溢流的两个玻璃膜熔合在一起，因此所得到的玻璃制品的任一外表面都没有与设备的任意部件相接触。因此，熔合拉制玻璃制品的表面性质不受到此类接触的影响。
本文所述的玻璃制品的一些实施方式可以通过狭缝拉制工艺形成。狭缝拉制工艺与熔合拉制工艺不同。在狭缝拉制工艺中，向拉制罐提供熔融原材料玻璃。拉制容器的底部具有开放狭缝，其具有沿着狭缝的长度延伸的喷嘴。熔融玻璃流过狭缝/喷嘴，以连续的玻璃制品下拉并进入退火区。
在一个或多个实施方式中，本文所述的玻璃制品可以展现出无定形微结构，以及可以基本不含晶体或微晶。换言之，玻璃制品排除了玻璃陶瓷材料。
在一个或多个实施方式中，本文所述的玻璃制品可以进行化学强化，以赋予沿着玻璃制品厚度t的应力分布。图4是化学强化玻璃制品300沿其厚度330(沿着x轴显示)的应力分布的横截面图。应力的大小显示在y轴上，线301表示零应力。
应力分布312包括：CS层315(具有表面CS值310)，其从第一主表面302和第二主表面304中的一个或两个延伸到DOC 330；以及CT层325(具有最大CT 320)，其从DOC 330延伸到制品的中心部分。
如本文所用，DOC指的是玻璃制品内的应力从压缩变化为拉伸的深度。在DOC处，应力从正(压缩)应力转变为负(拉伸)应力(例如，图4中的330)，因而展现出零应力值。取决于离子交换处理，可以通过FSM或散射光偏光镜(SCALP)测量DOC。当通过将钾离子交换进入玻璃制品，在玻璃制品中产生应力时，使用FSM来测量DOC。当通过将钠离子交换进入玻璃制品，在玻璃制品中产生应力时，使用SCALP来测量DOC。当通过将钾离子和钠离子这两者交换进入玻璃中，在玻璃中产生应力时，通过SCALP测量DOC，因为相信钠的交换深度表示了DOC，以及钾离子的交换深度表示了压缩应力的大小的变化(而不是应力从压缩变化至拉伸)；在此类玻璃制品中，钾离子的交换深度通过FSM测量。
CS层具有从主表面302、304延伸到DOC 330的相关深度或长度317。CT层325也具有相关长度或深度327(CT区域或层)。
根据本领域常用习惯，除非另有说明，否则压缩或压缩应力表示为负应力(<0)以及张力或拉伸应力表示为正应力(>0)。但是，在本说明书全文中，当表述压缩应力CS时，这不考虑正负值，即如本文所述，CS＝|CS|或者CS的绝对值。
通过表面应力计(FSM)，采用日本折原实业有限公司(Orihara Industrial Co.,Ltd.(Japan))制造的商业仪器(例如，FSM-6000)，来测量CS(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ASTM标准C770-16中所述的方案C(玻璃碟的方法)来测量SOC，题为“Standard Test Method forMeasurement of Glass Stress-Optical Coefficient(测量玻璃应力-光学系数的标准测试方法)”，其全文通过引用结合入本文。
采用本领域已知的散射光偏光镜(SCALP)技术来测量DOC和最大CT值。可以使用折射近场(RNF)方法或者SCALP来测量应力分布。当采用RNF方法来测量应力分布时，在RNF方法中采用SCALP提供的最大CT值。具体来说，通过RNF测得的应力分布是作用力平衡的，并且用SCALP测量提供的最大CT值进行校准。RNF方法如题为“Systems and methods formeasuring a profile characteristic of a glass sample(用于测量玻璃样品的分布特性的系统和方法)”的美国专利第8,854,623号所述，其全文通过引用结合入本文。具体来说，RNF方法包括将玻璃制品靠近参照块放置，产生偏振切换光束(其以1-50Hz的速率在正交偏振之间切换)，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，每个正交偏振中测得的功率量是在相互50％之内。该方法还包括使偏振切换光束穿过玻璃样品和参照块，进入玻璃样品不同深度，然后采用延迟光学系统来延迟穿过的偏振切换光束到达信号光检测器，所述信号光检测器产生偏振切换的检测器信号。该方法还包括：用参比信号除检测器信号以形成标准化检测器信号，以及从标准化检测器信号来确定玻璃样品的分布特性。然后对RNF曲线进行平滑化(smoothed)，并用于CT区域。如上文所述，FSM技术用于表面CS和靠近表面的CS区域中的应力分布的斜率。
如上文所述，本文所述的玻璃制品所展现出的应力分布是通过离子交换进行化学强化产生的。在离子交换过程中，用具有相同价态或氧化态的较大的离子代替或交换玻璃的表面处或者靠近玻璃表面处的离子。在玻璃制品包括碱性铝硅酸盐玻璃的那些实施方式中，制品的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+、Na+、K+、Rb+和Cs+。或者，表面层中的一价阳离子可以用碱金属阳离子以外的一价阳离子，例如Ag+等代替。在此类实施方式中，被交换到玻璃制品中的单价离子(或阳离子)产生应力。
离子交换工艺通常是通过将玻璃制品浸泡在熔盐浴中(或者两个或更多个熔盐浴)来进行的，所述熔盐浴包含要与玻璃制品中的较小离子交换的较大离子。应注意的是，也可以采用水性盐浴。此外，浴组成可以包括不止一种类型的较大离子(例如，Na+和K+)或者包括单种较大离子。本领域技术人员会理解的是，离子交换工艺的参数包括但不限于浴组成和温度、浸入时间、玻璃制品在盐浴(或多个盐浴)中的浸入次数、多盐浴的使用、其它的步骤(例如退火和洗涤等)，它们通常是由以下的因素决定的：玻璃制品的组成(包括制品的结构和存在的任意晶相)，以及由强化获得的玻璃制品所需的DOC和CS。示例性熔盐浴组成可以包括较大碱金属阳离子的硝酸盐、硫酸盐和氯化物。典型的硝酸盐包括KNO3、NaNO3、LiNO3、NaSO4，及其组合。熔盐浴的温度通常约为380℃至最高至约450℃，而浸入时间约为15分钟至最高至100小时，这取决于玻璃制品厚度、浴温和玻璃(或单价离子)扩散系数。但是，也可以采用与上述不同的温度和浸入时间。
在一个或多个实施方式中，可以将玻璃制品浸入温度约为370-480℃的100％NaNO3、100％KNO3、或者NaNO3与KNO3的组合的熔盐浴中。在一些实施方式中，可以将玻璃制品浸入包含约5-90％KNO3和约10-95NaNO3的混合熔盐浴中。在一些实施方式中，可以将玻璃制品浸入包含Na2SO4和NaNO3且具有更宽温度范围(例如，最高至约500℃)的混合熔盐浴中。在一个或多个实施方式中，在浸入第一浴之后，玻璃制品可以浸入第二浴中。第一和第二浴可以具有相互不同的组成和/或温度。第一和第二浴中的浸入时间可以发生变化。例如，第一浴中的浸入可以比第二浴中的浸入更久。
在一个或多个实施方式中，可以将玻璃制品浸入混合熔盐浴中，其包含NaNO3和KNO3(例如，49％/51％、50％/50％、51％/49％)，温度小于约420℃(例如，约400℃或约380℃)，持续小于约5小时或者甚至小于或等于约4小时。
可以对离子交换条件进行调节，以提供“尖峰”或者以增加所得到的玻璃基制品的表面处或者靠近表面处的应力分布的斜率。该尖峰可以导致更大的表面CS值。由于本文所述的玻璃制品所用的玻璃组合物的独特性质，可以通过单浴或多浴实现该尖峰，所述浴具有单种组成或者混合组成。
在一个或多个实施方式中，当将不止一种单价离子交换进入玻璃制品中时，不同的单价离子可以被交换至玻璃制品中的不同深度(并且在玻璃制品内的不同深度产生不同大小的应力)。所得到的产生应力的离子的相对深度可以通过应力分布的不同特性确定并且是导致了应力分布的不同特性。
在一个或多个实施方式中，将Na+和K+离子交换到玻璃制品中，以及Na+离子扩散进入玻璃制品中的深度比K+离子更深。K+离子的渗透深度(“钾DOL”)不同于DOC，因为其表示的是作为离子交换过程结果的钾渗透深度。对于本文所述的制品，钾DOL通常小于DOC。采用表面应力计(例如，日本折原实业有限公司(Orihara Industrial Co.,Ltd.(Japan))制造的市售可得FSM-6000表面应力计)来测量钾DOL，其依赖于应力光学系数(SOC)的精确测量，如上文关于CS测量所述。
在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品可以展现出如下表面CS：大于或等于150MPa或者大于或等于约200MPa(例如，大于或等于约250MPa、大于或等于约300MPa、大于或等于约400MPa、大于或等于约450MPa、大于或等于约500MPa、或者大于或等于约550MPa)。在一些情况下，表面CS大于或等于约700MPa。表面CS可以最高至约900MPa、最高至约1000MPa、最高至约1100MPa、或者最高至约1200MPa。在一个或多个实施方式中，表面CS可以约为400-900MPa。本文所提供的表面CS值还可以包括最大CS。在一些实施方式中，表面CS小于最大CS。
在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品展现出的最大CT小于约100/√(t)、小于或等于约95/√(t)、小于或等于约90/√(t)、小于或等于约85/√(t)、小于或等于约80/√(t)、或者小于或等于约71.5/√(t)，其中，t是厚度(单位是mm)。在一个或多个实施方式中，最大CT可以大于约45/√(t)。在一个或多个实施方式中，最大CT可以小于或等于约100MPa、小于或等于约90MPa、小于或等于约80MPa、小于或等于约75MPa、或者小于或等于约70MPa(例如，小于或等于约60MPa、小于或等于约55MPa、小于或等于约50MPa、或者小于或等于约40MPa)。在一个或多个实施方式中，最大CT的下限可以是25MPa、40MPa、或50MPa。在一些实施方式中，最大CT 320可以是如下范围：约为25-100MPa(例如，约25MPa至约90MPa、约25MPa至约85MPa、约25MPa至约80MPa、约25MPa至约75MPa、约25MPa至约70MPa、约25MPa至约65MPa、约40MPa至约100MPa、约40MPa至约90MPa、约40MPa至约80MPa、约40MPa至约75MPa、约40MPa至约70MPa、约40MPa至约65MPa、约45MPa至约80MPa、约50MPa至约80MPa、或者约60MPa至约80MPa)。
最大CT 320可以置于约0.3t至约0.7t、约0.4t至约0.6t或者约0.45t至约0.55t的范围内。应注意的是，表面CS 310和最大CT 320中的任意一个或多个可取决于玻璃制品的厚度。例如，厚度约为0.8mm的玻璃制品的最大CT可以小于或等于约75MPa。当玻璃制品的厚度下降时，最大CT可以增加。换言之，最大CT随着厚度的降低(或者随着玻璃制品变得较薄)而增加。
在一些实施方式中，最大CT 320与表面CS 310之比约为0.01至约0.2(例如，约为0.01至约0.18，约为0.01至约0.16，约为0.01至约0.15，约为0.01至约0.14，约为0.01至约0.1，约为0.02至约0.2，约为0.04至约0.2，约为0.05至约0.2，约为0.06至约0.2，约为0.08至约0.2，约为0.1至约0.2，或者约为0.12至约0.2)。在一些实施方式中，表面CS可以是最大CT的1.5倍(或者2倍或者2.5倍)或者更大。在一些实施方式中，表面CS可以最高至最大CT的约48倍，可以高至最大CT的40倍，可以高至最大CT的20倍，可以高至最大CT的10倍，或者可以高至最大CT的8倍。表面CS可以约为最大CT的5倍至最高至约为50倍。
在一个或多个实施方式中，应力分布312包括最大CS，其通常是表面CS310，并且可以位于第一表面302和第二表面304中的一个或两个处。在一个或多个实施方式中，CS层或区域315沿着一部分的厚度延伸到DOC 317。在一个或多个实施方式中，DOC 317可以大于或等于约0.1t。例如，DOC 317可以大于或等于约0.12t，大于或等于约0.14t，大于或等于约0.15t，大于或等于约0.16t，大于或等于约0.17t，大于或等于约0.18t，大于或等于约0.19t，大于或等于约0.20t，大于或等于约0.21t，或者最高至约0.25t。在一个或多个实施方式中，当从制品的第一主表面302和第二主表面304开始测量时，DOC 317是基本相等的。
在一个或多个实施方式中，玻璃制品包括约为6-28微米的钾DOL。在一些实施方式中，钾DOL可以表述为玻璃制品的厚度t的函数。在一个或多个实施方式中，钾DOL可以约为0.005t至约为0.07t。在一些实施方式中，钾DOL可以是如下范围：约0.005t至约0.07t、约0.005t至约0.065t、约0.005t至约0.06t、约0.005t至约0.055t、约0.005t至约0.05t、约0.005t至约0.045t、约0.005t至约0.04t、约0.005t至约0.035t、约0.005t至约0.03t、约0.005t至约0.025t、约0.005t至约0.02t、约0.005t至约0.015t、约0.005t至约0.01t、约0.006t至约0.07t、约0.008t至约0.07t、约0.01t至约0.07t、约0.015t至约0.07t、约0.02t至约0.07t、约0.027t至约0.05t、约0.03t至约0.07t、或者约0.01t至约0.03t。
在一个或多个实施方式中，在钾DOL深度处的压缩应力值可以是约为50-300MPa。在一些实施方式中，钾DOL深度处的压缩应力值可以是如下范围：约50MPa至约280MPa、约50MPa至约260MPa、约50MPa至约250MPa、约50MPa至约240MPa、约50MPa至约220MPa、约50MPa至约200MPa、约60MPa至约200MPa、约70MPa至约200MPa、约75MPa至约200MPa、约80MPa至约200MPa、约90MPa至约200MPa、约100MPa至约200MPa、约110MPa至约200MPa、约120MPa至约200MPa、约130MPa至约200MPa、或者约150MPa至约200MPa、约60MPa至约300MPa、约70MPa至约300MPa、约75MPa至约300MPa、约80MPa至约300MPa、约90MPa至约300MPa、约100MPa至约300MPa、约110MPa至约300MPa、约120MPa至约300MPa、约130MPa至约300MPa、或者约150MPa至约300MPa。
在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品展现出的最大化学深度大于或等于约0.4t、大于或等于约0.5t、大于或等于约55t、或者大于或等于约0.6t。如本文所用，术语“化学深度”指的是金属氧化物或者碱金属氧化物的离子(例如，金属离子或者碱金属离子)扩散进入玻璃制品的深度，以及该离子的浓度到达最小值的深度，这是通过电子探针微分析(EPMA)确定的。作为离子交换的结果，离子扩散进入化学强化玻璃制品。最大化学深度指的是通过离子交换过程任意离子被交换进入化学强化玻璃制品的最大扩散深度。例如，当熔盐浴具有超过一种扩散离子物质时(即，同时具有NaNO3和KNO3的熔盐浴)，不同的离子物质可以扩散进入化学强化玻璃制品的不同深度。最大化学深度是离子交换进入化学强化玻璃制品的所有离子物质的最大扩散深度。
在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品的厚度约为0.7-1.1mm，最大CT约为40-75MPa，表面CS约为475-750MPa，DOC约为0.11t-0.17t，以及钾DOL约为6-30微米。
在一个或多个实施方式中，强化玻璃制品的厚度约为0.7-1.1mm，最大CT约为45-80MPa，表面CS约为700-900MPa，DOC约为0.11t-0.2t，以及钾DOL约为8-26微米。
在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品的厚度约为0.7-1.1mm，最大CT约为70-100MPa，表面CS约为700-900MPa，以及DOC约为0.17t-0.2t。
在一个或多个实施方式中，应力分布312可以描述为具有抛物线状的形状。在一些实施方式中，沿着玻璃制品展现出拉伸应力的区域或深度的应力分布展现出抛物线状的形状。在一个或多个具体实施方式中，应力分布312不含平坦应力(即，压缩或拉伸)部分，或者不含展现出基本恒定应力(即，压缩或拉伸)的部分。在一些实施方式中，CT区域展现出的应力分布基本不含平坦应力或者不含基本恒定应力。在一个或多个实施方式中，应力分布312在约为0t至最高至约0.2t和大于0.8t(或者从约为0t至约为0.3t和大于0.7t)厚度范围之间的所有点包括如下正切，其斜率小于约-0.1MPa/微米或者大于约0.1MPa/微米。在其他实施方式中，应力分布312在约为0t至最高至约0.2t厚度范围之间的至少一个点和厚度大于0.8t的应力分布的至少一个点(或者从约为0t至约为0.3t和大于0.7t)包括如下正切，其斜率小于约-0.1MPa/微米或者大于约0.1MPa/微米。在一些实施方式中，正切斜率可以小于约-0.2MPa/微米或者大于约0.2MPa/微米。在一些更具体的实施方式中，正切斜率可以小于约-0.3MPa/微米或者大于约0.3MPa/微米。在甚至更具体的实施方式中，正切斜率可以小于约-0.5MPa/微米或者大于约0.5MPa/微米。换言之，一个或多个实施方式的应力分布沿着这些厚度范围(即，0t至最高至约2t和大于0.8t，或者约为0t至约为0.3t和大于或等于0.7t)排除了具有正切斜率(tangent slope)的点，如本文所述。不受限于理论，已知的误差函数或准线性应力分布的点沿着这些厚度范围(即，约为0t至最高至约0.2t和大于0.8t，或者约为0t至约为0.3t和大于或等于0.7t)的点具有零斜率的正切或者正切值接近零，即如下范围：大于约-0.1MPa/微米至小于约0.1MPa/微米(表明沿着此类厚度范围的平坦或者零斜率应力分布，如图2所示的220)。本公开一个或多个实施方式的玻璃制品的沿着这些厚度范围不展现出具有平坦或零斜率应力分布的这种应力分布，如图3所示。
在一个或多个实施方式中，玻璃制品在约为0.1t至0.3t和约为0.7t至0.9t的厚度范围内展现出包括最大正切斜率和最小正切斜率的应力分布。在一些情况下，最大正切斜率与最小正切斜率之差小于或等于约3.5MPa/微米、小于或等于约3MPa/微米、小于或等于约2.5MPa/微米、或者小于或等于约2MPa/微米。
在一个或多个实施方式中，玻璃制品包括应力分布312，其基本不含以深度方向或者沿着玻璃制品的至少一部分厚度t延伸的任何平坦区段。换言之，应力分布312沿着厚度t明显连续增加或减小。在一些实施方式中，应力分布在长度大于或等于约10微米、大于或等于约50微米、或者大于或等于约100微米、或者大于或等于约200微米的深度方向基本不含任何平坦区段。如本文所用，术语“平坦”指的是沿着平坦区段的斜率大小是小于约0.55MPa/微米、或者小于约0.22MPa/微米。在一些实施方式中，在深度方向上基本不含任何平坦区段的应力分布的一个或多个部分存在于玻璃制品内距离第一表面或第二表面中的一个或两个大于或等于约5微米(例如，大于或等于10微米或者大于或等于15微米)的深度内。例如，沿着距离第一表面约0微米至小于约5微米的深度，应力分布可以包括线性区段，但是从距离第一表面大于或等于约5微米的深度开始，应力分布可以基本不含平坦区段。如本文所用，“线性”包括具有平坦斜率的线性区段以及不具有平坦斜率的线性区段。
在一些实施方式中，应力分布可以在从约0t至最高至约0.1t的深度包含线性区段，并且可以在从约0.1t至约0.4t的深度基本不含线性区段。在一些实施方式中，从约为0t至约为0.1t的厚度范围，应力分布可以具有(绝对值)大小约为20MPa/微米至约为200MPa/微米的斜率。如本文将要描述的那样，可以通过单次离子交换过程(浴包含两种或更多种碱性盐，或者浴是混合碱性盐浴)或者通过多次(例如，2次或更多次)离子交换过程，来形成此类实施方式。
在一个或多个实施方式中，可以用应力分布沿着CT区域的形状(图3中的327)来描述玻璃制品。例如，在一些实施方式中，沿着CT区域(其中，应力处于张力)的应力分布可以通过等式近似。在一些实施方式中，可以通过等式(1)来近似沿着CT区域的应力分布：
应力(x)＝最大T–(((CTn·(n+1))/0.5n)·|(x/t)-0.5|n)(1)
在等式(1)中，应力(x)是x位置处的应力值。此处，应力是正的(张力)。在等式(1)中，最大T是最大张力值，以及CTn是n处的张力值，其小于或等于最大T。最大T和CTn都是正值，单位是MPa。x值是沿着厚度(t)的位置，单位是微米，范围是0至t；x＝0是一个表面(图3中，302)，x＝0.5t是玻璃制品的中心，在该位置应力(x)＝最大CT，以及x＝t是相对表面(图3中，304)。等式(1)中所用的最大T等价于最大CT，其可以小于约71.5/√(t)。在一些实施方式中，等式(1)所用的最大T可以是约为50-80MPa(例如，约为60MPa至约80MPa、约为70MPa至约80MPa、约为50MPa至约75MPa、约为50MPa至约70MPa、或者约为50MPa至约65MPa)，以及n是1.5-5(例如，2-4、2-3或1.8-2.2)或者约为1.5-2的拟合参数。在一个或多个实施方式中，n＝2可以提供抛物线应力分布，偏离n＝2的指数提供的应力分布近似抛物线应力分布。在一个或多个实施方式中，CTn可以小于最大T，其中，在玻璃制品的一个或两个主表面上存在压缩应力尖峰。在一个或多个实施方式中，当玻璃制品的一个或两个主表面上不存在压缩应力尖峰时，CTn等于最大T。
在一些实施方式中，可以通过热处理改变应力分布。在此类实施方式中，可以在任意离子交换过程之前、在离子交换过程之间、或者在所有的离子交换过程之后进行热处理。在一些实施方式中，热处理可以减小表面处或者靠近表面处的应力分布的斜率大小。在一些实施方式中，当在表面处需要更为陡峭或者更大斜率时，可以在热处理之后进行离子交换过程，以提供“尖峰”或者以增加表面处或者靠近表面处的应力分布的斜率。
在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品的应力分布312是由于沿着一部分的厚度变化的金属氧化物的非零浓度产生的。金属氧化物浓度的这种变化可以在本文中被成为金属氧化物浓度梯度。在一些实施方式中，化学强化玻璃制品的金属氧化物的浓度是非零的并且沿着从约为0t到约为0.3t的厚度范围变化。在一些实施方式中，金属氧化物的浓度是非零的并且沿着从约0t到约0.35t、从约0t到约0.4t、从约0t到约0.45t或者从约0t到约0.48t的厚度范围变化。可以将金属氧化物描述为在玻璃制品中产生应力。浓度的变化可能沿着上述厚度范围是连续的。浓度变化可以包括沿着约为100微米的厚度区段的金属氧化物浓度变化约0.2摩尔％。可以通过本领域已知方法(包括微探针)来测量这种变化。浓度非零并且沿着一部分的厚度变化的金属氧化物可以被描述为在玻璃制品中产生应力。
化学强化玻璃制品的金属氧化物浓度的变化可能沿着上述厚度范围是连续的。在一些实施方式中，沿着约为10-30微米的厚度区段，浓度变化可以是连续的。在一些实施方式中，金属氧化物的浓度从第一表面降低到位于第一表面和第二表面之间的一个点处的一个值，并且从该值增加到第二表面。
化学强化玻璃制品的金属氧化物的浓度可以包括不止一种金属氧化物(例如，Na2O和K2O的组合)。在一些实施方式中，当采用两种金属氧化物以及当离子半径相互不同时，在浅深度处，具有较大半径的离子的浓度大于具有较小半径的离子的浓度，而在较深深度处，具有较小半径的离子的浓度大于具有较大半径的离子的浓度。例如，当在离子交换过程中使用含有Na和K的单个浴时，在较浅深度处，玻璃制品中的K+离子的浓度大于Na+离子的浓度，而在较深深度处，Na+离子的浓度大于K+离子的浓度。这至少部分是由于与较小单价离子发生交换进入到玻璃中的单价离子的尺寸所导致的。在此类玻璃制品中，由于表面处或者靠近表面处的更大量的较大离子(即，K+离子)，表面处的区域或者靠近表面处的区域包括较大的CS。在表面处或者靠近表面处具有更陡峭斜率的应力分布(即，表面处的应力分布中的尖峰)可以展现出该较大CS。
如上文所述，通过对玻璃制品进行化学强化，产生了一种或多种金属氧化物的浓度梯度或变化，其中，玻璃制品中的多种第一金属离子与多种第二金属离子发生交换。第一离子可以是锂、钠、钾和铷的离子。第二金属离子可以是钠、钾、铷和铯的一种的离子，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。第二金属离子在玻璃制品中作为其氧化物存在(例如，Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O，或其组合)。
在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品的金属氧化物浓度梯度延伸通过玻璃制品的大部分厚度t或者整个厚度t，包括CT层327。在一个或多个实施方式中，金属氧化物的浓度在CT层327中大于或等于约0.5摩尔％。在一些实施方式中，金属氧化物的浓度可以沿着玻璃制品的整个厚度大于或等于约0.5摩尔％(例如，大于或等于约1摩尔％)，并且在第一表面302和/或第二表面304处最大，以及基本恒定地降低至第一表面302与第二表面304之间的一点。在该点，金属氧化物的浓度是沿着整个厚度t最小的；但是，浓度在该点也是非零的。换言之，该特定金属氧化物的非零浓度沿着大部分的厚度t(如本文所述)或者沿着整个厚度t延伸。在一些实施方式中，特定金属氧化物中的最低浓度在CT层327中。玻璃制品中的特定金属氧化物的总浓度可以约为1-20摩尔％。
在一个或多个实施方式中，化学强化玻璃制品包括第一金属氧化物浓度和第二金属氧化物浓度，使得沿着约0t至约0.5t的第一厚度范围的第一金属氧化物浓度约为0-15摩尔％，以及约0微米至约25微米(或者约0-12微米)的第二厚度范围的第二金属氧化物浓度约为0-10摩尔％；但是，第一金属氧化物和第二金属氧化物中的一个或两个的浓度沿着玻璃制品的大部分厚度或者整个厚度是非零的。化学强化玻璃制品可包括任选的第三金属氧化物浓度。第一金属氧化物可以包括Na2O，而第二金属氧化物可以包括K2O。
在化学强化玻璃制品的实施方式中，可以通过在改性以包含该金属氧化物浓度梯度之前的玻璃制品中的该金属氧化物的基线量，来确定金属氧化物的浓度。
在一个或多个实施方式中，未强化和化学强化玻璃制品展现出如下努氏横向开裂划痕阈值：大于或等于约6N、大于或等于约8N、大于或等于约10N、大于或等于约12N、大于或等于约14N、或者大于或等于约16N。在一些实施方式中，未强化和化学强化玻璃制品展现出如下努氏横向划痕阈值：约6N至约26N、约8N至约26N、约10N至约26N、约12N至约26N、约14N至约26N、约15N至约26N、约16N至约26N、约18N至约26N、约6N至约24N、约6N至约22N、约6N至约20N、约6N至约18N、约6N至约16N、或者约18N至约24N。可以在未强化或化学强化玻璃制品的第一主表面302或第二主表面304上测量努氏横向开裂阈值。如本文所用，努氏横向开裂阈值是横向开裂(在5次压印事件中3次或更多次横向开裂)的起点。在努氏横向开裂划痕阈值测试中，首先用努氏压痕计，以动态或增加的负载对玻璃制品的样品和制品进行划痕，以鉴定样品群组的横向裂纹起点负荷范围。一定鉴定了可施加的负荷范围，进行一系列的增加的恒定负荷划痕(每次负载最小为3或更大)，以鉴定努氏划痕阈值。可以通过将测试试样与以下3种失效模式中的一种进行对比，来确定努氏划痕阈值范围：1)持续的横向表面裂纹，其是凹槽宽度的两倍以上；2)破损被限值在凹槽内，但是存在小于凹槽宽度两倍的横向表面裂纹，且存在裸眼可见的破损；或者3)存在大的表面下横向裂纹，这大于凹槽宽度的2倍和/或在划痕顶点处存在中等裂纹。
(未强化和化学强化这两种)玻璃制品的实施方式可用做手持式电子器件和可触摸显示器的覆盖玻璃。玻璃制品还可用于显示器(或者作为显示器制品)(例如广告牌、销售点系统、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，汽车应用、火车、飞机、海运工具等)，电器(例如，洗衣机、烘干机、洗碗机、冰箱等)，或者任何需要一定抗破裂性的制品。
具体来说，本文所述的玻璃制品是薄的，并且当如本文所述进行化学强化时，展现出的应力分布通常仅可通过对厚玻璃制品(例如，厚度约为2mm或者3mm或者更大)进行回火实现。玻璃制品沿其厚度展现出独特的应力分布。在一些情况下，本文所述的玻璃制品展现出的表面CS大于经回火的玻璃制品。在一个或多个实施方式中，玻璃制品的压缩应力层延伸更深入玻璃制品中(其中，CS的减小和增加相比于已知的化学强化玻璃制品更为逐步)，从而玻璃制品展现出明显改善的耐破裂性，甚至在玻璃制品或者包含其的装置跌落到硬表面(例如，花岗岩)上或者粗糙表面(例如，沥青)上的时候仍然如此。一个或多个实施方式的玻璃制品展现出的最大CT值大于一些已知的化学强化玻璃制品。
在一个或多个实施方式中，当经受磨损环上环(AROR)测试时，本文所述的化学强化玻璃制品展现出改善的表面强度。将材料的强度定义为发生破裂时的应力。AROR测试是用于对平坦玻璃试样进行测试的表面强度测量，以及题为“Standard Test Method forMonotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at AmbientTemperature(在环境温度下，先进陶瓷的单调等双轴挠曲强度的标准测试方法)”的ASTMC1499-09(2013)作为本文所述的AROR测试方法的基础。ASTM C1499-09的全部内容都参考结合入本文中。在一个实施方式中，在进行环上环测试之前，玻璃试样用90目碳化硅(SiC)颗粒进行磨损，采用题为“Standard Test Methods for Strength of Glass by Flexure(Determination of Modulus of Rupture)(通过挠曲的玻璃强度的标准测试方法(确定断裂模量))”的ASTM C158-02(2012)附录A2(题为“abrasion Procedures(磨损过程)”)中所述的方法和设备将所述颗粒传递玻璃样品。ASTM C158-09特别是附录A2的全部内容都参考结合入本文中。
在环上环测试之前，采用ASTM C158-02附图A2.1所示设备，将玻璃制品的表面如ASTM C158-02附录2所述进行磨损，以标准化和/或控制样品的表面缺陷状态。采用304kPa(44psi)的空气压力，将研磨材料喷砂到玻璃制品的表面110上，负载为15psi。在建立了空气流之后，将5cm3的研磨材料倒入漏斗中，并且在引入研磨材料之后，对样品喷砂5秒。
对于AROR测试，将如图5所示的具有至少一个磨损表面410的化学强化玻璃制品放在不同尺寸的两个同心环之间以确定等双轴挠曲强度(即，当经受两个同心环之间的挠曲时，材料能够维持的最大应力)，同样如图5示意性所示。在AROR配置400中，通过直径为D2的支撑环420来支撑磨损的玻璃制品410。通过(未示出的)测力仪，经由直径为D1的负荷环430向玻璃制品的表面施加作用力F。
负荷环与支撑环的直径比D1/D2可以约为0.2-0.5。在一些实施方式中，D1/D2约为0.5。负荷环与支撑环130、120应该同心对齐位于支撑环直径D2的0.5％之内。在任意负荷下，用于测试的测力仪应该精确至选定范围的±1％之内。在一些实施方式中，在23±2℃的温度和40±10％的相对湿度进行测试。
对于固定装置设计，负荷环430的突出表面的半径r是h/2≤r≤3h/2，其中，h是玻璃制品410的厚度。负荷环与支撑环430、420通常由硬度HRc>40的硬化钢材制造。AROR固定装置是市售购得的。
AROR测试的目标失效机制是观察源自负荷环430内的表面430a的玻璃制品410的破裂。对于数据分析，忽略了存在于该区域外(即，负荷环430与支撑环420之间)的失效。但是，由于玻璃制品410的薄度和高强度，有时观察到超过1/2试样厚度h的大偏折。因此，常常观察到源自负荷环430下方的高百分比的失效。无法在不了解每个试样的环内和环下(统称为应变计分析)应力发展和失效来源的情况下准确计算应力。因此，AROR测试聚焦于测量响应时的失效的峰值负荷。
玻璃制品的强度取决于表面瑕疵的存在情况。但是，无法准确地预测给定尺寸瑕疵的存在可能性，因为玻璃的强度自然是统计上而言的。因此，通常使用概率分布作为获得的数据的统计学代表。
在一些实施方式中，本文所述的玻璃制品具有大于或等于20kgf且最高至约30kgf的表面或等双轴挠曲强度，这是通过AROR测试，采用25psi或甚至45psi的负荷来磨损表面确定的。在其他实施方式中，表面强度大于或等于25kgf，以及在其他实施方式中，大于或等于30kgf。
在一些实施方式中，本文所述的化学强化玻璃制品可以用砂纸上倒球(IBoS)测试的性能进行描述。IBoS测试是动态组件水平测试，其模拟了在用于移动电子器件或手持式电子器件的玻璃制品中常见的破坏引入加上弯曲所导致的失效的主要机制，如图6示意性所示。在现场，在玻璃制品的顶表面上发生破坏引入(图7中的a)。破裂开始于玻璃制品的顶表面，并且破坏渗透玻璃制品(图7中的b)或者破裂从顶表面上的弯曲开始扩展或者从玻璃制品的内部部分开始扩展(图7中的c)。IBoS测试设计成同时向玻璃的表面引入破坏以及在动态负荷下施加弯曲。在一些情况下，相比于不包含压缩应力的相同玻璃制品，当其包括压缩应力时，玻璃制品展现出改进的跌落性能。
IBoS测试设备如图6示意性所示。设备500包括测试支架510和球530。球530是刚性球或者固体球，例如，不锈钢球等。在一个实施方式中，球530是4.2克的不锈钢球，其直径为10mm。球530从预定高度h直接掉落到玻璃制品样品518上。测试支架510包括固体底座512，其包含硬的刚性材料，例如花岗石等。将表面上布置有研磨材料的片材514放在固体底座512的上表面上，从而具有研磨材料的表面朝上。在一些实施方式中，片材514是具有30目表面(以及在其他实施方式中，180目表面)的砂纸。通过样品固定器515将玻璃制品样品518原位固定在片材515上，使得在玻璃制品样品518与片材514之间存在空气间隙516。片材514与玻璃制品样品518之间的空气间隙516允许玻璃制品样品518在受到球530的冲击之后发生弯曲并弯曲到片材514的研磨表面上。在一个实施方式中，在所有的角落夹住玻璃制品样品218，以保持仅在球冲击点含有弯曲以及确保可重复性。在一些实施方式中，样品固定器514和测试支架510适于容纳高至约2mm的样品厚度。空气间隙516约为50-100μm。对于材料刚度的不同(杨氏模量)(但是也包括样品的杨氏模量和厚度)，采用空气间隙516进行调节。可以使用粘合条带520覆盖玻璃制品样品的上表面，以收集玻璃制品样品518在球530冲击之后的破裂事件中的碎片。
可以使用各种材料作为研磨表面。在一个特定实施方式中，研磨表面是砂纸，例如碳化硅或者氧化铝砂纸、工程砂纸或者本领域技术人员已知的具有相当硬度和/或锐度的任意研磨材料。在一些实施方式中，可以使用30目的砂纸，因为其表面形貌比混凝土或沥青更一致，并且粒度和锐度产生所需的试样表面破坏水平。
在一个方面，图8显示使用上文所述的设备500进行IBoS测试的方法600。在步骤610中，玻璃制品放在上文所述的测试支架510中并固定在样品固定器515中，从而使得在玻璃制品样品518和具有研磨表面的片材514之间形成空气间隙516。方法600假定具有研磨表面的片材514已经放入测试支架510中。但是，在一些实施方式中，方法可包括将片材514放入测试支架510中，从而使得具有研磨材料的表面朝上。在一些实施方式中(步骤610a)，在将玻璃制品样品518固定在样品固定器510中之前，向玻璃制品样品518的上表面施加粘合条带520。
在步骤520中，将具有预定质量和尺寸的固体球530从预定高度h掉落到玻璃制品样品518的上表面上，使得球530在上表面的近似中心处(例如，中心的1mm内、或者3mm内、或者5mm内、或者10mm内)冲击上表面(或者粘附于上表面的粘合条带520)。在步骤520的冲击之后，确定对于玻璃制品样品518的破坏程度(步骤630)。如上文所述，本文的术语“破裂”指的是当物体掉落或者冲击基材时，裂纹扩展穿过基材的整个厚度和/或整个表面。
在方法600中，在每次跌落之后可以替换具有研磨表面的片材518，以避免在其他类型(例如，混凝土或沥青)跌落测试表面的重复使用中已经观察到的“老化”效应。
通常在方法600中使用各种预定跌落高度h和增量。例如，测试开始时可以采用最小跌落高度(例如，约10-20cm)。然后，对于连续跌落，可以以固定增量或者变化增量来增加高度。一旦玻璃制品样品518破碎或破裂，则停止方法600所述的测试(步骤631)。或者，如果跌落高度h达到最大跌落高度(例如，约100cm)而没有发生破裂，则也可停止方法300的跌落测试，或者可以在最大高度重复步骤520，直到产生破裂。
在一些实施方式中，在每个预定高度h，每个玻璃制品样品518仅进行一次方法600的IBoS测试。但是，在其他实施方式中，在每个高度，每个样品可进行多次测试。
如果玻璃制品样品518发生破裂(图8中的步骤631)，则停止根据方法600的IBoS测试(步骤640)。如果没有观察到预定跌落高度的落球所导致的破裂(步骤632)，则以预定增量增加跌落高度(步骤634)，例如5、10或20cm，以及重复步骤620和630，直至观察到样品破裂(631)或者达到最大测试高度(636)而没有发生样品破裂。当到达步骤631或者636时，终止根据方法600的测试。
当经受上文所述的砂纸上的倒球(IBoS)测试时，当球从100cm的高度掉落到玻璃表面上时，本文所述的玻璃制品的实施方式具有至少约60％的存活率(即，存活率大于或等于60％)。例如，当5个同样(或近乎同样)的样品(即，具有近似相同组成，且当经过强化具有近似相同的压缩应力和压缩深度或压缩应力层，如本文所述)中的3个在从给定高度(此处为100cm)跌落后通过IBoS跌落测试而没有发生破裂，则将玻璃制品描述为从给定高度跌落具有60％的存活率。在其他实施方式中，经过强化的玻璃制品的100cm IBoS测试的存活率至少约70％(大于或等于70％)，在其他实施方式中，至少约80％(大于或等于80％)，以及在其他实施方式中，至少约90％(大于或等于90％)。在其他实施方式中，在IBoS测试中，从100cm高度跌落的强化玻璃的制品存活率至少约60％(大于或等于60％)，在其他实施方式中，至少约70％(大于或等于70％)，在其他实施方式中，至少约80％(大于或等于80％)，以及在其他实施方式中，至少约90％(大于或等于90％)。在一个或多个实施方式中，在IBoS测试中，从150cm高度跌落的强化玻璃的制品存活率至少约60％(大于或等于60％)，在其他实施方式中，至少约70％(大于或等于70％)，在其他实施方式中，至少约80％(大于或等于80％)，以及在其他实施方式中，至少约90％(大于或等于90％)。
为了确定当采用上文所述的IBoS测试方法和设备从预定高度跌落时玻璃制品的可存活率，可以测试玻璃制品的至少5个同样(或近似相同)样品(即，近似相同组成，以及如果经过强化的话，近似相同的压缩应力以及压缩深度或层深度)，但是也可以使得更多数量(例如，10个、20个、30个等)的样品经受测试，以提升测试结果的置信水平。每个样品从预定高度(例如，100cm或150cm)跌落单次，或者从逐渐变高的高度跌落而不发生破裂直至达到预定高度，并视觉(即，裸眼)检查破裂证据(形成裂纹以及扩展穿过样品的整个厚度和/或整个表面)。如果在从预定高度跌落之后没有观察到破裂，则将样品视为“通过”跌落测试，如果当样品从小于或等于预定高度的高度跌落观察到破裂，则将样品视为“失效”(或者“没有通过”)。将可存活率确定为通过跌落测试的样品数量的百分比。例如，如果一组10个样品中的7个样品在从预定高度跌落时没有发生破裂，则玻璃的可存活率会是70％。
本公开的另一个方面涉及包括本文所述的玻璃制品的装置。例如，装置可以包括包含显示器或者需要强化薄玻璃的任何装置。在一个或多个实施方式中，装置是电子器件，其可以包括手持式装置，例如，手机、笔记本电脑、平板、mp3播放器、导航装置等，或者固定装置，例如，计算机、电子显示器、车内信息/娱乐系统、广告板、销售点系统、导航系统等)。在一些实施方式中，本文所述的玻璃制品可以被结合到建筑制品(墙壁、固定装置、面板、窗户等)、运输制品(例如，车辆应用、火车、飞机、海运工具等中的玻璃窗或内表面)、电器(例如，洗衣机、干燥机、洗碗机、冰箱等)或者需要一定耐破裂性的任意制品中。如图9所示，电子器件1000可以包括根据本文所述一个或多个实施方式的玻璃制品100。器件1000包括：具有前表面1040、背表面1060和侧表面1080的外壳1020；(未示出的)电子组件，其至少部分位于外壳内或者完全位于外壳内，并且至少包括控制器、存储器；以及位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻的显示器1120。显示玻璃制品100作为覆盖布置在外壳的表面处或者前表面上，从而使其在显示器1120上。在一些实施方式中，玻璃制品可以用作背面覆盖。
本公开的另一个方面属于形成本文所述的化学强化玻璃制品的实施方式的方法。该方法包括：提供具有第一表面和第二表面的玻璃制品，所述第一表面和第二表面限定了小于或等于约3毫米的厚度；以及在玻璃制品中产生应力分布。在一个或多个实施方式中，产生应力分布包括：将多种碱性离子离子交换进入玻璃制品中，以形成非零的碱金属氧化物浓度，其沿着大部分的厚度(如本文所述)或者沿着整个厚度发生变化。在一个例子中，产生应力分布包括将玻璃制品浸入熔盐浴中，所述熔盐浴包含Na+、K+、Rb+、Cs+的硝酸盐或其组合，其温度大于或等于约350℃(例如，约为350-500℃)。在一个例子中，熔浴可以包含NaNO3、KNO3或其组合，并且温度可以约为小于或等于485℃。在另一个例子中，浴可以包含NaNO3和KNO3的混合物，并且温度约为460℃。玻璃制品可以在浴中浸入大于或等于约2小时、最高至约48小时(例如，约为2-10小时，约为2-8小时，约为2-6小时，约为3-10小时，或者约为3.5-10小时)。
在一些实施方式中，方法可以包括将玻璃制品浸入单个浴中，或者在连续的浸入步骤中，将玻璃制品浸入不止一个浴中。例如，可以依次使用两个或更多个浴。所述一个或多个浴的组成可包括单种金属(例如，Ag+、Na+、K+、Rb+或Cs+)，或者在同一浴中包括金属的组合。当使用不止一个浴时，浴相互可具有相同或不同组成和/或温度。每个此类浴中的浸入时间可以相同或者可以发生变化，以提供所需的应力分布。
在该方法的一个或多个实施方式中，可以采用第二浴或者后续浴来产生较大的表面CS。在一些情况下，该方法包括：将玻璃制品浸入第二浴或后续浴中，以产生较大的表面CS，而不显著影响DOC。在此类实施方式中，第二浴或后续浴可以包括单种金属(例如，KNO3或NaNO3)或者金属的混合物(KNO3和NaNO3)。第二浴或后续浴的温度可以进行调节以产生较大的表面CS。在一些实施方式中，可以对玻璃制品在第二浴或后续浴中的浸入时间进行调节，以产生较大的表面CS，而不显著影响DOC。例如，第二浴或后续浴中的浸入时间可以小于10小时(例如，小于或等于约8小时，小于或等于约5小时，小于或等于约4小时，小于或等于约2小时，小于或等于约1小时，小于或等于约30分钟，小于或等于约15分钟，或者小于或等于约10分钟)。
在一个或多个实施方式中，方法包括将玻璃制品浸入温度为390℃的100％NaNO3的熔盐浴中，持续时间约为2-10小时(例如，7小时)。在一个或多个实施方式中，方法包括将玻璃制品浸入温度为390℃的80％KNO3和20％NaNO3的熔盐浴中，持续时间约为2-10小时(例如，7小时)。在一个或多个实施方式中，方法包括将玻璃制品浸入温度为390℃的60％KNO3和40％NaNO3的熔盐浴中，持续时间约为2-10小时(例如，4.5、5、6或7小时)。在一个或多个实施方式中，方法包括将玻璃制品浸入温度为390℃的60％KNO3和40％NaNO3的熔盐浴中，持续时间约为2-10小时(例如，4.5、5、6或7小时)。
在一个或多个实施方式中，方法可以包括在对玻璃制品进行离子交换(即，将玻璃制品浸入熔盐浴)之前，向玻璃制品赋予热历史。在一个或多个实施方式中，赋予热历史包括在对玻璃制品进行离子交换(即，将玻璃制品浸入熔盐浴)之前，对玻璃制品进行退火或虚构化(fictivating)。在一个或多个实施方式中，对玻璃制品进行退火包括将玻璃制品加热到使得玻璃制品展现出1013.2泊粘度的温度。在一个或多个实施方式中，方法包括将玻璃制品虚构化(fictivating)到1011泊温度(即，玻璃制品的粘度近似为的1011泊的温度)。如本文所用，对玻璃制品进行退火或者对玻璃制品进行虚构化(fictivating)包括将玻璃制品加热到使得玻璃制品展现出规定粘度(即，对于虚构化而言是1011泊，以及对于退火而言是1013.2泊)的温度，然后将玻璃制品快速猝冷至室温。不受限于理论，以这种方式对玻璃制品进行退火或虚构化限制或者锁定了对应该粘度的玻璃结构。向玻璃制品提供这种热历史提供了有助于化学强化的结构。此外，选择该退火或虚构化方式和相关的粘度水平模拟了熔合成形的玻璃的热历史，并且因此可以适用于不是熔合成形的玻璃，以产生相同的热历史和增强的化学强化。因此，在一个或多个实施方式中，方法包括对浮法成形的玻璃制品、狭缝拉制的玻璃制品或者其他非熔合成形的玻璃制品进行退火或虚构化。
在一个或多个替代实施方式中，该方法可以包括一个或多个热处理步骤，其可以与本文所述的离子交换工艺结合使用。热处理包括对玻璃制品进行热处理，以获得所需的应力分布。在一些实施方式中，热处理包括将玻璃制品退火、回火或加热至约为300-600℃的温度。热处理可以持续1分钟至最高至约18小时。在一些实施方式中，可以在一个或多个离子交换过程之后使用热处理，或者可以在离子交换过程之间使用热处理。
在一个或多个实施方式中，玻璃制品可经过酸抛光或者任意其他方式的处理，以去除或减少表面瑕疵的影响。
如本文所用和记录，采用ASTM C336-71(2015)的纤维拉长方法确定应变点温度；采用ASTM C336-71(2015)的纤维拉长方法确定退火温度；采用ASTM C338-93(2013)的纤维拉长方法确定软化点；以及通过如下方式确定液相线粘度：首先，根据ASTM C829-81(2015)题为“Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass bythe Gradient Furnace Method(通过梯度炉法测量玻璃的液相线温度的标准实践)”来确定玻璃的液相线温度，然后根据ASTM C965-96(2012)题为“Standard Practice forMeasuring Viscosity of Glass Above the Softening Point(测量玻璃高于软化点的粘度的标准实践)”来确定玻璃在液相线温度的粘度。
在本文所述的包括如下材料性质的实施方式中，测试如下，所述材料性质是制品展现出的阈值失效冲击作用力大于当制品被弯曲成赋予100MPa的拉伸应力时的某一作用力值。根据一个或多个实施方式，“阈值失效冲击作用力”指的是足以在制品的表面上导致可观察到的破裂的最小冲击作用力，如上文关于图7所述。在一个或多个实施方式中，进行“阈值失效冲击作用力”测试的制品是具有如下厚度的片材：0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2mm。
装置的可靠性测试对于它们在其应用寿命期间的表现如何是不可或缺的。通常采用装置掉落测试来理解手持式电子装置(例如，智能手机、平板、笔记本电脑等)在发生掉落事件(例如，电话掉落在停车场)之后的可靠性，因为这些事件会损害装置的功能性。装置的一个考虑是用于这些装置中的覆盖玻璃的可靠性。手持式电子装置的覆盖玻璃的破损或破裂会导致对于用户而言不可用的装置和/或安全问题。理解覆盖材料的限制以及它与装置设计是如何相关对于改善覆盖玻璃性能是不可或缺的。
通常来说，使得实际装置发生掉落来理解它们的可靠性。但是，这会变得非常昂贵并且仅当装置设计已经定下来且已经将装置制造出来时才是可行的。为了处理这些缺点，使用替代测试媒介物(可重复使用，类似于装置尺寸和重量的模拟装置)来模拟用于进行覆盖玻璃性能测试的装置。这些替代媒介物帮助理解玻璃符合消费者需求的能力，并且帮助提供对于覆盖玻璃存活率有用的设计反馈(例如，斜角设计)。但是，构建替代媒介物和进行(掉落)测试是耗时且相当昂贵的。因此，作为替代，使用设备对基于玻璃的制品(例如，用于移动电子器件的覆盖玻璃)的表面进行测试，从而模拟了现场观察到的发生的失效模式，这主要是应力(弯曲)和引入破坏的组合。这种已知的失效模式是采用基于组分水平的表面冲击测试的重新创造的。已经采用这种设备进行了广泛的测试，并且通过该测试已经认识到某些玻璃组成和离子交换应力分布会改善覆盖玻璃存活率。
设备包括简单的基于摆锤的动态冲击测试，其具有从平坦到曲面的表面范围，其中，基于玻璃的制品的测试试样被安装到摆锤的振子锤，然后将其用于引起测试试样接触冲击表面(其可以是光滑或粗糙表面)。为了进行测试，将样品装载到固定器上，然后从摆锤的平衡位置向后拉，并释放以制造冲击表面上的动态冲击。测试模拟了掉落事件，使得玻璃/试样是移动部分而表面是静止部分。可用的曲面表面是从现场失效中获得的应力数(弯曲应力)的模拟。基于玻璃的制品是移动部分，其移动撞击冲击表面(其是静止部分)，复制了装置(移动部分)从给定高度掉落到表面(静止部分)上。
已知的是，失效模式随着引入破坏的速度和弯曲率发生变化。不同于用于表征覆盖玻璃性能的其他基于准静态(statistic)负载施加的组分水平测试(例如，环上环(ROR)、压印破裂阈值(IFT)和磨损环上环(ARoR，其涉及引入破坏之后通过准静态负载施加缓慢弯曲))，该测试天然地是动态的。此外，随着移动装置应用中对于薄覆盖材料的需求增加变得非常流行，需要基于组分水平的测试来评估不同的薄覆盖材料变得至关重要。该测试可用于预测这种薄玻璃的潜在掉落性能响应，因为其证实了低至0.3mm厚度的不同组成和IOX处理的玻璃材料的评估的可信性。该测试方法以一种简单的方式实现了快速评估玻璃冲击能和相关的冲击作用力，这与系统水平跌落测试产生的效果相比是良好的。
现参见图10-15，显示用于在脆性基材上进行“Surface Threshold FailureImpact Force Test(表面阈值失效冲击作用力测试)”的设备1100的实施方式，其包括摆锤1102，所述摆锤1102包括附连到枢轴1106的振子锤1104。摆锤上的振子锤是相对于枢轴悬挂的重物，并且通过臂与枢轴相连。因此，图中所示的振子锤1104通过臂1108与枢轴1106相连，所述臂1108可以是绳、或杆或者多个杆(例如，如图所示为2个杆)的形式。如图33最佳所示，振子锤1104具有平衡位置1105，其显示为虚线，从而角度β为零。换言之，臂1108不处于提升的位置。
振子锤1104可以简单地是固定到臂1108的下端的脆性基材。在一个或多个实施方式中，振子锤1104包括底座1110用于接收脆性基材。如图15更详细所示，用于接收脆性基材1112的底座1110具有至少两个端部1114、1116，内表面1113和外表面1115。底座1110具有第一端部1120和第二端部1112，曲面表面1124，其限定了第一端部1120和第二端部1122之间的曲率半径。底座1110可以是任意合适的材料，以提供平台来固定用于冲击测试的基材，这会在下文中描述。用于底座1110的合适材料可以包括木材、金属、陶瓷，或其组合。曲面表面1124具有顶点1125。
根据一个或多个实施方式的设备1100还包括第一固定装置1130和第二固定装置1132用于至少保持脆性基材1112的两个端部1114、1116，并施加作用力使得脆性基材1112绕着曲面表面1124弯曲并使得脆性基材符合曲率半径。通过使得脆性基材1112发生弯曲，脆性基材具有符合曲面表面1124的顶点1125的顶点1127。在一个或多个具体实施方式中，曲面表面1124以及脆性基材1112的曲率可以是固定的半径或者复合半径。第一固定装置1130和第二固定装置1132分别是夹具，以及在具体实施方式中，是铰接夹，如图15所示。但是，可以使用其他类型的固定装置例如杆夹、C形夹或者其他合适的固定装置来保持脆性基材的端部。
根据一个或多个实施方式的设备1100还包括粗糙化表面，其可以是具有研磨表面的研磨片，用于放置成与基材1112的外表面1115发生接触。研磨片通过双面条带与(下文所述的冲击物体1140的)冲击表面1150附连，使得研磨片的研磨表面朝向其上安装了基材1112的曲面表面1124。在其他具体实施方式中，研磨片包括砂纸，其可以具有30-400目、或者100-300目(例如，180目)的砂砾尺寸。一种合适的砂纸是IndasaPlus LineP180目砂纸。根据一个或多个实施方式，砂纸切割成25mm2片，并且如果片材在切割过程期间发生弯曲的话，使得砂纸平坦化。
设备1100还包括如下放置的冲击物体1140，其使得当振子锤1104从相对于平衡位置1105大于零度的角度β释放时，振子锤1104的曲面表面1124(或者安装在曲面表面1124上的基材1112)与冲击物体1140的冲击表面1150(或者布置在冲击表面1150上的研磨片的研磨侧)发生接触。在所示的实施方式中，冲击物体1140是固定在平台1142上的L形状支架，以及冲击物体1140通过螺杆1144与平台1142固定。冲击物体1140也可以通过其他合适机制(例如，栓、柳丁、夹具等)进行固定。平台1142包括停止器1146，其能够将设备1100保持在工作台1148的端部。在所示的实施方式中，当振子锤1104与冲击物体1140在冲击表面1150发生接触时，冲击物体1140是固定的且不发生移动。冲击表面1150可以是分开的元件，其可以在槽1152中，在x-y平面移动，如图32最佳所示。或者，冲击表面1150不需要相对于冲击物体1140发生移动。在一个或多个实施方式中，振子锤1104和底座1100的尺寸和形状如下：当脆性基材与底座1110固定时以及当振子锤1104从相对于平衡位置1105大于零度的角度β的位置释放时，脆性基材1112经受的弯曲半径和冲击力模拟了移动电话或平板装置的用户使得移动电话或平板装置掉落到研磨表面上的时候，移动电话或平板装置的化学强化覆盖玻璃的弯曲半径。
对底座1110上的曲面表面1124的曲率半径进行选择，从而当基材绕着曲面表面1124发生弯曲时提供100MPa的弯曲拉伸作用力，使得拉伸作用力是由于基材弯曲的应力所导致的外部施加的拉伸作用力。因此，当基材弯曲时，拉伸作用力位于脆性基材的顶点1125。曲率半径是0.25-1.5m，例如0.5-1m。
第一固定装置1130和第二固定装置1132间隔的距离是移动电话或平板的覆盖玻璃的长度。例如，第一固定装置1130和第二固定装置1132间隔的距离是50-500mm。
本公开的另一个方面属于脆性片材的冲击测试方法，该方法包括：对具有接触表面的脆性片材进行弯曲，以提供具有曲率半径和接触面上的顶点的弯曲片；以及在顶点处，采用摆锤用冲击物体来冲击弯曲片材。在一个实施方式中，弯曲片材与摆锤振子锤相连。在一个实施方式中，与摆锤振子锤相连的弯曲片放置成使得冲击物体接触接触表面的顶点。曲率半径的范围如下：其模拟了移动电话或平板装置的用户使得移动电话或平板装置掉落到研磨表面上的时候，移动电话或平板装置的化学强化或热强化覆盖玻璃的弯曲半径，其中，掉落事件使得装置的边缘首先接触研磨表面(不同于面首先发生掉落，其中，装置通常撞击研磨表面的朝向使得接触表面大致平行于研磨表面)。
将研磨片放在冲击表面1150上，放置的位置使得在臂1108发生摇摆移动之后，与脆性片的顶点发生接触。用双侧条带将研磨片与冲击物体固定。
现参见图10和11，设备操作的具体非限制性细节包括枢轴1106上的指针凹口1200，其可以指向各种测试位置1202，即臂1108相对于平衡位置1105呈角度β的位置，以及摆锤开始发生移动的位置。指针凹口1200能够与各种测试位置1202为对，其可以是任意合适数量的测试位置，例如1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个等，增量高至50或更大。设备1100还可包括锁定装置，其可以螺帽1204的形式，从而将臂1108锁定在绕其中心纵轴的所需的转动取向，从而使得底座1110与冲击物体1140的冲击表面1150是成直角的。
设备1100模拟了根据一个或多个实施方式的实际电话掉落事件。撞击冲击能E和平均冲击力由如下等式提供：
E＝mgL{1-cosβ}
其中，m＝摆锤1102(包括摆动臂1108、振子锤1104和底座1110)的质量，L＝臂长，g＝自由跌落的加速度，vf是起始冲击速度(即，当玻璃首先接触冲击物体1140的冲击表面1150时的速度)，以及vi是最终冲击速度(即，玻璃离开冲击物体1140的冲击表面1150的速度，或者换言之，玻璃第一次与冲击物体1140的冲击表面1150发生分离时的速度)，以及Δt＝接触相互作用时间(即，玻璃与冲击物体1140的冲击表面1150发生接触的持续时间)。通过高速视频摄像机，通过观察到的玻璃与冲击表面1150发生接触的帧数乘以高速视频摄像机每单位时间拍摄的帧数来测量接触相互作用时间。平均作用力等式可用于尚未破裂的样品，即在测试之前装载到设备1100中的样品尚未发生破裂。为了得到给定样品组的平均值，测试基于玻璃的制品的至少5个同样(或近似相同)样品(即，近似相同组成，以及如果经过强化的话，近似相同的压缩应力以及压缩深度或层深度)，但是也可以使得更多数量(例如，10个、20个、30个等)的样品经受测试，以提升测试结果的置信水平。当摇摆臂的质量和长度已知时，将角度β设定为选定位置，可以计算出冲击作用力并用于模拟当从具体高度掉落时装置上发生的冲击。例如，当从1米高度掉落时，计算得到130g移动电话装置上的基材覆盖玻璃所经受的平均作用力是800N。采用质量、臂长和角度β，可以采用图10-15所示的设备1100来复制该作用力。
现参见图16和17，显示用于在脆性基材上进行“Edge Threshold Failure ImpactForce Test(边缘阈值失效冲击作用力测试)”的设备1600的实施方式，其包括摆锤1602，所述摆锤1604包括附连到枢轴1606的振子锤1604。枢轴上的振子锤是相对于枢轴悬挂的重物，并且通过臂与枢轴相连。因此，图16所示的振子锤1604通过臂1608(其显示为两个杆的形式)连接到枢轴1106。类似于表面阈值冲击作用力测试，振子锤1604具有使得角度β为零的平衡位置。换言之，臂1608不处于提升的位置。由于与表面阈值失效冲击作用力测试的相似性，对于边缘阈值失效冲击作用力测试仅会描述它们的区别。
振子锤1604包括平坦样品固定器1610、停止器1620和支撑体1622。样品固定器1610与臂1608相连。停止器1620和支撑体与样品固定器1610相连。样品1712安装到样品固定器1610，停止器1620与样品1712的一个边缘毗邻，然后通过螺杆1624(等)将支撑体1622固定到样品固定器1610。样品1712可以在一个面上布置有条带，以保留碎片用于在测试之后进一步分析破裂模式。
设备1600还包括如下放置的冲击物体1640，其使得当振子锤1604从相对于平衡位置大于零度的角度β释放时，安装到样品固定器1610上的基材1712的角(1701、1702、1703或1704)与冲击物体1640的冲击表面1650(或者布置在冲击表面1650上的研磨片的研磨侧)发生接触。在所示的实施方式中，冲击物体1640是固定在平台1642上的L形状支架，以及冲击物体1640通过螺杆1642与平台1644固定。冲击物体1640也可以通过其他合适机制(例如，栓、柳丁、夹具等)进行固定。平台1642包括停止器1646，其能够将设备1600保持在工作台1648的端部。在所示的实施方式中，当振子锤1604与冲击物体1640在冲击表面1650发生接触时，冲击物体1640是固定的且不发生移动。
如图17所示，样品1712安装到固定器1610，使得一次仅一个角1701与冲击表面1650接触。样品1712可以在固定器1610中重新改变方向，从而余下的角1702、1703和1704依次与冲击表面1650接触。在样品测试过程中，在任何一个特定角1701-1704上仅进行一次掉落，从而避免引入破坏的积累，即，从而来自一次测试的冲击不影响后续测试。通过将摆锤举高到第一高度(对应于第一冲击作用力和第一冲击能)，并且样品1712的一个角与冲击表面1650发生冲击，来进行测试。如果没有观察到破裂或者碎片，则样品重新改变方向，对之前尚未进行过测试的对角线上的相对角进行测试，以及测试以更高的摆锤高度(增加了冲击作用力和冲击能)进行。典型的测试方案包括对特定样品的角1701和1703进行测试，或者对样品的角1702进行测试然后对角1704进行测试；没有对样品的相同端上的角进行测试(例如，如果对1701进行了测试的话，则没有对1704进行测试)。重复测试直到观察到破裂或碎片。如果一个样品(两个对角线上相对的角)经过测试没有发生破坏(破裂或碎片)，则以相似的方式对相同类型(组成、离子交换条件、厚度和边缘精整)的第二个样品进行测试，以此对尽可能多的样品进行测试以得到对于该相同类型(组成、离子交换条件、厚度和边缘精整)发生破裂或碎片的摆锤高度(冲击作用力和冲击能)。
实施例
通过以下实施例进一步阐述各个实施方式。
实施例1
配料组合物1-13并形成玻璃制品。然后所得到的玻璃制品虚构化至1011泊温度，然后根据离子交换条件A-C进行离子交换持续不同的持续时间，以形成具有本文所述的应力分布的化学强化玻璃制品。离子交换条件A包括浸入到温度为390℃的100％NaNO3的单浴中。离子交换条件B包括浸入到温度为390℃的80％KNO3和20％NaNO3的单浴中。离子交换条件C包括浸入到温度为390℃的60％KNO3和40％NaNO3的单浴中。然后测量化学强化玻璃制品的应力分布和努氏划痕横向开裂阈值的性质。表1包括组合物1-13以及未强化玻璃制品的性质。表2显示由组合物1-13形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件和性质。
表1：组合物1-13以及组合物和所得到的玻璃制品的性质
表1(续)：组合物1-13以及组合物和所得到的玻璃制品的性质采用ASTM C693-93(2013)的浮力法来确定密度。
表1(续)：组合物1-13以及组合物和所得到的玻璃制品的性质
表2：由组合物1-13形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
表2(续)：由组合物1-13形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
表2(续)：由组合物1-13形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
表2(续)：由组合物1-13形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
表2(续)：由组合物1-13形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
表2(续)：由组合物1-13形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
表2(续)：由组合物1-13形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
表2(续)：由组合物1-13形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
表2：由组合物1-13形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
表2(续)：由组合物1-13形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
在表2中，将DOC记录为厚度的分数，并且可用于计算DOC的绝对值，单位是mm。例如，在以离子交换条件A进行2小时离子交换之后，从组合物1形成的化学强化玻璃制品记录的DOC是0.14的厚度(即厚度的14％或者0.14t)。DOC绝对值是0.11mm，通过厚度乘以14％(0.14*0.79)计算得到。
在组合物1-13中，B2O3的量以约0.5摩尔％的增量进行增加，从组合物1到组合物13依次增加。同时，从组合物1到组合物13，Al2O3和Na2O的相对量分别以约0.15摩尔％和0.35摩尔％的增量依次减小。这些组成变化降低了玻璃成形物质的平均网络连接性(connectively)，同时维持了化学强化玻璃制品所展现的最大CT值。此外，所得到的化学强化玻璃制品展现出增加的努氏划痕横向开裂阈值，如表2所示。例如，从组合物10-12形成的化学强化玻璃制品展现出高的努氏划痕横向开裂阈值，同时仍然维持深的DOC值(例如，大于0.12t)和较高的表面CS值(例如，大于500MPa)。从组合物6并且在离子交换条件B进行4.5小时、5小时、6小时和7小时的离子交换形成的化学强化玻璃制品展现出甚至更高的表面CS值(例如，大于700MPa)，同时维持深的DOC值(0.12t或更大)。
实施例6的组合物的样品经受离子交换，其包括：在温度为380℃的30％KNO3和70％NaNO3的浴中浸入4小时，之后在温度为380℃的93％KNO3和7％NaNO3的浴中浸入40分钟。所得到的样品具有777MPa的CS、8.2微米的钾DOL、以及66.4MPa的CT。然后使用表面阈值失效冲击作用力测试(冲击表面上具有180目砂纸)和使用边缘阈值失效冲击作用力测试(冲击表面上具有30目砂纸)对这些样品进行测试。结果分别如图18和19所示。所有的样品都是0.8mm厚，且具有牛鼻(bullnose)边缘精整。对于表面阈值失效冲击作用力测试，样品被赋予了0.4米(m)的弯曲半径，长乘宽是110mm x 56mm。
从图18看出，(如上所述的)实施例6的样品能够经受住851N的平均表面冲击作用力。甚至更进一步地，测试的10个样品中的每一个都经受住851N的平均表面冲击作用力；没有样品破裂。因此，对于至少10个样品，实施例6的样品能够经受住超过400N的最大表面冲击作用力以及平均表面冲击作用力，例如：400N至851N、450N至851N、500N至851N、550N至851N、600N至851N、650N至851N、700N至851N、750N至851N、或者800N至851N。
对比而言，以与实施例6的样品相同的方式对具有与实施例6的样品相同尺寸和相同精整的比较例1和比较例2(C2)的样品进行测试；结果如图18所示。以摩尔％计，比较例1的标称组成是：57.4％SiO2、16.1％Al2O3、17.1％NaO、2.8％MgO、和6.54％P2O5。比较例1的样品经受离子交换，其包括：在温度为450℃的60％KNO3和40％NaNO3的浴中浸入7小时，之后在温度为390℃的99.5％KNO3和0.5％NaNO3的浴中浸入12分钟。所得到的样品具有870MPa的表面CS和74.3微米的钾DOL。从图18看出，比较例1的样品(C1数据)能够经受住小于400N的最大表面冲击作用力，以及对于10个样品来说，平均表面冲击作用力是313N。比较例2具有与旭硝子玻璃公司(Asahi Glass Company)(日本)制造的玻璃一致的标称组成，即以摩尔％计的如下标称组成：64.8％SiO2、7.7％Al2O3、12.4％NaO、4％K2O、10.4％MgO、0.3％CaO、0.1％SrO、0.5％ZrO2、和0.03％BaO。比较例2的样品具有802MPa的表面CS和24微米的钾DOL。从图18看出，比较例2的样品(C2数据)能够经受住约200N的最大表面冲击作用力，以及对于10个样品来说，平均表面冲击作用力是152N。
对于边缘阈值失效冲击作用力测试，对于每种样品类型，用箭头标记的点是视觉观察(即，用裸眼)的冲击作用力(牛顿，N)和冲击能(焦耳，J)导致玻璃破裂开始的地方。也就是说，箭头标记了样品没有通过测试的点，而在紧邻标记的那个左边的数据点，所有的样品都通过测试。例如，在实施例6的样品的情况下，箭头标记了110度旋角的数据点，撞击(incident)冲击能为1.58J，以及平均冲击作用力略高于500N；在该数据点，样品没有通过测试，但是所有的样品在95度的旋角、1.28J的撞击冲技能和约450N的平均冲击作用力下确实通过了测试。更高的值意味着改进的性能。所有的样品都是0.8mm厚，且在边缘具有0.3mm的2.5D精整。
从图19看出，(如上所述的)实施例6的样品能够经受住约200N至约450N的边缘冲击作用力，例如：约225N至450N、约250N至约450N、约275N至约450N、约300N至约450N、约325N至约450N、约350N至约450N、约400N至约450N、或者约425N至约450N。类似地，(如上文所述制备的)实施例6的样品能够经受住约0.43J至约1.3J的边缘撞击冲击能，例如：约0.44J至约1.3J、约0.45J至约1.3J、约0.46J至约1.3J、约0.47J至约1.3J、约0.48J至约1.3J、约0.49J至约1.3J、约0.5J至约1.3J、约0.55J至约1.3J、约0.6J至约1.3J、约0.65J至约1.3J、约0.7J至约1.3J、约0.75J至约1.3J、约0.8J至约1.3J、约0.9J至约1.3J、约1.0J至约1.3J、约1.1J至约1.3J、约1.2J至约1.3J。
对比而言，以与实施例6的样品相同的方式对具有与实施例6的样品相同尺寸和相同边缘精整的比较例3和比较例4的样品进行测试；结果如图19所示。以摩尔％计，比较例3的标称组成是：63.6％SiO2、15.7％Al2O3、10.8％NaO、6.2％Li2O、1.2％ZnO、和2.5％P2O5。比较例3的样品经受离子交换，其包括：在温度为380℃的75％KNO3和25％NaNO3的浴中浸入3小时36分钟，之后在温度为380℃的91％KNO3和9％NaNO3的浴中浸入30分钟。所得到的样品具有约800MPa至约830MPa的表面CS，约155微米的DOC，约70MPa的CT，约8微米的钾DOL，以及钾DOL处约130MPa的CS。从图19看出，比较例3的样品(C3数据)能够经受住约200N的边缘冲击作用力，以及0.42J的边缘撞击冲击能(50度旋角)。以摩尔％计，比较例4的标称组成是：64.6％SiO2、5.1B2O3、14％Al2O3、13.8％NaO、和2.4％MgO。在离子交换处理之后，样品的表面CS为870MPa、钾DOL为46微米、以及CT约为57MPa。从图19看出，比较例4的样品(C4数据)能够经受住小于100N的边缘冲击作用力，以及小于0.1J的边缘撞击冲击能(小于20度旋角)。
实施例2
配料组合物14-26并形成玻璃制品。然后，所得到的玻璃制品退火至1013泊温度或者虚构化至1011泊温度(如表4所示)，然后根据离子交换条件B进行离子交换，持续不同的持续时间以形成化学强化玻璃制品。所得到的化学强化玻璃制品展现出具有本文所述属性的应力分布，对所述应力分布以及努氏划痕横向开裂阈值进行测量。表3包括组合物14-26以及未强化玻璃制品的性质。表4显示由组合物14-26形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件和性质。
表3：组合物14-26以及组合物和所得到的玻璃制品的性质
表3(续)：组合物14-26以及组合物和所得到的玻璃制品的性质
表3(续)：组合物14-26以及组合物和所得到的玻璃制品的性质
表4：由组合物14-26形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
表4(续)：由组合物14-26形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
表4(续)：由组合物14-26形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
表4(续)：由组合物14-26形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
在表4中，将DOC记录为厚度的分数，并且可用于计算DOC的绝对值，单位是mm，如上文相对于表2所述。
大致来说，组合物14-26具有与组合物1-13不同的Al2O3、Li2O和Na2O值。在组合物14-26中，B2O3的量以约0.5摩尔％的增量进行增加，从组合物14到组合物26依次增加。同时，从组合物14到组合物26，Al2O3和Na2O的相对量分别以约0.15摩尔％和0.35摩尔％的增量依次减小。这些组成变化降低了玻璃成形物质的平均网络连接性(connectively)，同时维持了化学强化玻璃制品所展现的最大CT值。此外，所得到的化学强化玻璃制品展现出增加的努氏划痕横向开裂阈值，如表4所示。例如，从组合物16-20形成的化学强化玻璃制品展现出高的努氏划痕横向开裂阈值，同时仍然维持深的DOC值(例如，大于0.15t)和较高的表面CS值(例如，大于700MPa)。
实施例3
配料组合物27-33并形成玻璃制品。然后所得到的玻璃制品虚构化至1011泊温度，然后根据离子交换条件A进行离子交换持续不同的持续时间，以形成化学强化玻璃制品。所得到的化学强化玻璃制品展现出具有本文所述属性的应力分布，对所述应力分布以及努氏划痕横向开裂阈值进行测量。表5包括组合物27-33以及未强化玻璃制品的性质。表6显示由组合物27-33形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件和性质。
表5：组合物27-33以及组合物和所得到的玻璃制品的性质
表5(续)：组合物27-33以及组合物和所得到的玻璃制品的性质
表6：由组合物27-33形成的化学强化玻璃制品的离子交换条件、应力分布性质和努氏划痕横向开裂阈值
在表6中，将DOC记录为厚度的分数，并且可用于计算DOC的绝对值，单位是mm，如上文相对于表2所述。
大致来说，组合物27-33具有与组合物1-13不同的Al2O3、Li2O和Na2O值。在组合物14-26中，依次地，从组合物27到组合物33，Li2O的量增加，而Na2O的量减小。在组合物中用Li2O替代Na2O以及后续通过浸入100％NaNO3熔盐浴中进行离子交换得到的化学强化玻璃制品具有增加的最大CT，同时维持了深的DOC，其接近且在至少一种情况下实现了0.2t。
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范围或精神的情况下进行各种修改和变动。例如，可以根据如下示例性实施方式结合各种特征。
实施方式1，一种玻璃制品，其包括组合物，所述组合物包含：
SiO2，量约为60-80摩尔％；
Al2O3，量大于或等于约13.5摩尔％；
Li2O，量约为5-11摩尔％；
P2O5，量约为1-5摩尔％；
大于0.9摩尔％B2O3；以及
Na2O，量约为0.5-12摩尔％。
实施方式2，一种玻璃制品，其包括组合物，所述组合物包含：
SiO2，量约为60-80摩尔％；
Al2O3，量大于或等于约10摩尔％；
Li2O，量约为4-11摩尔％；
B2O3，量约为0.9-7.5摩尔％；
B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量大于或等于约80摩尔％；以及
Li2O与B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量之比小于0.074。
实施方式3，如实施方式2的玻璃制品，其中，SiO2的量约为65-80摩尔％。
实施方式4，如实施方式2或3的玻璃制品，其还包括：非零量的P2O5；以及K2O，量小于1.0摩尔％。
实施方式5，如实施方式1-4中任一项的玻璃制品，其中，B2O3的量约为0.9-6.5摩尔％。
实施方式6，如实施方式1-5中任一项的玻璃制品，其中，Na2O的量约为3-11摩尔％。
实施方式7，如前述实施方式中任一项的玻璃制品，其中，组合物包含Li2O的量约为5-11摩尔％。
实施方式8，如前述实施方式中任一项的玻璃制品，其中，组合物还包含RO，其中，RO包括MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO中的任意一种或多种。
实施方式9，如实施方式8的玻璃制品，其中，RO的总量是以下至少一种：约为0.05-4摩尔％，和约为0.05-2摩尔％。
实施方式10，如前述实施方式中任一项的玻璃制品，其中，组合物基本不含K2O。
实施方式11，如实施方式1或5-10中任一项的玻璃制品，B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量大于或等于约80摩尔％。
实施方式12，如前述实施方式中任一项的玻璃制品，其中，以摩尔％计，组合物还包含：
约13.5-18摩尔％Al2O3；以及
约0.5-3摩尔％ZnO。
实施方式13，如前述实施方式中任一项的玻璃制品，其中，Na2O的量大于Li2O的量。
实施方式14，如前述实施方式中任一项的玻璃制品，其中，P2O5的量小于约3摩尔％。
实施方式15，如前述实施方式中任一项的玻璃制品，其中，组合物还包含SnO2。
实施方式16，如前述实施方式中任一项的玻璃制品，其中，组合物还包括小于或等于约300千泊的液相线粘度。
实施方式17，如实施方式1-16中任一项的玻璃制品，其中，组合物还包括大于约300千泊的液相线粘度。
实施方式18，如前述实施方式中任一项的玻璃制品，其中，组合物还包含小于约1.5摩尔％ZrO2。
实施方式19，一种玻璃制品，其包括组合物，所述组合物包含：
SiO2，量约为60-80摩尔％；
Al2O3，量大于或等于10摩尔％；
Li2O，量约为5-10摩尔％；
P2O5，量约为1-5摩尔％；
大于0.9摩尔％B2O3；以及
Na2O，量约为0.5-12摩尔％。
实施方式20，如实施方式19的玻璃制品，其中，组合物还包含总量约为12-20摩尔％R2O。
实施方式21，如实施方式19-20中任一项的玻璃制品，其中，B2O3的量约为1-6.5摩尔％。
实施方式22，如实施方式19-21中任一项的玻璃制品，其中，Na2O的量约为3-11摩尔％。
实施方式23，如实施方式19-22中任一项的玻璃制品，其中，Li2O的量约为5-7摩尔％。
实施方式24，如实施方式19-23中任一项的玻璃制品，其中，组合物还包含RO，其中，RO包括MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO中的任意一种或多种。
实施方式25，如实施方式24的玻璃制品，其中，RO的总量约为0.05-4摩尔％。
实施方式26，如实施方式19-25中任一项的玻璃制品，其中，组合物基本不含K2O以及包含小于约1.5摩尔％ZrO2。
实施方式27，如实施方式19-26中任一项的玻璃制品，其中，B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量大于约80摩尔％。
实施方式28，如实施方式19-27中任一项的玻璃制品，其中，组合物还包含：
约10-16摩尔％Al2O3；以及
约0.5-3摩尔％ZnO。
实施方式29，如实施方式19-28中任一项的玻璃制品，其中，Na2O的量大于Li2O的量。
实施方式30，如实施方式19-29中任一项的玻璃制品，其中，P2O5的量小于约3摩尔％。
实施方式31，如实施方式19-30中任一项的玻璃制品，其中，组合物还包含SnO2。
实施方式32，如实施方式19-31中任一项的玻璃制品，其中，组合物还包括小于或等于约300千泊的液相线粘度。
实施方式33，如实施方式19-32中任一项的玻璃制品，其中，组合物还包括大于约300千泊的液相线粘度。
实施方式34，一种化学强化玻璃制品，其包括：
第一主表面和相反的第二主表面，它们限定了约为0.3-1.5mm的厚度t，
组合物，其包含：Li2O，P2O5，大于约0.9摩尔％B2O3，Al2O3的量大于或等于13.5摩尔％，以及约0.5-12摩尔％Na2O，
从所述第一主表面延伸到大于约0.12t的压缩深度(DOC)的压缩应力(CS)层，
其中，CS层包括大于或等于约200MPa的最大应力，以及
其中，玻璃制品包括大于约6N的努氏横向开裂划痕阈值，这是在第一主表面和第二主表面中的任一个上测得的。
实施方式35，一种化学强化玻璃制品，其包括：
第一主表面和相反的第二主表面，它们限定了约为0.3-1.5mm的厚度t，
组合物，其包括：SiO2的量约为60-80摩尔％，Al2O3的量大于或等于约10摩尔％，Li2O的量约为4-11摩尔％，B2O3的量约为0.9-7.5摩尔％，B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量大于或等于约80摩尔％，以及Li2O与B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量之比小于0.074；
从所述第一主表面延伸到大于约0.12t的压缩深度(DOC)的压缩应力(CS)层，
其中，CS层包括大于或等于约200MPa的最大应力，以及
其中，玻璃制品包括大于约6N的努氏横向开裂划痕阈值，这是在第一主表面和第二主表面中的任一个上测得的。
实施方式36，如实施方式35的化学强化玻璃制品，其中，SiO2的量约为65-80摩尔％。
实施方式37，如实施方式35或36的化学强化玻璃制品，其还包括：非零量的P2O5；以及K2O，量小于1.0摩尔％。
实施方式38，如实施方式34-37中任一项的化学强化玻璃制品，其还包括金属氧化物浓度，所述金属氧化物浓度是非零的并且沿着约为0t至约为0.3t的厚度范围发生变化，其中，金属氧化物包括Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O中的任意一种或多种。
实施方式39，如实施方式34-38中任一项的化学强化玻璃制品，其中，金属氧化物的浓度是非零的，并且沿着整个厚度变化。
实施方式40，如实施方式34-39中任一项的化学强化玻璃制品，其中，金属氧化物沿着厚度范围产生应力。
实施方式41，如实施方式34-40中任一项的化学强化玻璃制品，其中，金属氧化物的浓度从第一表面降低到位于所述第一表面和第二表面之间的一个点处的一个值，并且从该值增加到所述第二表面。
实施方式42，如实施方式34-41中任一项的化学强化玻璃制品，其还包括大于约40MPa的最大中心张力。
实施方式43，如实施方式42的化学强化玻璃制品，其中，最大CT约为40-100MPa。
实施方式44，如实施方式43的化学强化玻璃制品，其还包括小于85MPa的杨氏模量。
实施方式45，如实施方式34-44中任一项的化学强化玻璃制品，其中，制品经受住约400-851N的最大表面冲击作用力，这是通过表面阈值失效冲击作用力测试测得的。
实施方式46，如实施方式34-45中任一项的化学强化玻璃制品，其中，制品经受住大于约200N至约500N的平均边缘撞击冲击作用力，这是通过边缘阈值失效冲击作用力测试测得的。
实施方式47，如实施方式34-46中任一项的化学强化玻璃制品，其中，制品经受住大于约0.43J至约1.3J的边缘撞击冲击能，这是通过边缘阈值失效冲击作用力测试测得的。
实施方式48，一种装置，其包括：
具有前表面、后表面和侧表面的外壳；
至少部分位于所述外壳内的电子组件；
位于所述外壳的前表面或者与所述外壳的前表面相邻的显示器；以及
布置在所述显示器上的覆盖制品，其中，覆盖制品和至少一部分的外壳中的至少一个包括如实施方式34-47中任一项的化学强化玻璃制品。
实施方式49，一种化学强化玻璃制品，其包括：
第一主表面和与所述第一表面相对的第二主表面，其限定了小于约3毫米的厚度(t)；
组合物，其包含：Li2O的量小于或等于约10摩尔％，P2O5，大于约0.9摩尔％B2O3，Al2O3的量大于或等于10摩尔％，以及约0.5-12摩尔％Na2O；以及
沿着所述厚度延伸的应力分布，
其中，在约为0t至最高至0.3t的厚度范围之间的应力分布的至少一个点以及大于0.7t的厚度的应力分布的至少一个点包括如下正切，其斜率的绝对值大于约0.1MPa/微米，
其中，所述应力分布包括最大CS、DOC和小于约100MPa的最大CT，其中，最大CT与最大CS的绝对值之比约为0.01至约为0.2，以及其中，所述DOC大于或等于约0.1t。
实施方式50，一种化学强化玻璃制品，其包括：
第一主表面和与所述第一表面相对的第二主表面，其限定了小于约3毫米的厚度(t)；
组合物，其包括：SiO2的量约为60-80摩尔％，Al2O3的量大于或等于约10摩尔％，Li2O的量约为4-11摩尔％，B2O3的量约为0.9-7.5摩尔％，B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量大于或等于约80摩尔％，和Li2O与B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量之比小于0.074；以及
沿着所述厚度延伸的应力分布，
其中，在约为0t至最高至0.3t的厚度范围之间的应力分布的至少一个点以及大于0.7t的厚度的应力分布的至少一个点包括如下正切，其斜率的绝对值大于约0.1MPa/微米，
其中，所述应力分布包括最大CS、DOC和小于约100MPa的最大CT，其中，最大CT与最大CS的绝对值之比约为0.01至约为0.2，以及其中，所述DOC大于或等于约0.1t。
实施方式51，如实施方式50的化学强化玻璃制品，其中，SiO2的量约为65-80摩尔％。
实施方式52，如实施方式50或51的化学强化玻璃制品，其还包括：非零量的P2O5；以及K2O，量小于1.0摩尔％。
实施方式53，如实施方式49-52中任一项的化学强化玻璃制品，其还包括大于或等于约300MPa的表面CS。
实施方式54，如实施方式49-53中任一项的化学强化玻璃制品，其还包括小于85MPa的杨氏模量。
实施方式55，如实施方式49-54中任一项的化学强化玻璃制品，其还包括大于或等于约200MPa的表面CS，以及大于或等于约0.4t的最大化学深度。
实施方式56，如实施方式49-55中任一项的化学强化玻璃制品，其还包括从第一表面延伸到DOC的CS层，其中，DOC大于或等于约0.1t。
实施方式57，如实施方式49-56中任一项的化学强化玻璃制品，其还包括CT区域，其中，CT区域包括金属氧化物浓度梯度，以及其中，金属氧化物包括Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O中的任意一种或多种。
实施方式58，如实施方式49-57中任一项的化学强化玻璃制品，其还包括最大CT与表面CS之比约为0.01至0.2。
实施方式59，如实施方式49-58中任一项的化学强化玻璃制品，其中，玻璃制品包括大于约6N的努氏横向开裂划痕阈值，这是在第一主表面和第二主表面中的任一个上测得的。
实施方式60，如实施方式49-59中任一项的化学强化玻璃制品，其中，制品经受住约400-851N的最大表面冲击作用力，这是通过表面阈值失效冲击作用力测试测得的。
实施方式61，如实施方式49-60中任一项的化学强化玻璃制品，其中，制品经受住大于约200N至约500N的平均边缘撞击冲击作用力，这是通过边缘阈值失效冲击作用力测试测得的。
实施方式62，如实施方式49-61中任一项的化学强化玻璃制品，其中，制品经受住大于约0.43J至约1.3J的边缘撞击冲击能，这是通过边缘阈值失效冲击作用力测试测得的。
实施方式63，一种消费者电子产品，其包括：
具有前表面、背表面和侧表面的外壳；
至少部分位于所述外壳内的电子组件，所述电子组件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器提供在所述外壳的前表面处或者与所述外壳的前表面相邻；以及
布置在所述显示器上的覆盖基材，
其中，一部分的外壳或者覆盖基材中的至少一个部分包括实施方式49-62中任一项的强化玻璃制品。
实施方式64，一种化学强化玻璃制品，其包括：
第一主表面和相反的第二主表面，它们限定了约为0.3-1.5mm的厚度t，
碱性铝硅酸盐的组合物，其包含Li2O和B2O3；
从所述第一主表面延伸到大于约0.12t的压缩深度(DOC)的压缩应力(CS)层，
其中，CS层包括大于或等于约200MPa的最大应力，以及
其中，玻璃制品包括大于约6N的努氏横向开裂划痕阈值，这是在第一主表面和第二主表面中的任一个上测得的，以及
其中，以下至少一种：
(i)制品经受住约400-851N的最大表面冲击作用力，这是通过表面阈值失效冲击作用力测试测得的；
(ii)制品经受住大于约200N至约500N的平均边缘撞击冲击作用力，这是通过边缘阈值失效冲击作用力测试测得的；以及
(iii)制品经受住大于约0.43J至约1.3J的边缘撞击冲击能，这是通过边缘阈值失效冲击作用力测试测得的。
实施方式65，如实施方式64的化学强化玻璃制品，其中，组合物还包括如下组成：SiO2的量约为60-80摩尔％，Al2O3的量大于或等于约10摩尔％，Li2O的量约为4-11摩尔％，B2O3的量约为0.9-7.5摩尔％，B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量大于或等于约80摩尔％，以及Li2O与B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量之比小于0.074。
实施方式66，如实施方式64或65的化学强化玻璃制品，其还包括：非零量的P2O5；以及K2O，量小于1.0摩尔％。
实施方式67，如实施方式64-66中任一项的化学强化玻璃制品，其还包括金属氧化物浓度，所述金属氧化物浓度是非零的并且沿着约为0t至约为0.3t的厚度范围发生变化，其中，金属氧化物包括Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O中的任意一种或多种。
实施方式68，如实施方式64-67中任一项的化学强化玻璃制品，其中，金属氧化物的浓度是非零的，并且沿着整个厚度变化。
实施方式69，如实施方式64-68中任一项的化学强化玻璃制品，其中，金属氧化物沿着厚度范围产生应力。
实施方式70，如实施方式64-69中任一项的化学强化玻璃制品，其中，金属氧化物的浓度从第一表面降低到位于所述第一表面和第二表面之间的一个点处的一个值，并且从该值增加到所述第二表面。
实施方式71，如实施方式64-70中任一项的化学强化玻璃制品，其还包括约40-100MPa的最大中心张力。
实施方式72，如实施方式71的化学强化玻璃制品，其还包括小于85MPa的杨氏模量。
实施方式73，如实施方式64-72中任一项的化学强化玻璃制品，其中，SiO2的量约为65-80摩尔％。
实施方式74，一种装置，其包括：
具有前表面、后表面和侧表面的外壳；
至少部分位于所述外壳内的电子组件；
位于所述外壳的前表面或者与所述外壳的前表面相邻的显示器；以及
布置在所述显示器上的覆盖制品，其中，覆盖制品和至少一部分的外壳中的至少一个包括如实施方式64-73中任一项的化学强化玻璃制品。

Claims (34)

1.一种玻璃制品，其包括组合物，所述组合物包含：
SiO2，量约为60-80摩尔％；
Al2O3，量大于或等于约10摩尔％；
Li2O，量约为4-11摩尔％；
B2O3，量约为0.9-7.5摩尔％；
B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量大于或等于约80摩尔％；以及
Li2O与B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量之比小于0.074。
2.如权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，SiO2的量约为65-80摩尔％。
3.如权利要求1或2所述的玻璃制品，其还包括：非零量的P2O5；以及K2O，量小于1.0摩尔％。
4.如权利要求1-3中任一项所述的玻璃制品，其特征在于，B2O3的量约为0.9-6.5摩尔％。
5.如权利要求1-4中任一项所述的玻璃制品，其特征在于，Na2O的量约为3-11摩尔％。
6.如前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其特征在于，所述组合物还包含RO，其中，RO包括MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO中的任意一种或多种。
7.如权利要求6所述的玻璃制品，其特征在于，RO的总量是以下至少一种：约为0.05-4摩尔％，和约为0.05-2摩尔％。
8.如前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其特征在于，所述组合物基本不含K2O。
9.如前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其特征在于，Na2O的量大于Li2O的量。
10.如前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其特征在于，所述组合物还包含SnO2。
11.如前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其特征在于，所述组合物还包含小于约1.5摩尔％ZrO2。
12.一种化学强化玻璃制品，其包括：
第一主表面和相反的第二主表面，它们限定了约为0.3-1.5mm的厚度t，
碱性铝硅酸盐的组合物，其包含Li2O和B2O3；
从所述第一主表面延伸到大于约0.12t的压缩深度(DOC)的压缩应力(CS)层，
其中，CS层包括大于或等于约200MPa的最大应力，以及
其中，玻璃制品包括大于约6N的努氏横向开裂划痕阈值，这是在第一主表面和第二主表面中的任一个上测得的，以及
其中，以下至少一种：
(i)制品经受住约400-851N的最大表面冲击作用力，这是通过表面阈值失效冲击作用力测试测得的；
(ii)制品经受住大于约200N至约500N的平均边缘撞击冲击作用力，这是通过边缘阈值失效冲击作用力测试测得的；以及
(iii)制品经受住大于约0.43J至约1.3J的边缘撞击冲击能，这是通过边缘阈值失效冲击作用力测试测得的。
13.如权利要求12所述的化学强化玻璃制品，其特征在于，所述组合物还包括如下组成：SiO2的量约为60-80摩尔％，Al2O3的量大于或等于约10摩尔％，Li2O的量约为4-11摩尔％，B2O3的量约为0.9-7.5摩尔％，B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量大于或等于约80摩尔％，以及Li2O与B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量之比小于0.074。
14.如权利要求12或13所述的化学强化玻璃制品，其还包括：非零量的P2O5；以及K2O，量小于1.0摩尔％。
15.如权利要求12-14中任一项所述的化学强化玻璃制品，其还包括金属氧化物浓度，所述金属氧化物浓度是非零的并且沿着约为0t至约为0.3t的厚度范围发生变化，其中，金属氧化物包括Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O中的任意一种或多种。
16.如权利要求12-15中任一项所述的化学强化玻璃制品，其特征在于，金属氧化物的浓度是非零的，并且沿着整个厚度变化。
17.如权利要求12-16中任一项所述的化学强化玻璃制品，其特征在于，金属氧化物沿着厚度范围产生应力。
18.如权利要求12-17中任一项所述的化学强化玻璃制品，其特征在于，金属氧化物的浓度从所述第一表面降低到位于所述第一表面和所述第二表面之间的一个点处的一个值，并且从该值增加到所述第二表面。
19.如权利要求12-18中任一项所述的化学强化玻璃制品，其还包括约40-100MPa的最大中心张力。
20.如权利要求19所述的化学强化玻璃制品，其还包括小于85MPa的杨氏模量。
21.如权利要求12-20中任一项所述的化学强化玻璃制品，其特征在于，SiO2的量约为65-80摩尔％。
22.一种装置，其包括：
具有前表面、后表面和侧表面的外壳；
至少部分位于所述外壳内的电子组件；
位于所述外壳的前表面或者与所述外壳的前表面相邻的显示器；以及
布置在所述显示器上的覆盖制品，其中，覆盖制品和至少一部分的外壳中的至少一个包括如权利要求12-21中任一项所述的化学强化玻璃制品。
23.一种化学强化玻璃制品，其包括：
第一主表面和与所述第一表面相对的第二主表面，其限定了小于约3毫米的厚度(t)；
组合物，其包括：SiO2的量约为60-80摩尔％，Al2O3的量大于或等于约10摩尔％，Li2O的量约为4-11摩尔％，B2O3的量约为0.9-7.5摩尔％，B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量大于或等于约80摩尔％，和Li2O与B2O3、P2O5、SiO2和Al2O3的总量之比小于0.074；以及
沿着所述厚度延伸的应力分布，
其中，在约为0t至最高至0.3t的厚度范围之间的应力分布的至少一个点以及大于0.7t的厚度的应力分布的至少一个点包括如下正切，其斜率的绝对值大于约0.1MPa/微米，
其中，所述应力分布包括最大CS、DOC和小于约100MPa的最大CT，其中，最大CT与最大CS的绝对值之比约为0.01至约为0.2，以及其中，所述DOC大于或等于约0.1t。
24.如权利要求23所述的化学强化玻璃制品，其特征在于，SiO2的量约为65-80摩尔％。
25.如权利要求23或24所述的化学强化玻璃制品，其还包括：非零量的P2O5；以及K2O，量小于1.0摩尔％。
26.如权利要求23-25中任一项所述的化学强化玻璃制品，其还包括大于或等于约300MPa的表面CS。
27.如权利要求23-26中任一项所述的化学强化玻璃制品，其还包括小于85MPa的杨氏模量。
28.如权利要求23-27中任一项所述的化学强化玻璃制品，其还包括大于或等于约200MPa的表面CS，以及大于或等于约0.4t的最大化学深度。
29.如权利要求23-28中任一项所述的化学强化玻璃制品，其还包括从所述第一表面延伸到DOC的CS层，其中，DOC大于或等于约0.1t。
30.如权利要求23-29中任一项所述的化学强化玻璃制品，其还包括CT区域，其中，CT区域包括金属氧化物浓度梯度，以及其中，金属氧化物包括Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O中的任意一种或多种。
31.如权利要求23-30中任一项所述的化学强化玻璃制品，其还包括最大CT与表面CS之比约为0.01至0.2。
32.如权利要求23-31中任一项所述的化学强化玻璃制品，其特征在于，玻璃制品包括大于约6N的努氏横向开裂划痕阈值，这是在第一主表面和第二主表面中的任一个上测得的。
33.如权利要求23-32中任一项所述的化学强化制品，其特征在于，以下至少一种：
(i)制品经受住约400-851N的最大表面冲击作用力，这是通过表面阈值失效冲击作用力测试测得的；
(ii)制品经受住大于约200N至约500N的平均边缘撞击冲击作用力，这是通过边缘阈值失效冲击作用力测试测得的；以及
(iii)制品经受住大于约0.43J至约1.3J的边缘撞击冲击能，这是通过边缘阈值失效冲击作用力测试测得的。
34.一种消费者电子产品，其包括：
具有前表面、背表面和侧表面的外壳；
至少部分位于所述外壳内的电子组件，所述电子组件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器提供在所述外壳的前表面处或者与所述外壳的前表面相邻；以及
布置在所述显示器上的覆盖基材，
其中，一部分的外壳或者覆盖基材中的至少一个部分包括权利要求23-33中任一项所述的强化玻璃制品。
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