CN116802161A - 具有高断裂韧度的可离子交换玻璃 - Google Patents
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Abstract
玻璃组合物包含：大于或等于50摩尔％至小于或等于60摩尔％SiO2，大于或等于6摩尔％至小于或等于30摩尔％Al2O3，大于或等于8摩尔％Li2O，以及大于或等于2.5摩尔％Y2O3。玻璃表征为关系式Al2O3‑Li2O‑Y2O3≥2摩尔％。玻璃组合物可以具有大于或等于0.90MPa√m的断裂韧度。玻璃组合物是可化学强化的。玻璃组合物可以用于玻璃制品或者消费者电子产品。
Description
本申请要求2020年11月30日提交的美国临时申请系列第63/119,034号的优先权权益，本文以其内容作为基础并将其全文通过引用结合于此。
背景
技术领域
本说明书大体上涉及适合用作电子装置的覆盖玻璃的玻璃组合物。更具体来说，本说明书涉及可以形成用于电子装置的覆盖玻璃的可离子交换玻璃。
背景技术
便携式装置(例如，智能手机、平板、便携式媒体播放器、个人电脑和照相机)的移动特性使得这些装置特别容易遭受意外跌落到硬表面(例如，地面)上。这些装置通常结合了覆盖玻璃，所述覆盖玻璃可能在受到硬表面冲击之后变得受损。在许多这些装置中，覆盖玻璃起到显示屏覆盖的作用，并且可能结合了触摸功能性，从而当覆盖玻璃受损时，装置的使用受到负面影响。
当相关的便携式装置跌落到硬表面上时，覆盖玻璃存在两种主要失效模式。一种模式是挠性失效，这是由于当装置受到来自硬表面的撞击时的动态负荷时，玻璃弯曲所导致的。另一种模式是锋利接触失效，这是由于向玻璃表面引入了破坏所导致的。粗糙硬表面(例如，沥青、花岗石等)撞击玻璃会导致玻璃表面中的锋利压痕。这些压痕变成玻璃表面中的失效点位，由此可能建立起裂纹并发生扩展。
通过涉及在玻璃表面中诱发压缩应力的离子交换技术可以使得玻璃对于挠性失效更具有抗性。然而，经过离子交换的玻璃对于动态锋利接触仍然是易受损的，这是由于玻璃与锋利物体接触中的局部压痕所导致的高应力集中引起的。
玻璃制造商以及手持式装置制造商持续地努力改善手持式装置对于锋利接触失效的抗性。解决方案从覆盖玻璃上的涂层到当装置掉落到硬表面上的时候防止覆盖玻璃受到硬表面直接撞击的斜面。然而，由于美观和功能性要求的限制，完全防止覆盖玻璃不受到硬表面的撞击是非常困难的。
还希望便携式装置尽可能得薄。因此，除了强度之外，还希望将用作便携式装置中的覆盖玻璃的玻璃制造得尽可能薄。因此，除了增加覆盖玻璃的强度之外，还希望玻璃的机械特性允许其通过能够制造薄玻璃制品(例如，薄玻璃片)的工艺形成。
因此，存在对于这样的玻璃的需求，所述玻璃可以通过例如离子交换进行强化，并且具有允许将它们形成为薄玻璃制品的机械性质。
发明内容
根据方面(1)，提供了一种玻璃。玻璃包含：大于或等于50摩尔％至小于或等于60摩尔％SiO2，大于或等于6摩尔％至小于或等于30摩尔％Al2O3，大于或等于8摩尔％Li2O，以及大于或等于2.5摩尔％Y2O3，其中，Al2O3-Li2O-Y2O3≥2摩尔％。
根据方面(2)，提供了方面(1)的玻璃，其包含大于或等于9摩尔％Li2O。
根据方面(3)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包含小于或等于16摩尔％Li2O。
根据方面(4)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包含大于或等于4摩尔％Y2O3。
根据方面(5)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包含小于或等于10摩尔％Y2O3。
根据方面(6)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包含大于或等于54摩尔％至小于或等于58摩尔％SiO2。
根据方面(7)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包含大于或等于24摩尔％至小于或等于28摩尔％Al2O3。
根据方面(8)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其中，Al2O3-Li2O-Y2O3≥6摩尔％。
根据方面(9)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其中，Al2O3-Li2O-Y2O3≤10摩尔％。
根据方面(10)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其中，玻璃基本不含Na2O、CaO、MgO和ZnO。
根据方面(11)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其中，玻璃基本不含除了SiO2、Al2O3、Li2O和Y2O3以外的组分。
根据方面(12)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包括大于或等于0.90MPa√m的K1C。
根据方面(13)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包括大于或等于0.95MPa√m的K1C。
根据方面(14)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包括大于或等于0.240的泊松比。
根据方面(15)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包括大于或等于96GPa的杨氏模量。
根据方面(16)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包括大于或等于38GPa的剪切模量。
根据方面(17)，提供了一种方法。方法包括：在熔盐浴中对基于玻璃的基材进行离子交换以形成基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品包括从基于玻璃的制品的表面延伸到压缩深度的压缩应力层以及中心张力区域，以及基于玻璃的基材包括方面(1)至前述方面中任一项的玻璃。
根据方面(18)，提供了方面(17)的方法，其中，熔盐浴包含NaNO3和KNO3。
根据方面(19)，提供了方面(17)至前述方面中任一项的方法，其中，熔盐浴包含大于或等于75重量％KNO3。
根据方面(20)，提供了方面(17)至前述方面中任一项的方法，其中，熔盐浴包含小于或等于95重量％KNO3。
根据方面(21)，提供了方面(17)至前述方面中任一项的方法，其中，熔盐浴包含小于或等于25重量％NaNO3。
根据方面(22)，提供了方面(17)至前述方面中任一项的方法，其中，熔盐浴包含大于或等于5重量％NaNO3。
根据方面(23)，提供了方面(17)至前述方面中任一项的方法，其中，熔盐浴的温度大于或等于430℃至小于或等于470℃。
根据方面(24)，提供了方面(17)至前述方面中任一项的方法，其中，离子交换延续的时间段是大于或等于4小时至小于或等于24小时。
根据方面(25)，提供了基于玻璃的制品。基于玻璃的制品包括：从基于玻璃的制品的表面延伸到压缩深度的压缩应力层；中心张力区域；以及基于玻璃的制品的中心处的组成，其包含：大于或等于50摩尔％至小于或等于60摩尔％SiO2，大于或等于6摩尔％至小于或等于30摩尔％Al2O3，大于或等于8摩尔％Li2O，以及大于或等于2.5摩尔％Y2O3，其中，Al2O3-Li2O-Y2O3≥2摩尔％。
根据方面(26)，提供了方面(25)的基于玻璃的制品，其中，具有与基于玻璃的制品的中心处的组成相同的组成和微结构的玻璃包括大于或等于0.90MPa√m的K1C。
根据方面(27)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，具有与基于玻璃的制品的中心处的组成相同的组成和微结构的玻璃包括大于或等于0.95MPa√m的K1C。
根据方面(28)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，中心张力区域包括大于或等于15MPa的最大中心张力。
根据方面(29)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，中心张力区域包括大于或等于80MPa的最大中心张力。
根据方面(30)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心处的组成包含大于或等于9摩尔％Li2O。
根据方面(31)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心处的组成包含小于或等于16摩尔％Li2O。
根据方面(32)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心处的组成包含大于或等于4摩尔％Y2O3。
根据方面(33)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心处的组成包含小于或等于10摩尔％Y2O3。
根据方面(34)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心处的组成包含大于或等于54摩尔％至小于或等于58摩尔％SiO2。
根据方面(35)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心处的组成包含大于或等于24摩尔％至小于或等于28摩尔％Al2O3。
根据方面(36)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心处的组成包括Al2O3-Li2O-Y2O3≥6摩尔％。
根据方面(37)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心处的组成包括Al2O3-Li2O-Y2O3≤10摩尔％。
根据方面(38)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心处的组成基本不含Na2O、CaO、MgO和ZnO。
根据方面(39)，提供了方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心处的组成基本不含除了SiO2、Al2O3、Li2O和Y2O3以外的组分。
根据方面(40)，提供了消费者电子产品。消费者电子产品包括：具有前表面、背表面和侧表面的外壳；提供成至少部分位于外壳内的电子组件，所述电子组件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器提供成位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻；以及布置在显示器上方的覆盖基材，其中，外壳和覆盖基材中的至少一个的至少一部分包括方面(25)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品。
在以下的详细描述中给出了附加特征和优点，通过所作的描述，其中的部分特征和优点对于本领域的技术人员而言是显而易见的，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描述的实施方式而被认识。
要理解的是，前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各个实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各个实施方式，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
图1是Li2O-Al2O3-SiO2体系的相图；
图2是Y2O3-Al2O3-SiO2体系的相图；
图3是Na2O-Al2O3-SiO2体系的相图；
图4示意性显示根据本文公开和描述的实施方式的在其表面上具有压缩应力层的玻璃的横截面；
图5A是结合了任意本文所公开的玻璃制品的示例性电子装置的平面图；以及
图5B是图5A的示例性电子装置的透视图。
具体实施方式
现在将具体参考根据各种实施方式的含氧化钇的铝硅酸锂盐玻璃。铝硅酸锂盐玻璃具有良好的可离子交换性，并且已经使用化学强化工艺在铝硅酸锂盐玻璃中实现高强度和高韧度性质。铝硅酸锂盐玻璃是具有高的玻璃质量的高度可离子交换玻璃。使得Al2O3取代进入硅酸盐玻璃网络，这增加了离子交换过程中的单价阳离子的互扩散系数。通过熔盐浴(例如，KNO3或NaNO3)中的化学强化，可以实现具有高强度、高韧性和高的抗压痕开裂性的玻璃。通过化学强化实现的应力分布可以具有增加了玻璃制品的跌落性能、强度、韧性和其他属性的各种形状。
因此，已经关注将具有良好的物理性质、化学耐久性和可离子交换性的铝硅酸锂盐玻璃用作覆盖玻璃。具体来说，本文提供了具有更高的断裂韧度和快速离子交换能力的含锂铝硅酸盐玻璃。通过不同离子交换工艺，可以实现更大的中心张力(CT)、压缩深度(DOC)和高的压缩应力(CS)。然而，在铝硅酸盐玻璃中加入锂可能降低玻璃的熔化点、软化点或者液相线粘度。
在本文所述的玻璃组合物的实施方式中，除非另有说明，否则构造组分(例如SiO2、Al2O3以及LiO2等)的浓度是基于氧化物的摩尔百分数(摩尔％)。下面单独讨论根据实施方式的碱性铝硅酸盐玻璃组合物的组分。应理解的是，一种组分的各种所陈述的任意范围可以与任意其他组分的各种所陈述的任意范围单独地结合。如本文所用，数字结尾的0旨在表示对于该数字的有效位数。例如，数字“1.0”包括两个有效位数，而数字“1.00”包括三个有效位数。
如本文所用，“玻璃基材”指的是未经过离子交换的玻璃片。类似地，“玻璃制品”指的是经过离子交换且通过使得玻璃基材经受离子交换工艺形成的玻璃片。“基于玻璃的基材”和“基于玻璃的制品”由此进行定义并且包括玻璃基材和玻璃制品以及完全或者部分由玻璃制造得到的基材和制品，例如包含表面涂层的玻璃基材。虽然本文出于方便缘故可能通常称作玻璃基材和玻璃制品，但是应理解的是，对于玻璃基材和玻璃制品的描述等同适用于基于玻璃的基材和基于玻璃的制品。
本文公开了展现出高的断裂韧度(KIC)的含氧化钇铝硅酸锂盐玻璃组合物。在一些实施方式中，玻璃组合物表征为KIC断裂韧度值是至少0.90MPa√m。不希望受限于任何特定理论，相信本文所述玻璃的高断裂韧度至少部分是由于玻璃组合物中所含的高场强度组分的浓度所导致的。
不希望受限于任何特定理论，玻璃中的非桥接氧点位可能是在单次划痕事件中产生剪切带并导致低负载下横向开裂的薄弱点。本文所述的玻璃甚至在过铝质(peraluminous)的情况下仍然是接近电荷平衡的，产生了最低可能的非桥接氧含量。玻璃具有有利的横向裂纹阈值，并且作为结果具有改进的划痕性能。
虽然划痕性能是合乎希望的，但是跌落性能是整合到移动电子装置中的玻璃制品的主导属性。断裂韧度和深度处的应力对于粗糙表面上的跌落性能改进是关键的。出于这个原因，使得玻璃在抵达易碎性限值之前所提供的应力量最大化增加了深度处的应力以及粗糙表面跌落性能。已知断裂韧度控制易碎性限值并且增加断裂韧度使得易碎性限值增加。本文公开的玻璃组合物具有高断裂韧度并且能够实现高压缩应力。玻璃组合物的这些特性使得能够开发出设计用于解决特定失效模式的改进的应力分布。这种能力允许对由本文所述的玻璃组合物生产得到的经过离子交换的玻璃制品进行定制化以具有不同应力分布从而解决考虑的特定失效模式。
出于实现高断裂韧度(KIC)的能力来对本文所述的玻璃组成空间进行选择。如图1的Li2O-Al2O3-SiO2体系的相图所示，共晶体是过铝质的。这表明这个区域中的玻璃组成展现出增加的Al2O3溶解度，并且展现出对应的KIC增加潜力。相图的共晶体区域在图1中被圈出。图2所示是Y2O3-Al2O3-SiO2体系的相图。相图的共晶体区域在图2中被圈出并且暗示了这个体系中的共晶体是过铝质的，表明这个区域中的玻璃组成展现出增加的Al2O3溶解度，并且展现出对应的KIC增加潜力。本文所述的玻璃组合物包含Li2O和Y2O3以指向(target)确定的增加KIC潜力。
图3所示是Na2O-Al2O3-SiO2体系的相图并且暗示了这个体系中的共晶体接近电荷平衡，表明这个体系中增加KIC的潜力有限。常用改性剂(例如，CaO、MgO和ZnO)的许多其他Al2O3-SiO2三元体系中的共晶体也具有看上去电荷平衡的共晶体，表明增加KIC的潜力有限。因此，本文所述的玻璃组合物中的改性剂(例如，Na2O、CaO、MgO和ZnO)的浓度是受到限制的。
在本文所述的玻璃组合物中，SiO2是最大构成组分，并且因此SiO2是由玻璃组合物形成的玻璃网络的主要构成组分。纯SiO2具有相对较低的CTE。然而，纯SiO2具有高熔点。因此，如果玻璃组合物中SiO2的浓度过高，则玻璃组合物的可成形性可能下降，因为较高的SiO2浓度增加了使得玻璃熔化的难度，这进而对玻璃的可成形性造成负面影响。在实施方式中，玻璃组合物包含的SiO2的量通常是大于或等于50摩尔％至小于或等于60摩尔％，例如：大于或等于50.5摩尔％至小于或等于59.5摩尔％，大于或等于51摩尔％至小于或等于59摩尔％，大于或等于51.5摩尔％至小于或等于58.5摩尔％，大于或等于52摩尔％至小于或等于58摩尔％，大于或等于52.5摩尔％至小于或等于57.5摩尔％，大于或等于53摩尔％至小于或等于57摩尔％，大于或等于53.5摩尔％至小于或等于56.5摩尔％，大于或等于54摩尔％至小于或等于56摩尔％，大于或等于54.5摩尔％至小于或等于55.5摩尔％，大于或等于55摩尔％至小于或等于60摩尔％，大于或等于54摩尔％至小于或等于58摩尔％，以及前述值之间的所有范围和子范围。
玻璃组合物包含Al2O3。类似于SiO2，Al2O3可以具有玻璃网络成形剂的作用。Al2O3可以增加玻璃组合物的粘度，因为它在由玻璃组合物形成的玻璃熔体中是四面体配位的，当Al2O3的量太高时，降低了玻璃组合物的可成形性。然而，当Al2O3的浓度与玻璃组合物中SiO2的浓度和碱性氧化物的浓度平衡时，Al2O3会降低玻璃熔体的液相线温度，由此增强液相线粘度并改善玻璃组合物与某些成形工艺的相容性。在玻璃组合物中包含Al2O3实现了如本文所述的高断裂韧度值。在实施方式中，玻璃组合物包含的Al2O3的浓度通常是大于或等于6摩尔％至小于或等于30摩尔％，例如：大于或等于6.5摩尔％至小于或等于29.5摩尔％，大于或等于7摩尔％至小于或等于29摩尔％，大于或等于7.5摩尔％至小于或等于28.5摩尔％，大于或等于8摩尔％至小于或等于28摩尔％，大于或等于8.5摩尔％至小于或等于27.5摩尔％，大于或等于9摩尔％至小于或等于27摩尔％，大于或等于9.5摩尔％至小于或等于26.5摩尔％，大于或等于10摩尔％至小于或等于26摩尔％，大于或等于10.5摩尔％至小于或等于25.5摩尔％，大于或等于11摩尔％至小于或等于25摩尔％，大于或等于11.5摩尔％至小于或等于24.5摩尔％，大于或等于12摩尔％至小于或等于24摩尔％，大于或等于12.5摩尔％至小于或等于23.5摩尔％，大于或等于13摩尔％至小于或等于23摩尔％，大于或等于13.5摩尔％至小于或等于22.5摩尔％，大于或等于14摩尔％至小于或等于22摩尔％，大于或等于14.5摩尔％至小于或等于21.5摩尔％，大于或等于15摩尔％至小于或等于21摩尔％，大于或等于15.5摩尔％至小于或等于20.5摩尔％，大于或等于16摩尔％至小于或等于20摩尔％，大于或等于16.5摩尔％至小于或等于19.5摩尔％，大于或等于17摩尔％至小于或等于19摩尔％，大于或等于17.5摩尔％至小于或等于18.5摩尔％，大于或等于18摩尔％至小于或等于29摩尔％，大于或等于24摩尔％至小于或等于28摩尔％，以及前述值之间的所有范围和子范围。
玻璃组合物包含Li2O。在玻璃组合物中包含Li2O实现了对于离子交换过程的更好的控制，并且还降低了玻璃的软化点，从而增加了玻璃的可制造性。玻璃组合物中存在的Li2O还实现了形成具有抛物线形状的应力分布。玻璃组合物中的Li2O实现了如本文所述的高断裂韧度值。在实施方式中，玻璃组合物包含的Li2O的量大于或等于8摩尔％，例如：大于或等于8.5摩尔％，大于或等于9摩尔％，大于或等于9.5摩尔％，大于或等于10摩尔％，大于或等于10.5摩尔％，大于或等于11摩尔％，大于或等于11.5摩尔％，大于或等于12摩尔％，大于或等于12.5摩尔％，大于或等于13摩尔％，大于或等于13.5摩尔％，大于或等于14摩尔％，大于或等于14.5摩尔％，大于或等于15摩尔％，大于或等于15.5摩尔％，或者更大。在实施方式中，玻璃组合物包含的Li2O的量是大于或等于8摩尔％至小于或等于16摩尔％，例如：大于或等于8.5摩尔％至小于或等于15.5摩尔％，大于或等于9摩尔％至小于或等于15摩尔％，大于或等于9.5摩尔％至小于或等于14.5摩尔％，大于或等于10摩尔％至小于或等于14摩尔％，大于或等于10.5摩尔％至小于或等于13.5摩尔％，大于或等于11摩尔％至小于或等于13摩尔％，大于或等于11.5摩尔％至小于或等于12.5摩尔％，大于或等于12摩尔％至小于或等于16摩尔％，大于或等于8摩尔％至小于或等于16摩尔％，大于或等于9摩尔％至小于或等于16摩尔％，以及前述值之间的所有范围和子范围。
玻璃组合物包含Y2O3。在玻璃组合物中包含Y2O3实现了如本文所述的高断裂韧度值。在实施方式中，玻璃组合物包含的Y2O3的量是大于或等于2.5摩尔％，例如：大于或等于3.0摩尔％，大于或等于3.5摩尔％，大于或等于4.0摩尔％，大于或等于4.5摩尔％，大于或等于5.0摩尔％，大于或等于5.5摩尔％，大于或等于6.0摩尔％，大于或等于6.5摩尔％，大于或等于7.0摩尔％，大于或等于7.5摩尔％，大于或等于8.0摩尔％，大于或等于8.5摩尔％，大于或等于9.0摩尔％，大于或等于9.5摩尔％，大于或等于4摩尔％，或者更多。在实施方式中，玻璃组合物包含的Y2O3的量是大于或等于2.5摩尔％至小于或等于10.0摩尔％，例如：大于或等于2.5摩尔％至小于或等于10摩尔％，大于或等于3.0摩尔％至小于或等于9.5摩尔％，大于或等于3.5摩尔％至小于或等于9.0摩尔％，大于或等于4.0摩尔％至小于或等于8.5摩尔％，大于或等于4.5摩尔％至小于或等于8.0摩尔％，大于或等于5.0摩尔％至小于或等于7.5摩尔％，大于或等于5.5摩尔％至小于或等于7.0摩尔％，大于或等于6.0摩尔％至小于或等于6.5摩尔％，大于或等于3.5摩尔％至小于或等于9.0摩尔％，大于或等于3.0摩尔％至小于或等于9.5摩尔％，大于或等于3.5摩尔％至小于或等于9.0摩尔％，大于或等于4摩尔％至小于或等于10摩尔％，以及前述值之间的所有范围和子范围。
玻璃组合物通过Al2O3、Li2O和Y2O3组分之间的关系进行表征。这些组分决定了玻璃中的非桥接氧点位的量以及玻璃的电荷平衡。在实施方式中，玻璃表征为Al2O3-Li2O-Y2O3的数值大于或等于2摩尔％，例如：大于或等于3摩尔％，大于或等于3.5摩尔％，大于或等于4摩尔％，大于或等于4.5摩尔％，大于或等于5摩尔％，大于或等于5.5摩尔％，大于或等于6摩尔％，大于或等于6.5摩尔％，大于或等于7摩尔％，大于或等于7.5摩尔％，大于或等于8摩尔％，大于或等于8.5摩尔％，大于或等于9摩尔％，大于或等于9.5摩尔％，或者更大。在实施方式中，玻璃表征为Al2O3-Li2O-Y2O3的数值大于或等于2摩尔％至小于或等于约10摩尔％，例如：大于或等于6摩尔％至小于或等于10摩尔％，大于或等于2.5摩尔％至小于或等于9.5摩尔％，大于或等于3摩尔％至小于或等于9摩尔％，大于或等于3.5摩尔％至小于或等于8.5摩尔％，大于或等于4摩尔％至小于或等于8摩尔％，大于或等于4.5摩尔％至小于或等于7.5摩尔％，大于或等于5摩尔％至小于或等于7摩尔％，大于或等于5.5摩尔％至小于或等于6.5摩尔％，大于或等于5摩尔％至小于或等于10摩尔％，以及前述值之间的所有范围和子范围。
玻璃组合物可以任选地包含一种或多种澄清剂。在实施方式中，澄清剂可以包括例如SnO2。在此类实施方式中，玻璃组合物中存在的SnO2的量可以是小于或等于0.2摩尔％，例如：大于或等于0摩尔％至小于或等于0.2摩尔％，大于或等于0摩尔％至小于或等于0.1摩尔％，大于或等于0摩尔％至小于或等于0.05摩尔％，大于或等于0.1摩尔％至小于或等于0.2摩尔％，以及前述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，玻璃组合物可以基本不含或者不含SnO2。如本文所用，术语“基本不含”指的是尽管在最终玻璃中可能作为污染物存在非常少量的该组分(例如，小于0.01摩尔％)，但是该组分没有作为批料材料的组分添加。在实施方式中，玻璃组合物可以基本不含砷和锑中的一种或两种。在其他实施方式中，玻璃组合物可以不含砷和锑中的一种或两种。
本文所述的玻璃组合物可以主要由SiO2、Al2O3、Li2O和Y2O3形成。在实施方式中，玻璃组合物基本不含或者不含除了SiO2、Al2O3、Li2O和Y2O3之外的组分。在实施方式中，玻璃组合物基本不含或者不含除了SiO2、Al2O3、Li2O、Y2O3以及澄清剂之外的组分。在实施方式中，玻璃基本不含或者不含Na2O、CaO、MgO和ZnO中的至少一种。在实施方式中，玻璃基本不含或者不含Na2O、CaO、MgO和ZnO。在实施方式中，玻璃基本不含或者不含B2O3和ZrO2中的至少一种。
在实施方式中，玻璃组合物可以基本不含或者不含TiO2。在玻璃组合物中包含TiO2可能导致玻璃易于发生失透和/或展现出不合乎希望的着色。
在实施方式中，玻璃组合物可以基本不含或者不含ZrO2。在玻璃组合物中包含ZrO2可能导致在玻璃中形成不合乎希望的氧化锆，这至少部分是由于ZrO2在玻璃中的低溶解度所导致的。
在实施方式中，玻璃组合物可以基本不含或者不含P2O5。在玻璃组合物中包含P2O5可能不合乎希望地降低了玻璃组合物的可熔化性和可成形性，从而削弱了玻璃组合物的可制造性。不一定在本文所述的玻璃组合物中包含P2O5来实现所需的离子交换性能。出于这个原因，可以从玻璃组合物排除P2O5以避免对于玻璃组合物的可制造性的负面影响，同时维持所需的离子交换性能。
在实施方式中，玻璃组合物可以基本不含或者不含Fe2O3。铁通常存在于用于形成玻璃组合物的原材料中，并且作为结果，甚至当没有主动向玻璃配料添加时仍然可能在本文所述的玻璃组合物中是可检测出来的。
现在将讨论上文所公开的玻璃组合物的物理性质。
根据实施方式的玻璃组合物具有高的断裂韧度。不希望受限于任何特定理论，高的断裂韧度可以赋予玻璃组合物改进的掉落性能。如本文所用，断裂韧度称作KIC值，并且是通过臂章缺口短杆方法测得的。用于测量KIC值的臂章缺口短杆(CNSB)方法公开于Reddy,K.P.R.等人的“Fracture Toughness Measuremetn of Glass and Ceramic MaterialsUsing Chevron-Notched Specimens(采用臂章缺口试样对玻璃和陶瓷材料进行断裂韧度测量)”，J.Am.Ceram.Soc.，71[6]，C-310-C-313(1988)，不同之处在于，采用Bubsey,R.T.等人的“Closed-Form Expressions for Crack-Mouth Displacement and StressIntensity Factors for Chevron-Notched Short Bar and Short Rod Specimens Basedon Experimental Compliance Measurements(基于实验一致性测量的臂章缺口短杆和短杆试样的裂口位移和应力强度因子的闭式表达式)”，NASA技术备忘录83796，第1-30页(1992年10月)等式5来计算Y*m。此外，在未强化的玻璃样品上测量KIC值，例如在对玻璃制品进行离子交换之前测量KIC值。除非另有说明，否则本文讨论的KIC数值记录的单位是MPa√m。
在实施方式中，玻璃组合物展现出大于或等于0.90MPa√m的KIC值，例如：大于或等于0.91MPa√m，大于或等于0.92MPa√m，大于或等于0.93MPa√m，大于或等于0.94MPa√m，大于或等于0.95MPa√m，大于或等于0.96MPa√m，大于或等于0.97MPa√m，或者更大。在实施方式中，玻璃组合物展现出大于或等于0.90MPa√m至小于或等于1.00MPa√m的KIC值，例如：大于或等于0.91MPa√m至小于或等于0.99MPa√m，大于或等于0.92至小于或等于0.98MPa√m，大于或等于0.93MPa√m至小于或等于0.97MPa√m，大于或等于0.94MPa√m至小于或等于0.96MPa√m，大于或等于0.95MPa√m至小于或等于1.00MPa√m，以及前述值之间的所有范围和子范围。本文所述玻璃组合物的高断裂韧度增加了玻璃的抗破坏性。
在实施方式中，玻璃组合物的杨氏模量(E)大于或等于96GPa，例如：大于或等于97GPa，大于或等于98GPa，大于或等于99GPa，大于或等于100GPa，大于或等于101GPa，大于或等于102GPa，大于或等于103GPa，大于或等于104GPa，大于或等于105GPa，大于或等于106GPa，大于或等于107GPa，大于或等于108GPa，大于或等于109GPa，大于或等于110GPa，或者更大。在实施方式中，玻璃组合物的杨氏模量(E)可以是大于或等于96GPa至小于或等于125GPa，例如：大于或等于97GPa至小于或等于120GPa，大于或等于98GPa至小于或等于118GPa，大于或等于99GPa至小于或等于117GPa，大于或等于100GPa至小于或等于116GPa，大于或等于101GPa至小于或等于115GPa，大于或等于102GPa至小于或等于114GPa，大于或等于103GPa至小于或等于113GPa，大于或等于104GPa至小于或等于112GPa，大于或等于105GPa至小于或等于111GPa，大于或等于106GPa至小于或等于110GPa，大于或等于107GPa至小于或等于109GPa，大于或等于96GPa至小于或等于108GPa，以及前述值之间的所有范围和子范围。本公开内容所陈述的杨氏模量值指的是通过ASTM E2001-13中，题为“StandardGuide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in BothMetallic 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。
在实施方式中，玻璃组合物具有大于或等于38GPa的剪切模量(G)，例如：大于或等于39GPa，大于或等于40GPa，大于或等于41GPa，大于或等于42GPa，大于或等于43GPa，或者更大。在实施方式中，玻璃组合物可以具有大于或等于38GPa至小于或等于45GPa的剪切模量(G)，例如：大于或等于38GPa至小于或等于44GPa，大于或等于39GPa至小于或等于43GPa，大于或等于40GPa至小于或等于42GPa或者大于或等于38GPa至小于或等于41GPa，以及前述值之间的所有范围和子范围。本公开内容所陈述的剪切模量值指的是通过ASTM E2001-13中，题为“Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for DefectDetection 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。
在实施方式中，玻璃组合物具有大于或等于0.240的泊松比(ν)，例如：大于或等于0.245，大于或等于0.250，大于或等于0.255，大于或等于0.260，或者更大。在实施方式中，玻璃组合物可以具有大于或等于0.240至小于或等于0.265的泊松比(ν)，例如：大于或等于0.245至小于或等于0.260，大于或等于0.250至小于或等于0.255，以及前述值之间的所有范围和子范围。本公开内容所陈述的泊松比值指的是通过ASTM E2001-13中，题为“Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection inBoth 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。
可以通过任意合适的方法从上述组合物形成根据实施方式的玻璃制品。在实施方式中，可以通过辊制工艺形成玻璃组合物。
玻璃组合物以及由此制备的制品可以通过其形成的方法进行表征。例如，玻璃组合物可以表征为可浮法成形的(即，通过浮法工艺形成)或者可辊制成形的(即，通过辊制工艺形成)。
在一个或多个实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以形成展现出无定形微结构以及可以基本不含晶体或微晶的玻璃制品。换言之，从本文所述玻璃组合物形成的玻璃制品可以排除玻璃陶瓷材料。
如上文所述，在实施方式中，可以通过例如离子交换对本文所述的玻璃组合物进行强化，制造得到的玻璃制品对于诸如显示器覆盖之类的应用(但不限于此)具有抗破坏性。参见图4，显示玻璃制品具有处于压缩应力的第一区域(例如，图4中的第一和第二压缩层120、122)以及处于拉伸应力或中心张力(CT)的第二区域(例如，图4中的中心区域130)，所述第一区域从表面延伸到玻璃制品的压缩深度(DOC)，所述第二区域从DOC延伸进入玻璃制品的中心或内部区域。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，因而展现出零应力值。
根据本领域常用习惯，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，CS表示为正值或者绝对值，即，本文所陈述的CS＝|CS|。压缩应力(CS)在玻璃制品的表面处或者靠近表面处具有最大值，并且CS随着距离表面的距离d根据函数范围变化。再次参见图4，第一区段120从第一表面110延伸到深度d1，以及第二区段122从第二表面112延伸到深度d2。这些区段一起限定了玻璃制品100的压缩或者CS。可以通过表面应力计(FSM)，采用日本折原实业有限公司(Orihara IndustrialCo.,Ltd.(Japan))制造的商业仪器如FSM-6000，来测量压缩应力(包括表面CS)。表面应力测量依赖于应力光学系数(SOC)的精确测量，其与玻璃的双折射相关。进而根据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。”
在实施方式中，玻璃制品的CS是大于或等于400MPa至小于或等于1200MPa，例如：大于或等于425MPa至小于或等于1150MPa，大于或等于450MPa至小于或等于1100MPa，大于或等于475MPa至小于或等于1050MPa，大于或等于500MPa至小于或等于1000MPa，大于或等于525MPa至小于或等于975MPa，大于或等于550MPa至小于或等于950MPa，大于或等于575MPa至小于或等于925MPa，大于或等于600MPa至小于或等于900MPa，大于或等于625MPa至小于或等于875MPa，大于或等于650MPa至小于或等于850MPa，大于或等于675MPa至小于或等于825MPa，大于或等于700MPa至小于或等于800MPa，大于或等于725MPa至小于或等于775MPa，大于或等于750MPa，以及前述值之间的全部范围和子范围。
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。钾DOL可以限定压缩应力尖峰的深度(DOLSP)，其中，应力分布从陡峭尖峰区域过渡到较不陡峭的深区域。深区域从尖峰底部延伸到压缩深度。玻璃制品的DOLSP可以是大于或等于5μm至小于或等于30μm，例如：大于或等于6μm至小于或等于25μm，大于或等于7μm至小于或等于20μm，大于或等于8μm至小于或等于15μm，或者大于或等于9μm至小于或等于11μm，大于或等于10μm，以及前述值之间的所有范围和子范围。
两个主表面(图4中的110、112)的压缩应力都受到储存在玻璃制品的中心区域(130)中的张力所平衡。可以采用本领域已知的散射光偏光镜(SCALP)技术来测量最大中心张力(CT)和DOC值。可以使用折射近场(RNF)方法或者SCALP来确定玻璃制品的应力分布。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确定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 for measuring a profile characteristic of a glasssample(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1Hz至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。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。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。
在实施方式中，玻璃制品可以具有大于或等于15MPa的最大CT，例如：大于或等于20MPa，大于或等于25MPa，大于或等于30MPa，大于或等于35MPa，大于或等于40MPa，大于或等于45MPa，大于或等于50MPa，大于或等于55MPa，大于或等于60MPa，大于或等于65MPa，大于或等于70MPa，大于或等于75MPa，大于或等于80MPa，大于或等于85MPa，大于或等于90MPa，大于或等于95MPa，大于或等于100MPa，大于或等于125MPa，大于或等于150MPa，大于或等于175MPa，大于或等于200MPa，大于或等于225MPa，大于或等于250MPa，大于或等于275MPa，大于或等于300MPa，大于或等于325MPa，大于或等于350MPa，或者更大。在实施方式中，玻璃制品可以具有大于或等于15MPa至小于或等于400MPa的最大CT，例如：大于或等于20MPa至小于或等于375MPa，大于或等于25MPa至小于或等于350MPa，大于或等于50MPa至小于或等于325MPa，大于或等于75MPa至小于或等于300MPa，大于或等于100MPa至小于或等于275MPa，大于或等于125MPa至小于或等于250MPa，大于或等于150MPa至小于或等于225MPa，大于或等于175MPa至小于或等于200MPa，以及前述值之间的所有范围和子范围。
本文所述的玻璃组合物的高断裂韧度值还可以实现改进的性能。采用本文所述的玻璃组合物生产的玻璃制品的易碎性限值至少部分取决于断裂韧度。出于这个原因，本文所述的玻璃组合物的高断裂韧度实现了向由其形成的玻璃制品赋予大量的储存应变能而没有变得易碎性。然后，玻璃制品中所可以包含的储存应变能的量的增加使得玻璃制品能够展现出增加的抗碎裂性，这可以通过玻璃制品的跌落性能进行观察。易碎性限值与断裂韧度之间的关系如2020年3月12日公开的题为“Glass-based Articles with ImprovedFracture Resistance(具有改进的抗碎裂性的基于玻璃的制品)”的美国专利申请公开第2020/0079689A1号所述，其全文通过引用结合入本文。易碎性限值与跌落性能之间的关系如2019年12月5日公开的题为“Glass with Improved Drop Performance(具有改进的跌落性能的玻璃)”的美国专利申请公开第2019/0369672A1号所述，其全文通过引用结合入本文。
如上文所述，采用本领域已知的散射光偏光镜(SCALP)技术来测量DOC。在本文的一些实施方式中，提供的DOC是作为玻璃制品的厚度(t)的部分。在实施方式中，玻璃制品可以具有大于或等于0.15t至小于或等于0.25t的压缩深度(DOC)，例如：大于或等于0.18t至小于或等于0.22t，或者大于或等于0.19t至小于或等于0.21t，以及前述值之间的所有范围和子范围。
可以通过将玻璃暴露于离子交换介质，从而在玻璃中形成压缩应力层。在实施方式中，离子交换介质可以是熔融硝酸盐。在实施方式中，离子交换介质可以是熔盐浴，并且可以包含KNO3、NaNO3或其组合。在实施方式中，离子交换介质包含的KNO3的量可以是小于或等于95重量％，例如：小于或等于90重量％，小于或等于85重量％，小于或等于80重量％，小于或等于75重量％，或者更少。在实施方式中，离子交换介质包含的KNO3的量可以是大于或等于75重量％，例如：大于或等于80重量％，大于或等于85重量％，大于或等于90重量％，大于或等于95重量％，或者更多。在实施方式中，离子交换介质包含的KNO3的量可以是大于或等于75重量％至小于或等于95重量％，例如：大于或等于80重量％至小于或等于90重量％，大于或等于75重量％至小于或等于85重量％，以及前述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，离子交换介质包含的NaNO3的量可以是小于或等于25重量％，例如：小于或等于20重量％，小于或等于15重量％，小于或等于10重量％，小于或等于5重量％，或者更少。在实施方式中，离子交换介质包含的NaNO3的量可以是大于或等于5重量％，例如：大于或等于10重量％，大于或等于15重量％，大于或等于20重量％，或者更多。在实施方式中，离子交换介质包含的NaNO3的量可以是大于或等于5重量％至小于或等于25重量％，例如：大于或等于10重量％至小于或等于20重量％，大于或等于15重量％至小于或等于25重量％，以及前述值之间的所有范围和子范围。应理解的是，离子交换介质可以由前述范围的任意组合来限定。在实施方式中，在离子交换介质中可以使用其他钠盐和钾盐，例如，亚硝酸钠或钾，磷酸钠或钾，或者硫酸钠或钾。在实施方式中，离子交换介质可以包含锂盐，例如LiNO3。离子交换介质可以额外地包含当对玻璃进行离子交换时通常包含的添加剂，例如硅酸。
可以通过如下方式将玻璃组合物暴露于离子交换介质：将由玻璃组合物制造的玻璃基材浸入离子交换介质的浴中，将离子交换介质喷洒到由玻璃组合物制造的玻璃基材上，或者任意其他方式将离子交换介质物理施加到由玻璃组合物制造的玻璃基材，从而形成经过离子交换的玻璃制品。根据实施方式，在暴露于玻璃组合物之后，离子交换介质的温度可以是大于或等于360℃至小于或等于500℃，例如：大于或等于370℃至小于或等于490℃，大于或等于380℃至小于或等于480℃，大于或等于390℃至小于或等于470℃，大于或等于400℃至小于或等于460℃，大于或等于410℃至小于或等于450℃，大于或等于420℃至小于或等于440℃，大于或等于430℃至小于或等于470℃，以及前述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，玻璃组合物暴露于离子交换介质可以持续大于或等于4小时至小于或等于48小时的持续时间，例如：大于或等于4小时至小于或等于24小时，大于或等于8小时至小于或等于44小时，大于或等于12小时至小于或等于40小时，大于或等于16小时至小于或等于36小时，大于或等于20小时至小于或等于32小时，大于或等于24小时至小于或等于28小时，以及前述值之间的所有范围和子范围。
可以在提供了所揭示的改善的压缩应力分布的加工条件下，在离子交换介质中进行离子交换过程，例如美国专利申请公开第2016/0102011号，其全文通过引用结合入本文。在一些实施方式中，可以对离子交换工艺进行选择从而在玻璃制品中形成抛物线应力分布，例如美国专利申请公开第2016/0102014号所述的那些应力分布，其全文通过引用结合入本文。
在进行了离子交换过程之后，应理解的是，经过离子交换的玻璃制品的表面处的组成可能不同于刚形成的玻璃基材(即，玻璃基材在其经过离子交换过程之前)的组成。这来源于刚形成的玻璃基材中的一种类型的碱金属离子(例如，Li+或Na+)分别被较大的碱金属离子(例如，Na+或K+)所替代。然而，在实施方式中，在玻璃制品的深度中心处或者靠近深度中心处的玻璃组成仍然会具有用于形成玻璃制品的刚形成的未经离子交换的玻璃基材的组成。如本文所用，玻璃制品的中心指的是玻璃制品中距离其每个表面至少为0.5t的距离的任意位置，其中，t是玻璃制品的厚度。
本文所揭示的玻璃制品可以被整合到另一制品中，例如具有显示屏的制品(或显示器制品)(例如，消费者电子件，包括移动电话、平板、电脑和导航系统等)，建筑制品，运输制品(例如，车辆、火车、飞行器、航海器等)，电器制品，或者任意需要部分透明性、耐划痕性、耐磨性或其组合的制品。结合了如本文所揭示的任意玻璃制品的示例性制品如图5A和5B所示。具体来说，图5A和5B显示消费者电子装置200，其包括：具有前表面204、背表面206和侧表面208的外壳202；(未示出的)电子组件，其至少部分位于或者完全位于外壳内并且至少包括控制器、存储器和位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻的显示器210；以及位于外壳的前表面或者在外壳的前表面上方的覆盖212，从而使其位于显示器上方。在实施方式中，覆盖212和外壳202中的至少一个的至少一部分可以包括本文所述的任意玻璃制品。
实施例
通过以下的实施例对实施方式做进一步澄清。应理解的是，这些实施例不是对上文所述实施方式的限制。
制备玻璃组合物并进行分析。分析的玻璃组合物具有下表I所列出的组分并且通过常规玻璃成形方法制备。在表I中，所有组分的单位都是摩尔％，并且根据本文所公开的方法来测量玻璃组合物的KIC断裂韧度、泊松比(ν)、杨氏模量(E)和剪切模量(G)。
表I
表I(续)
要注意的是，组成I包含少于2.5摩尔％Y2O3并且展现出0.88MPa√m的KIC断裂韧度，这是任何制备的组合物中的最低值。
从表I的组成形成基材，并且后续进行离子交换以形成实施例制品。离子交换包括将基材浸入到熔盐浴中。表II记录了盐浴组成、温度、暴露时间和样品厚度。根据本文所述方法测量经离子交换制品的最大中心张力(CT)。
表II
表2(续)
除非另有说明，否则本说明书中提供的所有组成组分、关系和比例都是摩尔％。无论是否在公开了范围之前或之后进行明确陈述，本说明书中公开的所有范围都包括被广泛公开的范围所包含的任意和全部范围与子范围。
对本领域的技术人员显而易见的是，可以对本文所述的实施方式进行各种修改和变动而不偏离要求保护的主题的精神和范围。因而，本说明书旨在涵盖本文所述的各种实施方式的修改和变化形式，只要这些修改和变化形式落在所附权利要求及其等同内容的范围之内。
Claims (40)
1.一种玻璃，其包含：
大于或等于50摩尔％至小于或等于60摩尔％SiO2；
大于或等于6摩尔％至小于或等于30摩尔％Al2O3；
大于或等于8摩尔％Li2O；以及
大于或等于2.5摩尔％Y2O3，
其中，Al2O3-Li2O-Y2O3≥2摩尔％。
2.如权利要求1所述的玻璃，其包含大于或等于9摩尔％Li2O。
3.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包含小于或等于16摩尔％Li2O。
4.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包含大于或等于4摩尔％Y2O3。
5.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包含小于或等于10摩尔％Y2O3。
6.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包含大于或等于54摩尔％至小于或等于58摩尔％SiO2。
7.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包含大于或等于24摩尔％至小于或等于28摩尔％Al2O3。
8.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其中，Al2O3-Li2O-Y2O3≥6摩尔％。
9.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其中，Al2O3-Li2O-Y2O3≤10摩尔％。
10.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其中，玻璃基本不含Na2O、CaO、MgO和ZnO。
11.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其中，玻璃基本不含除了SiO2、Al2O3、Li2O和Y2O3以外的组分。
12.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包括大于或等于0.90MPa√m的K1C。
13.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包括大于或等于0.95MPa√m的K1C。
14.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包括大于或等于0.240的泊松比。
15.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包括大于或等于96GPa的杨氏模量。
16.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包括大于或等于38GPa的剪切模量。
17.一种方法，其包括：
在熔盐浴中对基于玻璃的基材进行离子交换以形成基于玻璃的制品，
其中，基于玻璃的制品包括从基于玻璃的制品的表面延伸到压缩深度的压缩应力层以及中心张力区域，以及基于玻璃的基材包括前述权利要求中任一项所述的玻璃。
18.如权利要求17所述的方法，其中，熔盐浴包含NaNO3和KNO3。
19.如权利要求17至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，熔盐浴包含大于或等于75重量％KNO3。
20.如权利要求17至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，熔盐浴包含小于或等于95重量％KNO3。
21.如权利要求17至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，熔盐浴包含小于或等于25重量％NaNO3。
22.如权利要求17至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，熔盐浴包含大于或等于5重量％NaNO3。
23.如权利要求17至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，熔盐浴的温度大于或等于430℃至小于或等于470℃。
24.如权利要求17至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，离子交换延续大于或等于4小时至小于或等于24小时的时间段。
25.一种基于玻璃的制品，其包括：
从基于玻璃的制品的表面延伸到压缩深度的压缩应力层；
中心张力区域；以及
位于基于玻璃的制品的中心处的组成，其包含：
大于或等于50摩尔％至小于或等于60摩尔％SiO2；
大于或等于6摩尔％至小于或等于30摩尔％Al2O3；
大于或等于8摩尔％Li2O；以及
大于或等于2.5摩尔％Y2O3，
其中，
Al2O3-Li2O-Y2O3≥2摩尔％。
26.如权利要求25所述的基于玻璃的制品，其中，具有与基于玻璃的制品的中心处的组成相同的组成和微结构的玻璃包括大于或等于0.90MPa√m的K1C。
27.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，具有与基于玻璃的制品的中心处的组成相同的组成和微结构的玻璃包括大于或等于0.95MPa√m的K1C。
28.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，中心张力区域包括大于或等于15MPa的最大中心张力。
29.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，中心张力区域包括大于或等于80MPa的最大中心张力。
30.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处的组成包含大于或等于9摩尔％Li2O。
31.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处的组成包含小于或等于16摩尔％Li2O。
32.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处的组成包含大于或等于4摩尔％Y2O3。
33.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处的组成包含小于或等于10摩尔％Y2O3。
34.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处的组成包含大于或等于54摩尔％至小于或等于58摩尔％SiO2。
35.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处的组成包含大于或等于24摩尔％至小于或等于28摩尔％Al2O3。
36.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处的组成包括Al2O3-Li2O-Y2O3≥6摩尔％。
37.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处的组成包括Al2O3-Li2O-Y2O3≤10摩尔％。
38.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处的组成基本不含Na2O、CaO、MgO和ZnO。
39.如权利要求25至前述权利要求中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处的组成基本不含除了SiO2、Al2O3、Li2O和Y2O3以外的组分。
40.一种消费电子产品，其包括：
具有前表面、背表面和侧表面的外壳；
至少部分提供在外壳内的电子组件，所述电子组件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器提供在外壳的前表面处或者与外壳的前表面相邻；和
布置在显示器上方的覆盖基材，
其中，外壳和覆盖基材中的至少一个的至少一部分包括如权利要求25至前述权利要求中的任一项所述的基于玻璃的制品。
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