CN115872616A - 高碱铝硅玻璃、化学钢化玻璃、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
申请涉及一种高碱铝硅玻璃，其特征在于，按照质量百分比，包括60～65％的SiO2、13～16％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～2％的B2O3、13～15％的Na2O、3.5～6％的K2O，以及3.5～5％的MgO；其中，K2O/MgO≥1；所述高碱铝硅玻璃经Td～Td+100℃热处理后，化学钢化后离子交换深度相较于未经热处理直接进行化学钢化后的离子交换深度变化≤3μm，所述Td为变形点温度。该组成的高碱铝硅玻璃化学钢化效率高，可经受二次热加工成型而不影响化学钢化制程效率、有助于降低成本，制得的化学钢化玻璃产品力学性能较好。高碱铝硅玻璃原片在二次热处理前后分别进行化学钢化制程，制得的化学钢化玻璃的表面应力值变化≤30MPa。
Description
技术领域
本申请涉及高碱铝硅玻璃技术领域，特别是涉及一种高碱铝硅玻璃、高速交通玻璃及高速交通玻璃的制备方法。
背景技术
高碱铝硅玻璃是铝和碱含量均较高的硅酸盐玻璃，其具有优良的力学性能，特别是硬度和韧性性能突出，但仍不能满足日渐苛刻的应用需求。工程应用中可采用物理钢化方法或化学钢化方法改进其力学性能。经过化学钢化制程的高碱铝硅玻璃的力学性能可获得显著改善，然而在一些应用场合如高速交通工具玻璃仍不能满足综合性能需求。
发明内容
基于此，本申请的目的包括提供一种高碱铝硅玻璃，可经受二次热处理而不影响化学钢化效果，还提供一种化学钢化方法，化学钢化玻璃以及在高速交通工具中的应用。
本申请的第一方面，提供一种高碱铝硅玻璃，按照质量百分比，包括：60～65％的SiO2、13～16％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～2％的B2O3、13～15％的Na2O、3.5～6％的K2O，以及3.5～5％的MgO；其中，K2O/MgO≥1；
所述高碱铝硅玻璃经Td～Td+100℃热处理后，化学钢化后离子交换深度相较于未经热处理直接进行化学钢化后的离子交换深度变化≤3μm，所述Td为变形点温度。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括：60～65％的SiO2、13～16％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～1.0％的B2O3、13～15％的Na2O、4.3～6％的K2O，以及3.5～4.9％的MgO；其中，K2O/MgO≥1.1。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃经Td～Td+100℃热处理后，化学钢化后的表面压缩应力值相较于未经热处理直接进行化学钢化后的表面压缩应力值变化≤30MPa。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃满足如下条件之一或同时满足两个条件：热膨胀系数≥90×10-7℃-1，变形点温度Td≤700℃。
本申请的第二方面，提供一种第一方面所述的高碱铝硅玻璃的制备方法，包括以下步骤：
按照高碱铝硅玻璃的组分称取原料，并将所述原料混合，得到配合料；
将所述配合料熔融，制备玻璃熔融液；
将所述玻璃熔融液成型，再经过退火处理，得到高碱铝硅玻璃；
按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括以下组分：60～65％的SiO2、13～16％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～2％的B2O3、13～15％的Na2O、3.5～6％的K2O，以及3.5～5％的MgO；其中，K2O/MgO≥1。
本申请的第三方面，提供一种化学钢化玻璃的制备方法，包括以下步骤：
将高碱铝硅玻璃进行切割、磨边和清洗；
将所述高碱铝硅玻璃加热至其Td～Td+100℃进行二次热处理，得到二次热处理的高碱铝硅玻璃；
对所述二次热处理的高碱铝硅玻璃进行化学钢化处理；
经过自然冷却退火后，得到化学钢化玻璃。
本申请的第四方面，提供一种化学钢化玻璃，满足如下条件中的至少一个：
(1)玻璃原片选自第一方面所述的高碱铝硅玻璃或第二方面所述的高碱铝硅玻璃的制备方法制得的高碱铝硅玻璃；
(2)采用第三方面所述的钢化玻璃的制备方法制得。在一些实施方式中，所述化学钢化玻璃满足如下条件之一或同时满足两个条件：所述化学钢化玻璃的表面应力值≥600MPa，所述化学钢化玻璃的离子交换深度≥35μm。本申请的第五方面，提供一种玻璃层叠件，包括第四方面所述的化学钢化玻璃或第三方面所述的化学钢化玻璃的制备方法制得的化学钢化玻璃。
本申请的第六方面，提供一种窗体构件，包括第五方面所述的玻璃层叠件。
上述高碱铝硅玻璃在化学钢化处理时，处理效率高，可经受二次热加工成型而不影响化学钢化制程效率，有助于降低成本，制得的化学钢化玻璃产品力学性能较好。高碱铝硅玻璃原片在二次热处理前后分别进行化学钢化制程，制得的化学钢化玻璃的表面应力值变化≤30MPa，离子交换层深度变化≤3μm。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将对本申请进行更全面的描述。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
术语
除非另外说明或存在矛盾之处，本文中使用的术语或短语具有以下含义：
本文中，“优选”、“更好”、“更佳”、“为宜”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本申请保护范围的限制。如果一个技术方案中出现多处“优选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“优选”各自独立。
本申请中，“进一步”、“更进一步”、“特别”等用于描述目的，表示内容上的差异，但并不应理解为对本申请保护范围的限制。
本申请中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括所列举特征的开放式技术方案。
本申请中，涉及到数值区间(也即数值范围)，如无特别说明，该数值区间内可选的数值的分布视为连续，且包括该数值区间的两个数值端点(即最小值及最大值)，以及这两个数值端点之间的每一个数值。如无特别说明，当数值区间仅仅指向该数值区间内的整数时，包括该数值范围的两个端点整数，以及两个端点之间的每一个整数，相当于直接列举了每一个整数。当提供多个数值范围描述特征或特性时，可以合并这些数值范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之数值范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。该数值区间中的“数值”可以为任意的定量值，比如数字、百分比、比例等。“数值区间”允许广义地包括百分比区间，比例区间，比值区间等定量区间。
本申请中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内存在变动。应当理解的是，所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。允许在如±5℃、±4℃、±3℃、±2℃、±1℃的范围内波动。
高碱铝硅玻璃，一般是指Al2O3≥6％，碱金属氧化物R2O≥12％的硅酸盐玻璃。
钢化熔盐，又称高温熔融盐、高温熔盐，一般指无机化合物(硝酸钾、硝酸钠)在高于熔化温度下融化形成的离子熔体。
热膨胀系数：一般是指物质在热胀冷缩效应作用之下，几何特性随着温度的变化而发生变化的规律性系数，常用的热膨胀系数包括线性热膨胀系数和体积热膨胀系数。
变形点温度：热膨胀仪器以5℃/min升温速率，当膨胀曲线的膨胀增量转为负值时，膨胀曲线两侧切线交点所对应的温度为变形点温度，一般采用Td表示。
熔化温度：熔化温度是指物体从固态开始转变为液态的温度，通常用Tm表示。
转变点温度：又可以称为玻璃化转变温度，指玻璃状态和性质发生剧烈变化的温度转折点，一般采用Tg表示。
玻璃应力：指玻璃经化学钢化后，玻璃表层中离子半径较小的离子(Na+或Li+)与钢化熔盐中离子半径较大的离子(Na+或K+)相互置换，由于表层大离子半径的挤塞效应，在玻璃表层形成压缩应力，称为表面压缩应力(Compressed Stress，简称CS)。而对应的在玻璃内部形成中心张应力(Center Tension，简称CT)。
离子交换层：一般指在经过化学钢化加工过程中，因玻璃表层中的离子与熔盐中的离子交换而在玻璃表面形成的具有应力的层，称为离子交换层深度(Depth of Layer，简称DOL)。自然冷却退火，一般指把工件加热到一定温度之后，以自然冷却速度也即不施加热源或冷源情况下，冷却到室温。
高碱铝硅玻璃具有优良的硬度、韧性、抗划伤以及抗冲击等性能，尤其是经过化学钢化制程的高碱铝硅玻璃的力学性能能够获得更大的提升。然而，在工程实践中，高碱铝硅玻璃的熔化温度较高、高温粘度较大，造成在规模制造、加工和综合性能提升问题上面临较大挑战。高碱铝硅玻璃的组成中包含作为硅酸盐玻璃网络骨架的成分的大量Al2O3、Si2O，在玻璃体系中形成的铝氧四面体[AlO4]和铝氧四面体[SiO4]的体积较大，是导致玻璃力学强度较好和体系粘度显著增大的主要原因。该公里网络结构有可能对化学钢化制程中的离子交换过程造成动力学上的不利影响，造成离子交换效率较低。
一般认为Li、Na、K等碱金属碱土金属和Ba、Ca、Mg、Sr等碱金属氧化物属于高碱铝硅玻璃网络外体成分，对高碱铝硅玻璃在化学钢化或物理钢化过程中的性能变化影响显著。
碱金属氧化物的熔点较低，碱金属氧化物含量的增加有助于降低玻璃的熔化温度。部分研究认为较高的碱金属氧化物含量有可能对玻璃的化学钢化过程产生如难以保持玻璃形态、玻璃中粒子分布不均等不利影响。同时，也有研究认为较高的碱金属氧化物有利于化学钢化制程中以更大离子半径的金属元素置换原有碱金属元素，以显著提高化学钢化玻璃表面的压缩应力。因此，对于碱金属氧化物的含量将如何影响玻璃熔体在化学钢化制程中的动力学行为尚无定论。一些研究认为Na2O含量应大于K2O含量，以利于化学钢化制程中钾离子置换玻璃中的锂或钠离子，使玻璃表面产生较大的压缩应力，但对于碱金属元素的不同金属元素含量和相对比例与玻璃性能的关联关系亦无统一结论。
碱土金属对玻璃体系结构的影响方面，有研究认为碱土金属氧化物MgO、CaO、BaO和SrO等有利于玻璃结构的稳定化，减少玻璃中结晶的产生，抑制玻璃中的碱金属的迁移。同样，对于碱土金属金属元素的不同金属元素含量和相对比例与玻璃性能的影响暂无确定结论。
本申请经过大量探索，发现一种高碱铝硅玻璃，能够较好地克服上述问题。
本申请的第一方面，提供一种高碱铝硅玻璃，按照质量百分比，包括：60～65％的SiO2、13～16％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～2％的B2O3、13～15％的Na2O、3.5～6％的K2O，以及3.5～5％的MgO；其中，K2O/MgO≥1；
所述高碱铝硅玻璃经Td～Td+100℃热处理后，化学钢化后离子交换深度相较于未经热处理直接进行化学钢化后的离子交换深度变化≤3μm，所述Td为变形点温度。该组成的高碱铝硅玻璃在玻璃刚性、体系理化性质和加工处理等方面达到较好平衡，可经受二次高温退火，在化学钢化制程处理能够得到较大的离子交换层深度，获得较好的表面应力。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括：60～65％的SiO2，进一步可以为60.36～64.59％，还可以选自如下任一种质量百分比或任两种构成的区间：60.36％、60.5％、61％、61.05％、61.06％、62％、62.05％、63％、63.48％、63.05％、64％、64.59％和65％。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括：13～16％的Al2O3，进一步可以为13.12～15.61％，还可以选自如下任一种质量百分比或任两种构成的区间：13％、13.12％、13.39％、13.5％、13.85％、14％、14.02％、14.22％、14.5％、15％、15.52％、15.61％和16％。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括：0.5～1.5％的ZrO2，进一步可以为0.6～1.45％，还可以选自如下任一种质量百分比或任两种构成的区间：0.5％、0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％、0.85％、0.88％、0.9％、0.95％、0.98％、1.0％、1.05％、1.1％、1.15％、1.2％、1.25％、1.3％、1.02％、1.08％、1.45％和1.5％。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括：0～2％的B2O3，进一步可以为0～1.5％。还可以选自如下任一种质量百分比或任两种构成的区间：0％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％和2.0％。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括：13～15％的Na2O，进一步可以为13.09～14.69％。还可以选自如下任一种质量百分比或任两种构成的区间：13％、13.09％、13.1％、13.16％、13.2％、13.3％、13.32％、13.33％、13.39％、13.4％、13.5％、13.6％、13.69％、13.7％、13.8％、1.39％、14％、14.09％、14.1％、14.2％、14.3％、14.4％、14.5％、14.6％、14.69、14.7％、14.8％、14.9％和15％。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括：3.5～6％的K2O，进一步可以为3.96～5.86％，还可以选自如下任一种质量百分比或任两种构成的区间：3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、3.96、4.0％、4.1％、4.2％、4.3％、4.39％、4.4％、4.5％、4.56、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5.0％、5.06、5.1％、5.2％、5.3％、5.38、5.4％、5.5％、5.56％、5.6％、5.7％、5.8％、5.86％、5.9％和6％。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括：3.5～5％的MgO，进一步可以为3.6～4.89％，还可以选自如下任一种质量百分比或任两种构成的区间：3.5％、3.55％、3.6％、3.65％、3.7％、3.75％、3.8％、3.85％、3.89％、3.9％、3.95％、4％、4.5％、4.89％、4.9％和5％。
特定含量的MgO有助于提高玻璃拉伸弹性模量，但过高的MgO含量将影响化学钢化制程的效率。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃中K2O/MgO≥1，进一步地可以为K2O/MgO≥1.02，还可以选自如下任一种比例：≥1.1、≥1.13、≥1.14、≥1.2、≥1.27、≥1.3、≥1.33、≥1.35、≥1.4、≥1.43、≥1.5、≥1.6或≥1.63。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃中K2O/MgO＝1～1.63，进一步地可以为1.02～1.6，还可以选自如下任一种比例或任两种构成的区间：1、1.02、1.1、1.13、1.14、1.2、1.27、1.3、1.33、1.35、1.4、1.43、1.5、1.6和1.63。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括60～65％的SiO2、13～16％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～1.5％的B2O3、13～15％的Na2O、3.96～6％的K2O、3.5～4.9％K2O；其中，K2O/MgO≥1.02。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括60.36～64.59％的SiO2、13.12～15.61％的Al2O3、0.6～1.45％的ZrO2、0～1.5％的B2O3、13.09～14.69％的Na2O、3.96～5.86％的K2O、3.6～4.89％K2O；其中，K2O/MgO≥1。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括60.36～64.59％的SiO2、13.12～15.61％的Al2O3、0.6～1.45％的ZrO2、0～1.5％的B2O3、13.09～14.69％的Na2O、4.3～6％的K2O、3.5～4.9％K2O；其中，K2O/MgO≥1.1。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括60.36～64.59％的SiO2、13.12～15.61％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～1.0％的B2O3、13～15％的Na2O、3.96～6％的K2O、3.6～4.89％的MgO；其中，K2O/MgO≥1.1。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括60～65％的SiO2、13～16％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～1.0％的B2O3、13～15％的Na2O、4.3～6％的K2O、3.5～4.9％的MgO；其中，K2O/MgO≥1。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃经Td～Td+100℃热处理后，化学钢化后离子交换深度相较于未经热处理直接进行化学钢化后的离子交换深度变化≤3μm，还可以选自如下任一种范围：≤2.9μm、≤2.8μm、≤2.7μm、≤2.6μm、≤2.5μm、≤2.4μm、≤2.3μm、≤2.2μm、≤2.1μm、≤2.0μm、≤1.9μm、≤1.8μm、≤1.7μm、≤1.6μm、≤1.5μm、≤1.4μm、≤1.3μm、≤1.2μm、≤1.1μm、≤1.0μm、≤0.9μm、≤0.8μm、≤0.7μm、≤0.6μm、≤0.5μm、≤0.4μm、≤0.3μm、≤0.2μm或0.1μm。
在一些实施方式中，经受二次高温热处理的化学钢化玻璃和未经二次高温退火的化学钢化玻璃的离子交换层深度之差在0～3μm之间，进一步可以为1～2.5μm，还可以选自如下任一种质量百分比或任两种构成的区间：3.0μm、2.9μm、2.8μm、2.7μm、2.6μm、2.5μm、2.4μm、2.3μm、2.2μm、2.1μm、2.0μm、1.9μm、1.8μm、1.7μm、1.6μm、1.5μm、1.4μm、1.3μm、1.2μm、1.1μm、1.0μm、0.9μm、0.8μm、0.7μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm、0.2μm和0.1μm。在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃经Td～Td+100℃热处理后，化学钢化后的表面压缩应力值相较于未经热处理直接进行化学钢化后的表面压缩应力值变化≤30MPa。
在一些实施方式中，经受二次高温热处理的化学钢化玻璃和未经二次热处理的化学钢化玻璃的表面应力值之差≤30MPa，进一步可以为≤30MPa、≤29MPa、≤28MPa、≤27MPa、≤26MPa、≤25MPa、≤24MPa、≤23MPa、≤22MPa、≤21MPa、≤20MPa、≤19MPa、≤18MPa、≤17MPa、≤16MPa或≤15MPa。
在一些实施方式中，经受二次高温热处理的化学钢化玻璃和未经二次高温退火的化学钢化玻璃的表面应力值之差在0～30MPa之间，进一步可以为17～25MPa，还可以选自如下任一种压力值或任两种构成的区间：30MPa、29MPa、28MPa、27MPa、26MPa、25MPa、24MPa、23MPa、22MPa、21MPa、20MPa、19MPa、18MPa、17MPa、16MPa和15MPa。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃的热膨胀系数≥90×10-7℃-1。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃热膨胀系数≥90×10-7℃-1，进一步可以为92×10-7℃-1、94×10-7℃-1、96×10-7℃-1、98×10-7℃-1、100×10-7℃-1、102×10-7℃-1、104×10-7℃-1、106×10-7℃-1、108×10-7℃-1、110×10-7℃-1、112×10-7℃-1、114×10-7℃-1、116×10-7℃-1、118×10-7℃-1或120×10-7℃-1。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃热膨胀系数在90×10-7～120×10-7℃-1之间，进一步可以为17～25MPa，还可以选自如下任一种热膨胀系数或任两种构成的区间：92×10-7℃-1、94×10-7℃-1、96×10-7℃-1、98×10-7℃-1、100×10-7℃-1、102×10-7℃-1、104×10-7℃-1、106×10-7℃-1、108×10-7℃-1、110×10-7℃-1、112×10-7℃-1、114×10-7℃-1、116×10-7℃-1、118×10-7℃-1和120×10-7℃-1。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃的变形点温度Td≤700℃，
在一些实施方式中，所述变形点温度≤700℃，进一步可以为≤690℃，还可以选自≤680℃、≤670℃或≤660℃。
在一些实施方式中，所述变形点温度为600～700℃，进一步可以为620～690℃，跟进一步可以为630～680℃，还可以选自如下任一种温度或任两种构成的区间：600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃和700℃。
该高碱铝硅玻璃的变形点温度较低，有利于玻璃二次成形。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃满足如下条件之一或同时满足两个条件：热膨胀系数≥90×10-7℃-1，变形点温度Td≤700℃。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃的热膨胀系数≥95×10-7℃-1，所述高碱铝硅玻璃的变形点温度Td≤680℃。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃的热膨胀系数≥100×10-7℃-1，所述高碱铝硅玻璃的变形点温度Td≤660℃。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃的90×10-7℃-1≤热膨胀系数≤120×10-7℃-1，所述高碱铝硅玻璃的变形点温度Td≤660℃。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃的90×10-7℃-1≤热膨胀系数≤110×10-7℃-1，所述高碱铝硅玻璃的变形点温度Td≤660℃。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃的转变点温度≤640℃，进一步可以为≤630℃，更进一步可以为≤620℃，还可以选自≤610℃、≤600℃、≤590℃或≤580℃。
在一些实施方式中，所述高碱铝硅玻璃的转变点温度为540～640℃，进一步可以为550～620℃，更进一步可以为560～600℃，还可以选自如下任一种温度或任两种构成的区间：540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、600℃、610℃、620℃、630℃和640℃。
传统技术中，高碱铝硅酸盐玻璃在经理二次高温热处理后，在化学钢化制程中的离子交换过程的效率明显降低。但为了适应下游应用的不同需求，在化学钢化制程之前，一般需要对高碱铝硅玻璃进行二次高温热处理，以实现成型目的。在工程实践中，为获得较好的化学强化效果，可以通过对经受二次高温热处理的高碱铝硅玻璃实施延长的化学钢化制程以达到预期目的。然而，化学钢化制程时间的延长不仅造成生产效率降低，还会导致难以控制玻璃的尺寸和形态，尤其是玻璃片的厚度较薄时。因此，二次高温热处理对化学钢化玻璃所需的离子交换的效率和深度提出了挑战，需要改善化学钢化制程的工艺。
本申请的第二方面，提供一种第一方面所述的高碱铝硅玻璃的制备方法，包括以下步骤：
按照高碱铝硅玻璃的组分称取原料，并将所述原料混合，得到配合料；
将所述配合料熔融，制备玻璃熔融液；
将所述玻璃熔融液成型，再经过退火处理，得到高碱铝硅玻璃；
按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括以下组分：60～65％的SiO2、13～16％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～2％的B2O3、13～15％的Na2O、3.5～6％的K2O，以及3.5～5％的MgO；其中，K2O/MgO≥1。
在一些实施方式中，按照质量份数，所述高碱铝硅玻璃的原料包括：石英砂350～440g、氧化铝70～105g、锆英石5～14g、硼酸0～17g、碳酸钠175～240g、硝酸钾50～90g和氧化镁20～36g。以这些原料可制得第一方面的高碱铝硅玻璃，通过XRF仪器测得的元素对应的氧化物的质量百分比与第一方面中各成分的质量百分比相同，也按照质量百分比，满足60～65％的SiO2、13～16％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～2％的B2O3、13～15％的Na2O、3.5～6％的K2O以及3.5～5％的MgO，其中，K2O/MgO≥1。所述的元素质量百分比允许数值在仪器控制的精度范围内进行波动。
石英砂，主要成分为SiO2、Al2O3，除SiO2外，还含有少量Al2O3，在熔融原料制备玻璃的过程中石英砂会分解成为SiO2、Al2O3，作为硅源和铝源。本申请中所选用石英砂不含有对性能不利的有害成分。
在一些实施方式中，以质量份数计，石英砂的份数可选自下列任一种份数或任两种构成的区间：350g、360g、362.5g、365.6g、366.9g、368.1g、373.29g、381.5g、389.5g、423.56g、425g、430g、435g和440g。
氧化铝，作为铝源，主要成分为Al2O3和Na2O，在熔融原料制备玻璃的过程中氧化铝粉会分解成为Al2O3、Na2O。在一些实施方式中，以质量份数计，氧化铝的份数可选自下列任一种份数或任两种构成的区间：70g、75g、79.5g、81.1g、83.9g、85g、86.2g、94.2g、94.8g、95g、100.6g、103g和105g。
锆英石，主要成分为ZrO2、SiO2，在熔融原料制备玻璃的过程中锆英石会分解成为ZrO2、SiO2，作为锆源和硅源。本申请中所选用锆英石不含有对性能不利的有害成分。
在一些实施方式中，以质量份数计，锆英石的份数可选自下列任一种份数或任两种构成的区间：5g、5.48g、7g、8.04g、9.32g、9.38g、9.87g、9.9g、13.3g、13.5g和14g。
硼酸，在熔融原料制备玻璃的过程中硼酸会分解成为B2O3，作为硼源。在一些实施方式中，以质量份数计，硼酸的份数可选自下列任一种份数或任两种构成的区间：0g、1g、2.1g、2.13g、3.2g、4.3g、5.33g、7.46g、8.5g、10.5g、12g、15g、16g、16.5g和17g。
碳酸钠，在熔融原料制备玻璃的过程中碳酸钠会分解成为Na2O，作为钠源。在一些实施方式中，以质量份数计，碳酸钠的份数可选自下列任一种份数或任两种构成的区间：170g、175g、179.56g、180.5g、182.76g、182.9g、183.7g、187.8g、201.6g、225.5g、230g、235g和240g。
硝酸钾，在熔融原料制备玻璃的过程中硝酸钾会分解成为K2O，作为钾源。在一些实施方式中，以质量份数计，硝酸钾的份数可选自下列任一种份数或任两种构成的区间：50g、51.4g、56.94g、59.1g、65.6g、69.8g、72.1g、76g和84.13g。
氧化镁，作为镁源。在一些实施方式中，以质量份数计，氧化镁的份数可选自下列任一种份数或任两种构成的区间：20g、21.7g、21.71g、22.9g、23.5g、23.52g、24.1g、24.5g、29.5g、34.4g、35g和36g。
在一些实施方式中，按照质量份数，所述原料包括：石英砂362.5～423.56g、氧化铝79.5～100.6g、锆英石5.48～13.3g、硼酸0～16g、碳酸钠179.56～225.5g、硝酸钾51.4～225.5g和氧化镁21.7～34.4g。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述原料包括：石英砂47～56％、氧化铝10.5～14％、锆英石0.5～2％、硼酸0～2.5％、碳酸钠24～28％、硝酸钾6.5～11％，以及氧化镁2.5～5％；其中，K2O/MgO≥1。
在一些实施方式中，原料中石英砂的质量百分比可选自下列任一种百分比或任两种构成的区间：47％、47.5％、48.27％、48.32％、48.64％、48.65％、48.71％、49.42％、49.91％、51.52％、52.61％、53％、54％、55％、55.5％和56％。
在一些实施方式中，原料中氧化铝的质量百分比可选自下列任一种百分比或任两种构成的区间：10.5％、10.74％、10.95％、11.18％、11.28％、11.33％、11.46％、11.52％、11.57％、12.64％、12.73％、13％、13.5％和14％。
在一些实施方式中，原料中锆英石的质量百分比可选自下列任一种百分比或任两种构成的区间：0.5％、0.6％、0.7％、0.74％、0.93％、1.07％、1.26％、1.32％、1.33％、1.77％、1.8％、1.85％、1.9％、1.95％和2％。
在一些实施方式中，原料中硼酸的质量百分比可选自下列任一种百分比或任两种构成的区间：0.00％、0.28％、0.29％、0.43％、0.57％、0.72％、0.99％、1.13％、2.15％、2.3％、2.4％、2.45％和2.5％。
在一些实施方式中，原料中碳酸钠的质量百分比可选自下列任一种百分比或任两种构成的区间：24％、24.01％、24.23％、24.47％、24.49％、24.68％、24.71％、25.20％、25.70％、26.76％、27％、27.5％和28％。
在一些实施方式中，原料中硝酸钾的质量百分比可选自下列任一种百分比或任两种构成的区间：6.5％、6.6％、6.7％、6.8％、6.9％、7.69％、7.98％、8.71％、9.37％、9.59％、9.61％、9.68％、10.16％、10.3％、10.45％、10.5％、10.6％、10.7％、10.8％、10.9％和11％。
在一些实施方式中，原料中氧化镁的质量百分比可选自下列任一种百分比或任两种构成的区间：2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.90％、2.93％、3.04％、3.13％、3.15％、3.18％、3.24％、3.29％、3.92％、3.93％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％和5％。
在一些实施方式中，按照质量百分比，所述原料包括：石英砂48.27～52.61％、氧化铝10.74～12.73％、锆英石0.74～1.77％、硼酸0～2.15％、碳酸钠24～26.76％、硝酸钾6.9～10.16％，以及氧化镁2.9～3.93％；其中，K2O/MgO≥1。
本申请的第三方面，提供一种化学钢化玻璃的制备方法，可制得化学钢化玻璃。
本申请第三方面用于化学钢化加工过程的玻璃原片可以为第一方面所述的高碱铝硅玻璃或第二方面所述的高碱铝硅玻璃的制备方法制得的高碱铝硅玻璃。
化学钢化玻璃的玻璃原片选用高碱铝硅玻璃，相对于传统玻璃，所述高碱铝硅玻璃可经受二次高温退火，在化学钢化制程处理能够得到较大的离子交换层深度，获得较好的表面应力。在一些实施方式中，所述化学钢化玻璃的制备方法包括以下步骤：
S100：将高碱铝硅玻璃进行切割、磨边和清洗；
S200：对所述高碱铝硅玻璃进行二次热处理，得到二次热处理的高碱铝硅玻璃；
S300：对二次热处理的高碱铝硅玻璃进行化学钢化处理；
S400：经过退火后，得到化学钢化玻璃。
在一些实施方式中，所述化学钢化玻璃的制备方法包括以下步骤：
S100：将高碱铝硅玻璃进行切割、磨边和清洗；
S200：将所述高碱铝硅玻璃加热至合适温度进行二次热处理，得到二次热处理的高碱铝硅玻璃；
S300：对二次热处理的高碱铝硅玻璃进行化学钢化处理，所述化学钢化处理包括将高碱铝硅玻璃置于合适的钢化熔盐中保温合适时间；
S400：经过合适温度的退火后，得到化学钢化玻璃。
在一些实施方式中，所述化学钢化玻璃的制备方法包括以下步骤：
S100：将高碱铝硅玻璃进行切割、磨边和清洗；
S200：将所述高碱铝硅玻璃加热至其Td～Td+100℃进行二次热处理，得到二次热处理的高碱铝硅玻璃；
S300：对二次热处理的高碱铝硅玻璃进行化学钢化处理；
S400：经过自然冷却退火后，得到化学钢化玻璃。
在一些实施方式中，所述化学钢化玻璃的制备方法包括以下步骤：
S100：将高碱铝硅玻璃进行切割、磨边和清洗；
S200：将所述高碱铝硅玻璃加热至其Td～Td+100℃进行二次热处理，得到二次热处理的高碱铝硅玻璃；
S300：对二次热处理的高碱铝硅玻璃进行化学钢化处理，所述化学钢化处理包括将高碱铝硅玻璃置于钢化熔盐中保温合适时间；
S400：经过自然冷却退火后，得到化学钢化玻璃。
在一些实施方式中，在所属S300步骤中，所述钢化熔盐包括硝酸钾。
在一些实施方式中，在所属S300步骤中，所述钢化熔盐的温度≥390℃，进一步可以为≥400℃、≥420℃、≥440℃、≥460℃、≥480℃或≥500℃。
在一些实施方式中，在所属S300步骤中，所述化学钢化处理的时间≥120min，进一步可以为≥150min、≥180min、≥210min、≥240min、≥270min或≥300min。
在一些实施方式中，还包括在所述S300步骤之前，对高碱铝硅玻璃在其Td～Td+100℃进行二次成型处理。
本申请的第四方面，提供一种化学钢化玻璃，玻璃原片可以选自第一方面所述的高碱铝硅玻璃或第二方面所述的高碱铝硅玻璃的制备方法制得的高碱铝硅玻璃。
在一些实施方式中，所述玻璃原片可以选自采用第三方面所述的化学钢化玻璃的制备方法制得。
在一些实施方式中，所述玻璃原片为第一方面所述的高碱铝硅玻璃或第二方面所述的高碱铝硅玻璃的制备方法制得的高碱铝硅玻璃，而且是采用第三方面所述的钢化玻璃制备方法制得。
在一些实施方式中，所述化学钢化玻璃的表面应力值≥600MPa。
在一些实施方式中，所述化学钢化玻璃表面应力值≥650MPa，进一步可以为≥700MPa、≥750MPa、≥800MPa、≥850MPa或≥900MPa。
在一些实施方式中，所述化学钢化玻璃表面应力值为600～900MPa，进一步可以为650～850MPa，更进一步可以为700～800MPa，还可以选自如下任一种压力值或任两种构成的区间：600MPa、650MPa、700MPa、750MPa、800MPa、850MPa和900MPa。
较高的表面应力值能够更大程度地抵消玻璃弯折时受到的力，获得更高的抗弯折强度。在一些实施方式中，所述化学钢化玻璃的离子交换深度≥35μm。
在一些实施方式中，所述离子交换深度≥38μm，进一步可以为≥40μm、≥45μm、≥50μm、≥55μm、≥60μm、≥65μm或≥70μm。
在一些实施方式中，所述化学钢化玻璃表面应力值为35～70μm，进一步可以为40～65μm，更进一步可以为45～60μm，还可以选自如下任一种压力值或任两种构成的区间：35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm和70μm。
在一些实施方式中，所述化学钢化玻璃的表面应力值≥600MPa，所述化学钢化玻璃的离子交换深度≥35μm。
本申请的第五方面，提供一种玻璃层叠件，包括第四方面所述的化学钢化玻璃或第三方面所述的化学钢化玻璃的制备方法制得的化学钢化玻璃
在一些实施方式中，所述玻璃层叠件还可以包括非化学钢化玻璃、聚合物层。
本申请的第六方面，提供一种高速交通工具用窗体构件，包括第五方面所述的玻璃层叠件。
在一些实施方式中，所述玻璃层叠件与框体、支架、密封组件等构成窗体构件。
在一些实施方式中，所述窗体构件可用于仪器、设备上设置的观察窗。
在一些实施方式中，所述窗体构件可用于轿车、卡车等私人交通工具的窗户。
在一些实施方式中，所述窗体构件可用于普通火车、高铁、飞机、轮船、公共汽车等公共交通工具的窗户。
为了更易于理解及实现本发明，以下还提供了如下较易实施的、更为具体详细的实施例及对比例作为参考。
如无特殊说明，以下各试验所用的原材料皆可从市场上常规购得，性能测试方法如下所示：
高碱铝硅玻璃的元素测定方法：制备30mm～35mm直径的玻璃原片，表面光滑，采用X射线荧光光谱仪(XRF)测试玻璃组成。
热膨胀系数测试方法：按照GB/T 16920-2015测试，取50℃～300℃之间玻璃的伸长量与温度变化之比为热膨胀系数。
变形点温度测试方法：采用热膨胀仪器以5℃/min升温速率到变形点温度以上，仪器自动计算玻璃变形点温度。
熔化温度测试方法：采用高温旋转黏度计按照ASTM C965-96(2012)方式测试。
玻璃转变温度测试方法：采用热膨胀仪器以5℃/min升温速率到变形点温度以上，仪器自动计算玻璃转变点温度。
化学钢化玻璃的表面压缩应力测试方法：采用表面应力仪器FSM-6000测试表面压缩应力，一般用CS值表示。
化学钢化玻璃的离子交换层深度测试方法：采用表面应力仪器FSM-6000测试离子交换层深度，一般用DOL值表示。
以下为具体实施例。
实施例1
按照表1中所述的各组分的质量百分比称取423.56g的石英砂，100.6g的氧化铝，9.38g的锆英石，225.5g的碳酸钠，84.13g的硝酸钾，34.4g的氧化镁。其中K2O和MgO的质量比为1.14。
将上述原料混合均匀后，置于1650℃高温炉内持温240min后，将玻璃液到出成形置于620℃温度下退火120min获得高碱铝硅玻璃原片。通过XRF仪器测得的元素质量百分比为60.36％的SiO2、14.22％的Al2O3、0.88％的ZrO2、14.09％的Na2O、5.56％的K2O、4.89％的MgO，K2O/MgO之比为1.14。分别取样品采用前述说明书中的方法测试高碱铝硅玻璃原片性能参数。测得高碱铝硅玻璃原片的热膨胀系数为108.3×10-7℃-1、转变点温度为581℃、变形点温度为640℃、熔化温度为1600℃。
分别对高碱铝硅玻璃原片和经过热处理的玻璃进行化学钢化处理。
对高碱铝硅玻璃原片的化学钢化步骤如下：
将高碱铝硅玻璃原片，浸没在温度为420℃的钢化熔盐中300min；
经过自然冷却退火，得到所述化学钢化玻璃。
测得高碱铝硅玻璃原片的化学钢化玻璃的表面压缩应力为840MPa，离子交换层深度为48.9μm。
对经过热处理的玻璃的钢化步骤如下：
将前述组成的高碱铝硅玻璃原片加热至650℃，保温30min，通过模具压制为特定形状；
自然冷却退火至室温；
将二次成型的高碱铝硅玻璃浸没在温度为420℃的钢化熔盐中300min；
经过自然冷却退火，得到所述化学钢化玻璃。
采用相同方法测得经过热处理的玻璃的化学钢化玻璃的表面压缩应力为858MPa，离子交换层深度为46.3μm。也即，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化表面压缩应力之差为-18MPa，两者的离子交换层深度之差为2.6μm。
实施例2
按照表1中所述的各组分的质量百分比称取373.29g的石英砂，86.2g的氧化铝，8.04g的锆英石，3.2g的硼酸，179.56g的碳酸钠，76g的硝酸钾，21.71g的氧化镁。其中K2O和MgO的质量比为1.63。
将上述原料混合均匀后，置于1650℃高温炉内持温240min后，将玻璃液到出成形置于620℃温度下退火120min获得高碱铝硅玻璃原片。通过XRF仪器测得的元素质量百分比为62.05％的SiO2、14.22％的Al2O3、0.88％的ZrO2、.3％的Na2O、13.09％的K2O、5.863.6％的MgO，K2O/MgO之比为1.63。实施例2的高碱铝硅玻璃原片性能参数测试方法、化学钢化制程方法和化学钢化玻璃性能参数测试方法与实施例1相同。
测得高碱铝硅玻璃原片的热膨胀系数为102.2×10-7℃-1、转变点温度为591℃、变形点温度为651℃和熔化温度为1646℃。测得高碱铝硅玻璃原片的化学钢化玻璃的表面压缩应力为825MPa，离子交换层深度为50.3μm。测得经过热处理的玻璃的化学钢化玻璃的表面压缩应力为850MPa，离子交换层深度为48.6μm。也即，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化表面压缩应力之差为-25MPa，两者的离子交换层深度之差为1.7μm。
实施例3
按照表1中所述的各组分的质量百分比称取381.5g的石英砂，81.1g的氧化铝，9.32g的锆英石，5.33g的硼酸，182.76g的碳酸钠，56.94g的硝酸钾，23.52g的氧化镁。其中K2O和MgO的质量比为1.13。将上述原料混合均匀后，置于1650℃高温炉内持温240min后，将玻璃液到出成形置于620℃温度下进行退火120min获得高碱铝硅玻璃原片。通过XRF仪器测得的元素质量百分比为63.48％的SiO2、13.39％的Al2O3、1.02％的ZrO2、0.5％的B2O3、13.32％的Na2O、4.39％的K2O、3.9的MgO，K2O/MgO之比为1.13。实施例3的高碱铝硅玻璃原片性能参数测试方法、化学钢化制程方法和化学钢化玻璃性能参数测试方法与实施例1相同。
测得高碱铝硅玻璃原片的热膨胀系数为100.6×10-7℃-1、转变点温度为592℃、变形点温度为634℃和熔化温度为1643℃。测得高碱铝硅玻璃原片的化学钢化玻璃的表面压缩应力为844MPa，离子交换层深度为46.7μm。测得经过热处理的玻璃的化学钢化玻璃的表面压缩应力为863MPa，离子交换层深度为44.3μm。也即，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化表面压缩应力之差为-19MPa，两者的离子交换层深度之差为2.4μm。
实施例4
按照表1中所述的各组分的质量百分比称取368.1g的石英砂，94.8g的氧化铝，5.48g的锆英石，2.13g的硼酸，180.5g的碳酸钠，69.8g的硝酸钾，24.1g的氧化镁。其中K2O和MgO的质量比为1.35。
将上述原料混合均匀后，置于1650℃高温炉内持温240min后，将玻璃液到出成形置于620℃温度下进行退火120min获得高碱铝硅玻璃原片。通过XRF仪器测得的元素质量百分比为61.05％的SiO2、15.61％的Al2O3、0.6％的ZrO2、0.2％的B2O3、13.16％的Na2O、5.38％的K2O、4％的MgO，K2O/MgO之比为1.35。实施例4的高碱铝硅玻璃原片性能参数测试方法、化学钢化制程方法和化学钢化玻璃性能参数测试方法与实施例1相同。
测得高碱铝硅玻璃原片的热膨胀系数为98.7×10-7℃-1、转变点温度为597℃、变形点温度为659℃和熔化温度为1660℃。测得高碱铝硅玻璃原片的化学钢化玻璃的表面压缩应力为837MPa，离子交换层深度为48.8μm。测得经过热处理的玻璃的化学钢化玻璃的表面压缩应力为859MPa，离子交换层深度为46.7μm。也即，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化表面压缩应力之差为-22MPa，两者的离子交换层深度之差为2.1μm。
实施例5
按照表1中所述的各组分的质量百分比称取362.5g的石英砂，85.0g的氧化铝，9.87g的锆英石，7.46g的硼酸，183.7g的碳酸钠，72.1g的硝酸钾，29.5g的氧化镁。其中K2O和MgO的质量比为1.14。
将上述原料混合均匀后，置于1650℃高温炉内持温240min后，将玻璃液到出成形置于620℃温度下进行退火120min获得高碱铝硅玻璃原片。通过XRF仪器测得的元素质量百分比为60.36％的SiO2、14.02％的Al2O3、1.08％的ZrO2、0.7％的B2O3、13.39％的Na2O、5.56％的K2O、4.89％的MgO，K2O/MgO之比为1.14。实施例5的高碱铝硅玻璃原片性能参数测试方法、化学钢化制程方法和化学钢化玻璃性能参数测试方法与实施例1相同。
测得高碱铝硅玻璃原片的热膨胀系数为100.7×10-7℃-1、转变点温度为587℃、变形点温度为649℃和熔化温度为1622℃。测得高碱铝硅玻璃原片的化学钢化玻璃的表面压缩应力为866MPa，离子交换层深度为49.0μm。测得经过热处理的玻璃的化学钢化玻璃的表面压缩应力为891MPa，离子交换层深度为46.5μm。也即，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化表面压缩应力之差为-25MPa，两者的离子交换层深度之差为2.5μm。
实施例6
按照表1中所述的各组分的质量百分比称取389.5g的石英砂，79.5g的氧化铝，5.48g的锆英石，2.13g的硼酸，182.9g的碳酸钠，59.1g的硝酸钾，21.7g的氧化镁。其中K2O和MgO的质量比为1.14。
将上述原料混合均匀后，置于1650℃高温炉内持温240min后，将玻璃液到出成形置于620℃温度下进行退火120min获得高碱铝硅玻璃原片。通过XRF仪器测得的元素质量百分比为64.59％的SiO2、13.12％的Al2O3、0.6％的ZrO2、0.2％的B2O3、13.33％的Na2O、4.56％的K2O、3.6％的MgO，K2O/MgO之比为1.27。实施例6的高碱铝硅玻璃原片性能参数测试方法、化学钢化制程方法和化学钢化玻璃性能参数测试方法与实施例1相同。
测得高碱铝硅玻璃原片的热膨胀系数为102.1×10-7℃-1、转变点温度为591℃、变形点温度为652℃和熔化温度为1648℃。测得高碱铝硅玻璃原片的化学钢化玻璃的表面压缩应力为873MPa，离子交换层深度为46.9μm。测得经过热处理的玻璃的化学钢化玻璃的表面压缩应力为894MPa，离子交换层深度为44.5μm。也即，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化表面压缩应力之差为-21MPa，两者的离子交换层深度之差为2.4μm。
实施例7
按照表1中所述的各组分的质量百分比称取366.9g的石英砂，85g的氧化铝，7.0g的锆英石，4.3g的硼酸，201.6g的碳酸钠，65.6g的硝酸钾，22.9g的氧化镁。其中K2O和MgO的质量比为1.33。
将上述原料混合均匀后，置于1650℃高温炉内持温240min后，将玻璃液到出成形置于620℃温度下进行退火120min获得高碱铝硅玻璃原片。通过XRF仪器测得的元素质量百分比为61.05％的SiO2、14.02％的Al2O3、0.98％的ZrO2、0.4％的B2O3、14.69％的Na2O、5.06％的K2O、3.8％的MgO，K2O/MgO之比为1.33。实施例7的高碱铝硅玻璃原片性能参数测试方法、化学钢化制程方法和化学钢化玻璃性能参数测试方法与实施例1相同。
测得高碱铝硅玻璃原片的热膨胀系数为105.8×10-7℃-1、转变点温度为582℃、变形点温度为642℃和熔化温度为1617℃。测得高碱铝硅玻璃原片的化学钢化玻璃的表面压缩应力为869MPa，离子交换层深度为49.6μm。测得经过热处理的玻璃的化学钢化玻璃的表面压缩应力为925MPa，离子交换层深度为47.5μm。也即，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化表面压缩应力之差为-20MPa，两者的离子交换层深度之差为2.3μm。
实施例8
按照表1中所述的各组分的质量百分比称取362.5g的石英砂，94.2g的氧化铝，9.9g的锆英石，16.0g的硼酸，187.8g的碳酸钠，51.4g的硝酸钾，23.5g的氧化镁。其中K2O和MgO的质量比为1.02。
将上述原料混合均匀后，置于1650℃高温炉内持温240min后，将玻璃液到出成形置于620℃温度下进行退火120min获得高碱铝硅玻璃原片。通过XRF仪器测得的元素质量百分比为60.36％的SiO2、15.52％的Al2O3、1.08％的ZrO2、1.5％的B2O3、13.69％的Na2O、3.96％的K2O、3.89％的MgO，K2O/MgO之比为1.02。实施例8的高碱铝硅玻璃原片性能参数测试方法、化学钢化制程方法和化学钢化玻璃性能参数测试方法与实施例1相同。
测得高碱铝硅玻璃原片的热膨胀系数为97.4×10-7℃-1、转变点温度为588℃、变形点温度为653℃和熔化温度为1632℃。测得高碱铝硅玻璃原片的化学钢化玻璃的表面压缩应力为842MPa，离子交换层深度为47.5μm。测得经过热处理的玻璃的化学钢化玻璃的表面压缩应力为861MPa，离子交换层深度为44.7μm。也即，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化表面压缩应力之差为-19MPa，两者的离子交换层深度之差为2.8μm。
实施例9
按照表1中所述的各组分的质量百分比称取365.6g的石英砂，83.9g的氧化铝，13.3g的锆英石，8.5g的硼酸，183.7g的碳酸钠，72.1g的硝酸钾，23.5g的氧化镁。其中K2O和MgO的质量比为1.43。
将上述原料混合均匀后，置于1650℃高温炉内持温240min后，将玻璃液到出成形置于620℃温度下进行退火120min获得高碱铝硅玻璃原片。通过XRF仪器测得的元素质量百分比为61.06％的SiO2、13.85％的Al2O3、1.45％的ZrO2、0.8％的B2O3、13.39％的Na2O、5.56％的K2O、3.89％的MgO，K2O/MgO之比为1.43。实施例9的高碱铝硅玻璃原片性能参数测试方法、化学钢化制程方法和化学钢化玻璃性能参数测试方法与实施例1相同。
测得高碱铝硅玻璃原片的热膨胀系数为102.7×10-7℃-1、转变点温度为587℃、变形点温度为621℃和熔化温度为1630℃。测得高碱铝硅玻璃原片的化学钢化玻璃的表面压缩应力为843MPa，离子交换层深度为49.2μm。测得经过热处理的玻璃的化学钢化玻璃的表面压缩应力为866MPa，离子交换层深度为47.3μm。也即，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化表面压缩应力之差为-23MPa，两者的离子交换层深度之差为1.9μm。
实施例10
按照表1中所述的各组分的质量百分比称取362.5g的石英砂，86.2g的氧化铝，9.9g的锆英石，2.1g的硼酸，187.8g的碳酸钠，72.1g的硝酸钾，24.5g的氧化镁。其中K2O和MgO的质量比为1.14。
将上述原料混合均匀后，置于1650℃高温炉内持温240min后，将玻璃液到出成形置于620℃温度下进行退火120min获得高碱铝硅玻璃原片。通过XRF仪器测得的元素质量百分比为的60.36SiO2、14.22％的Al2O3、1.08％的ZrO2、0.2％的B2O3、13.69％的Na2O、5.56％的K2O、4.89％的MgO，K2O/MgO之比为1.14％。实施例10的高碱铝硅玻璃原片性能参数测试方法、化学钢化制程方法和化学钢化玻璃性能参数测试方法与实施例1相同。
测得高碱铝硅玻璃原片的热膨胀系数为100.1×10-7℃-1、转变点温度为592℃、变形点温度为650℃和熔化温度为1625℃。测得高碱铝硅玻璃原片的化学钢化玻璃的表面压缩应力为859MPa，离子交换层深度为49.6μm。测得经过热处理的玻璃的化学钢化玻璃的表面压缩应力为876MPa，离子交换层深度为47.1μm。也即，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化表面压缩应力之差为-17MPa，两者的离子交换层深度之差为2.5μm。
对比例1
按照表2中所述的各组分的质量百分比称取367.8g的石英砂，81.1g的氧化铝，11.0g的锆英石，0g的硼酸，160.5g的碳酸钠，75.2g的硝酸钾，39.8g的氧化镁。其中K2O和MgO的质量比为0.88。
将上述原料混合均匀后，置于1650℃高温炉内持温240min后，将玻璃液到出成形置于620℃温度下进行退火120min获得高碱铝硅玻璃原片。通过XRF仪器测得的元素质量百分比为61.3％的SiO2、13.4％的Al2O3、1.2％的ZrO2、11.7％的Na2O、5.8％的K2O、6.6％的MgO，K2O/MgO之比为0.88。对比例1的高碱铝硅玻璃原片性能参数测试方法、化学钢化制程方法和化学钢化玻璃性能参数测试方法与实施例1相同。
测得高碱铝硅玻璃原片的热膨胀系数为98.2×10-7℃-1、转变点温度为587℃、变形点温度为650℃和熔化温度为1589℃。测得高碱铝硅玻璃原片的化学钢化玻璃的表面压缩应力为840MPa，离子交换层深度为43.1μm。测得经过热处理的玻璃的化学钢化玻璃的表面压缩应力为870MPa，离子交换层深度为39.4μm。也即，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化表面压缩应力之差为46MPa，两者的离子交换层深度之差为3.7μm。
对比例2
按照表2中所述的各组分的质量百分比称取368.3g的石英砂，106.5g的氧化铝，0g的锆英石，30.8g的硼酸，175.4g的碳酸钠，19.5g的硝酸钾，26.8g的氧化镁。其中K2O和MgO的质量比为0.34。
将上述原料混合均匀后，置于1650℃高温炉内持温240min后，将玻璃液到出成形置于620℃温度下进行退火120min获得高碱铝硅玻璃原片。通过XRF仪器测得的元素质量百分比为60.8％的SiO2、17.5％的Al2O3、2.89％的B2O3、12.8％的Na2O、1.5％的K2O、4.45％的MgO，K2O/MgO之比为0.34。对比例2的高碱铝硅玻璃原片性能参数测试方法、化学钢化制程方法和化学钢化玻璃性能参数测试方法与实施例1相同。
测得高碱铝硅玻璃原片的热膨胀系数为83.5×10-7℃-1、转变点温度为634℃、变形点温度为687℃和熔化温度为1730℃。测得高碱铝硅玻璃原片的化学钢化玻璃的表面压缩应力为879MPa，离子交换层深度为43.5μm。测得经过热处理的玻璃的化学钢化玻璃的表面压缩应力为958MPa，离子交换层深度为36.2μm。也即，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化表面压缩应力之差为-79MPa，两者的离子交换层深度之差为7.2μm。
对比例1中SiO2含量为61.3％＞61％，Na2O含量为11.7％＜13％，MgO含量为6.6％＞5％，且K2O和MgO含量为0.88＜1。对比例1相较于实施例1～10的其他性能参数，如热膨胀系数、变形点温度等其他数值与实施例相近，但二次处理后玻璃表面压缩应力和离子交换层深度变化较大。
以对比例1的高碱铝硅玻璃为玻璃原片，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化玻璃的表面压缩应力之差为-30MPa，离子交换层深度之差为3.7μm。说明对比例1的高碱铝硅原片玻璃不耐受工业应用中的二次热处理，相较于实施例1～实施例10的高碱铝硅原片玻璃，对比例1的原片玻璃若经受二次热处理再制备化学钢化玻璃，所得化学钢化玻璃的表面压缩应力显著劣化，限制其应用；而两种化学钢化方法获得的化学钢化玻璃的离子交换层深度之差较实施例1～10为大，表明对比例1的高碱铝硅玻璃原片玻璃在二次热处理之后再进行化学钢化，制得的化学钢化玻璃深度显著减小，难以获得更好的力学性能。对比例1性能的显著变化，推测是由于玻璃中MgO的含量增加，使得K2O/MgO＜1，K2O在一定程度上能促进离子交换，而MgO则阻碍离子交换，从而对高碱铝硅玻璃不耐受二次热处理，从而对经受二次热处理的化学钢化制程产生不利影响。
对比例2中Al2O3含量为17.5％＞16％，ZrO2含量为0＜0.5％，B2O3含量为2.89％＞2％，K2O含量为1.5％＜3.5％，且K2O和MgO含量之比为0.34＜1。对比例2相较于实施例1～10的其他性能参数，热膨胀系数为低、转变点温度、退火温度、变形点温度和熔化温度均明显升高，且二次处理后玻璃表面压缩应力和离子交换层深度变化显著增大。
以对比例2高碱铝硅玻璃为玻璃原片，未热处理化学钢化玻璃与经热处理化学钢化玻璃的表面压缩应力之差为-79MPa，离子交换层深度之差为-7.2μm。相较于实施例1～实施例10的高碱铝硅原片玻璃，对比例2的原片玻璃若经受二次热处理再制备化学钢化玻璃，所得化学钢化玻璃的表面压缩应力明显增大，两者的差值显著大于对比例1。同时，离子交换深度之差显著高于实施例1～10、且高于对比例1。对比例2性能的显著变化，推测是由于玻璃中MgO的含量显著增加，K2O/MgO远远偏离1。K2O在一定程度上能促进离子交换，而MgO则阻碍离子交换，且熔化温度较高可能不利于离子交换过程。因此该高碱铝硅玻璃不耐受二次热处理，经受二次热处理的玻璃原片再进行同样的化学钢化工艺，难以获得较深的离子交换深度。
表1为实施例1～10玻璃原料组成(以质量份数计)；表2为实施例1～10玻璃组成(以质量百分比计％)；表3为实施例1～10玻璃性能参数；表4为实施例1～10未经热处理和经热处理表面应力值和离子层深度参数；表5为对比例1～2玻璃原料组成(以质量份数计)；表6为对比例1～2玻璃组成(以质量百分比计％)；表7为对比例1～2玻璃性能参数；表8为对比例1～2未经热处理和经热处理，化学钢化玻璃的表面压缩应力之差与离子层深度参数之差。
表1
表2
表3
表4
表5
| 编号 | 对比例1 | 对比例2 |
| 石英砂 | 423.56g | 373.29g |
| 氧化铝 | 100.6g | 86.2g |
| 锆英石 | 9.38g | 8.04g |
| 硼酸 | 0g | 3.2g |
| 碳酸钠 | 225.5g | 179.56g |
| 硝酸钾 | 84.13g | 76g |
| 氧化镁 | 34.4g | 21.71g |
表6
| 编号 | 对比例1 | 对比例2 |
| SiO<sub>2</sub>(％) | 61.3 | 60.8 |
| Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(％) | 13.4 | 17.5 |
| ZrO<sub>2</sub>(％) | 1.2 | 0 |
| B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(％) | 0 | 2.89 |
| Na<sub>2</sub>O(％) | 11.7 | 12.8 |
| K<sub>2</sub>O(％) | 5.8 | 1.5 |
| MgO(％) | 6.6 | 4.45 |
| K<sub>2</sub>O/MgO(％/％) | 0.88 | 0.34 |
表7
| 编号 | 对比例1 | 对比例2 |
| 热膨胀系数/×10<sup>-7</sup>℃<sup>-1</sup> | 98.2 | 83.5 |
| 转变点温度T<sub>g</sub>/℃ | 587 | 634 |
| 退火温度Ta/℃ | 614 | 662 |
| 变形点温度T<sub>d</sub>/℃ | 650 | 687 |
| 熔化温度T<sub>m</sub>/℃ | 1589 | 1730 |
表8
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种高碱铝硅玻璃，其特征在于，按照质量百分比，包括：60～65％的SiO2、13～16％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～2％的B2O3、13～15％的Na2O、3.5～6％的K2O，以及3.5～5％的MgO；其中，K2O/MgO≥1；
所述高碱铝硅玻璃经Td～Td+100℃热处理后，化学钢化后离子交换深度相较于未经热处理直接进行化学钢化后的离子交换深度变化≤3μm，所述Td为变形点温度。
2.根据权利要求1所述的高碱铝硅玻璃，其特征在于，按照质量百分比，包括：60～65％的SiO2、13～16％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～1.0％的B2O3、13～15％的Na2O、4.3～6％的K2O，以及3.5～4.9％的MgO；其中，K2O/MgO≥1.1。
3.根据权利要求1所述的高碱铝硅玻璃，其特征在于，所述高碱铝硅玻璃经Td～Td+100℃热处理后，化学钢化后的表面压缩应力值相较于未经热处理直接进行化学钢化后的表面压缩应力值变化≤30MPa。
4.根据权利要求1～3任一项所述的高碱铝硅玻璃，其特征在于，所述高碱铝硅玻璃满足如下条件之一或同时满足两个条件：热膨胀系数≥90×10-7℃-1，变形点温度Td≤700℃。
5.一种根据权利要求1～4任一项所述的高碱铝硅玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照高碱铝硅玻璃的组分称取原料，并将所述原料混合，得到配合料；
将所述配合料熔融，制备玻璃熔融液；
将所述玻璃熔融液成型，再经过退火处理，得到高碱铝硅玻璃；
按照质量百分比，所述高碱铝硅玻璃包括以下组分：60～65％的SiO2、13～16％的Al2O3、0.5～1.5％的ZrO2、0～2％的B2O3、13～15％的Na2O、3.5～6％的K2O，以及3.5～5％的MgO；其中，K2O/MgO≥1。
6.一种化学钢化玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将高碱铝硅玻璃进行切割、磨边和清洗；
将所述高碱铝硅玻璃加热至其Td～Td+100℃进行二次热处理，得到二次热处理的高碱铝硅玻璃；
对所述二次热处理的高碱铝硅玻璃进行化学钢化处理；
经过自然冷却退火后，得到化学钢化玻璃。
7.一种化学钢化玻璃，其特征在于，满足如下条件中的至少一个：
(1)玻璃原片选自权利要求1～4任一项所述的高碱铝硅玻璃或权利要求5所述的高碱铝硅玻璃的制备方法制得的高碱铝硅玻璃；
(2)采用权利要求6所述的化学钢化玻璃的制备方法制得。
8.根据权利要求7所述的化学钢化玻璃，其特征在于，满足如下条件之一或同时满足两个条件：所述化学钢化玻璃的表面应力值≥600MPa，所述化学钢化玻璃的离子交换深度≥35μm。
9.一种玻璃层叠件，其特征在于，包括权利要求7～8任一项所述的化学钢化玻璃或权利要求6任一项所述的化学钢化玻璃的制备方法制得的化学钢化玻璃。
10.一种窗体构件，其特征在于，包括权利要求9所述的玻璃层叠件。
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