TW202313509A - 前驅物玻璃以及由彼製成並且具有改進的機械耐久性之透明玻璃陶瓷製品 - Google Patents
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- C03C3/093—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
一種玻璃-陶瓷製品包含60 mol%至72 mol% SiO
2；2.5 mol%至8 mol% Al
2O
3；17 mol%至26 mol% Li
2O；0.2 mol%至4 mol% ZrO
2；及0.5 mol%至2 mol% P
2O
5。玻璃-陶瓷製品中之鹼土金屬氧化物及過渡金屬氧化物之總和可為0.1 mol%至6 mol%，其中鹼土金屬氧化物為CaO、MgO、SrO、及BaO之總和並且過渡金屬氧化物為La
2O
3、Y
2O
3、Ta
2O
5、及GeO
2之總和。玻璃-陶瓷製品中之P
2O
5及ZrO
2之總和可為1 mol%至6 mol%。該玻璃-陶瓷製品可包含包括二矽酸鋰及透鋰長石之結晶相。基於結晶相之總重量，玻璃-陶瓷製品之結晶相中之二矽酸鋰及透鋰長石之總量可大於50 wt%。
Description
本申請案根據專利法主張2021年6月18日提交之美國臨時申請案第63/212,145號之優先權益，其內容為本發明之基礎並且以全文引用方式併入本文。
本說明書係關於前驅物玻璃組成物及玻璃-陶瓷製品並且尤其係關於前驅物玻璃組成物及由彼製成之可離子交換玻璃-陶瓷製品。
玻璃製品諸如玻璃蓋、玻璃背板、殼體、及其類似製品用於消費及商業電子裝置中，諸如智慧型手機、平板電腦、可攜式媒體播放器、個人電腦、及攝影機。此等可攜式裝置之行動性質使得其中包含之裝置及玻璃製品在意外掉落在硬質表面諸如地面上時尤其易損壞。另外，玻璃製品諸如玻璃蓋可包括「觸摸」功能，需要玻璃製品與包括使用者手指及/或觸控筆裝置的各種物體接觸。因此，玻璃製品必須足夠堅固以便承受意外掉落及正常接觸而不損壞，諸如刮痕。事實上，引入玻璃製品之表面中之刮痕可減少玻璃製品之強度，因為刮痕可充當導致玻璃嚴重報廢的裂紋之啟始點。
另外，當玻璃製品以玻璃蓋形式併入可攜式電子裝置中時，諸如玻璃製品之透射率的玻璃製品之光學特性可為重要考慮因素。
因此，需要相對於玻璃，具有改進之機械性質，同時亦具有類似於玻璃之光學特性的替代材料。
根據第一態樣A1，玻璃陶瓷製品可包含：大於或等於60 mol%並且小於或等於72 mol% SiO
2；大於或等於2.5 mol%並且小於或等於8 mol% Al
2O
3；大於或等於17 mol%並且小於或等於26 mol% Li
2O；大於或等於0.2 mol%並且小於或等於4 mol% ZrO
2；及大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol% P
2O
5，其中：鹼土金屬氧化物+過渡金屬氧化物大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%，其中鹼土金屬氧化物為CaO、MgO、SrO、及BaO之總和並且過渡金屬氧化物為La
2O
3、Y
2O
3、Ta
2O
5、及GeO
2之總和；P
2O
5+ZrO
2大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%；(SiO
2+Al
2O
3)/(P
2O
5+ZrO
2)大於或等於12 mol%並且小於或等於34 mol%；並且玻璃-陶瓷製品包含包括二矽酸鋰及透鋰長石之結晶相，其中基於結晶相之總重量，二矽酸鋰及透鋰長石之總量大於50 wt%。
第二態樣A2包括根據第一態樣A1之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品包含大於或等於0.5 mol%並且小於或等於4 mol% ZrO
2。
第三態樣A3包括根據第一態樣A1或第二態樣A2之玻璃-陶瓷製品，其中鹼土金屬氧化物+過渡金屬氧化物大於或等於0.1 mol%並且小於或等於5 mol%。
第四態樣A4包括根據第一至第三態樣A1-A3中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中P
2O
5+ZrO
2大於或等於2 mol%並且小於或等於5 mol%。
第五態樣A5包括根據第一至第四態樣A1-A4中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中(SiO
2+Al
2O
3)/(P
2O
5+ZrO
2)大於或等於14 mol%並且小於或等於32 mol%。
第六態樣A6包括根據第一至第五態樣A1-A5中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中Li
2O與Al
2O
3之莫耳比大於或等於2並且小於或等於12。
第七態樣A7包括根據第六態樣A6之玻璃-陶瓷製品，其中Li
2O與Al
2O
3之莫耳比大於或等於4並且小於或等於10。
第八態樣A8包括根據第一至第七態樣A1-A7中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中Li
2O與SiO
2之莫耳比大於或等於0.25並且小於或等於0.5。
第九態樣A9包括根據第八態樣A8之玻璃-陶瓷製品，其中Li
2O與SiO
2之莫耳比大於或等於0.25並且小於或等於0.4。
第十態樣A10包括根據第一至第九態樣A1-A9中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品包含大於或等於2.5 mol%並且小於或等於6 mol% Al
2O
3。
第十一態樣A11包括根據第一至第十態樣A1-A10中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品包含大於或等於18 mol%並且小於或等於24 mol% Li
2O。
第十二態樣A12包括根據第一至第十一態樣A1-A11中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品包含大於或等於0.7 mol%並且小於或等於1.75 mol% P
2O
5。
第十三態樣A13包括根據第一至第十二態樣A1-A12中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中R
2O大於或等於17 mol%並且小於或等於30 mol%並且R
2O為Li
2O、Na
2O、及K
2O之總和。
第十四態樣A14包括根據第一至第十三態樣A1-A13中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品包含：大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol% Na
2O；及大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol% K
2O。
第十五態樣A15包括根據第一至第十四態樣A1-A14中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品包含：大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% CaO；大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% MgO；大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% SrO；及大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% BaO。
第十六態樣A16包括根據第一至第十五態樣A1-A15中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品包含：大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol% La
2O
3；大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol% Y
2O
3；大於或等於0 mol%並且小於或等於3 mol% Ta
2O
5；及大於或等於0 mol%並且小於或等於2 mol% GeO
2。
第十七態樣A17包括根據第一至第十六態樣A1-A16中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品包含大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% B
2O
3。
第十八態樣A18包括根據第一至第十七態樣A1-A17中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品包含大於或等於0 mol%並且小於或等於10 mol% ZnO。
第十九態樣A19包括根據第一至第十八態樣A1-A18中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中結晶相之二矽酸鋰及透鋰長石之晶粒包含大於或等於10 nm並且小於或等於100 nm之晶粒大小。
第二十態樣A20包括根據第一至第十九態樣A1-A19中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品之結晶相進一步包含偏矽酸鋰、β-石英、方矽石、或其組合。
第二十一態樣A21包括根據第一至第二十態樣A1-A20中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中如在0.8 mm之製品厚度下量測，在400 nm至800 nm之波長範圍內，玻璃-陶瓷製品之平均透射率大於或等於50%並且小於或等於95%。
第二十二態樣A22包括根據第一至第二十一態樣A1-A21中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中如藉由人字形缺口短棒方法來量測之玻璃-陶瓷製品之K
Ic斷裂韌性大於或等於1.0 MPa·m
1/2。
第二十三態樣A23包括根據第一至第二十二態樣A1-A22中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品之彈性模數大於或等於90 GPa。
第二十四態樣A24包括根據第一至第二十三態樣A1-A23中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品在大於或等於350℃至小於或等於500℃之溫度下，在離子交換浴中化學強化大於或等於2小時至小於或等於24小時之一段時間以形成離子交換玻璃-陶瓷製品。
第二十五態樣A25包括根據第二十四態樣A24之玻璃-陶瓷製品，其中離子交換浴包含KNO
3。
第二十六態樣A26包括根據第二十五態樣A25之玻璃-陶瓷製品，其中離子交換浴進一步包含NaNO
3。
第二十七態樣A27包括根據第二十四至第二十七態樣A24-A26中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品具有大於或等於30 MPa之最大中心張力。
第二十八態樣A28包括根據第二十四至第二十七態樣A24-A27中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品具有大於或等於80 MPa之表面壓縮應力。
第二十九態樣A29包括根據第二十四至第二十八態樣A24-A28中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品具有大於或等於0.025t之壓縮深度。
第三十態樣A30包括根據第二十四至第二十九態樣A24-A29中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品具有大於或等於0.025t並且小於或等於0.28t之鈉離子穿透深度。
第三十一態樣A31包括根據第二十四至第三十態樣A24-A30中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品具有大於或等於0t並且小於或等於0.01t之鉀離子穿透深度。
根據第三十二態樣A32，玻璃組成物可包含：大於或等於60 mol%並且小於或等於72 mol% SiO
2；大於或等於2.5 mol%並且小於或等於8 mol% Al
2O
3；大於或等於2.5 mol%並且小於或等於8 mol% Al
2O
3；大於或等於1.5 mol%並且小於或等於4 mol% ZrO
2；及大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol% P
2O
5，其中：鹼土金屬氧化物+過渡金屬氧化物大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%，其中鹼土金屬氧化物為CaO、MgO、SrO、及BaO之總和並且過渡金屬氧化物為La
2O
3、Y
2O
3、Ta
2O
5、及GeO
2之總和；並且P
2O
5+ZrO
2大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%。
第三十三態樣A33包括根據第三十二態樣A32之玻璃組成物，P
2O
5+ZrO
2大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%。
第三十四態樣A34包括根據第三十二態樣A32或第三十三態樣A33之玻璃組成物，其中P
2O
5+ZrO
2大於或等於2 mol%並且小於或等於5 mol%。
第三十五態樣A35包括根據第三十二至第三十四態樣A32-A34中之任一者之玻璃組成物，其中Li
2O與Al
2O
3之莫耳比大於或等於2並且小於或等於12。
第三十六態樣A36包括根據第三十五態樣A35之玻璃組成物，其中Li
2O與Al
2O
3之莫耳比大於或等於4並且小於或等於10。
第三十七態樣A37包括根據第三十二至第三十六態樣A32-A36中之任一者之玻璃組成物，其中Li
2O與SiO
2之莫耳比大於或等於0.25並且小於或等於0.5。
第三十八態樣A38包括根據第三十七態樣A37之玻璃組成物，其中Li
2O與SiO
2之莫耳比大於或等於0.25並且小於或等於0.4。
第三十九態樣A39包括根據第三十二至第三十八態樣A32-A38中之任一者之玻璃組成物，其中玻璃組成物包含大於或等於2.5 mol%並且小於或等於6 mol% Al
2O
3。
第四十態樣A40包括根據第三十二至第三十九態樣A32-A39中之任一者之玻璃組成物，其中玻璃組成物包含大於或等於18 mol%並且小於或等於24 mol% Li
2O。
第四十一態樣A41包括根據第三十二至第四十態樣A32-A40中之任一者之玻璃組成物，其中玻璃組成物包含大於或等於0.7 mol%並且小於或等於1.75 mol% P
2O
5。
第四十二態樣A42包括根據第三十二至第四十一態樣A32-A41中之任一者之玻璃組成物，其中R
2O大於或等於17 mol%並且小於或等於30 mol%並且R
2O為Li
2O、Na
2O、及K
2O之總和。
第四十三態樣A43包括根據第三十二至第四十二態樣A32-A42中之任一者之玻璃組成物，其中玻璃組成物包含：大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% CaO；大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% MgO；大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% SrO；及大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% BaO。
第四十四態樣A44包括根據第三十二至第四十三態樣A32-A43中之任一者之玻璃組成物，其中玻璃組成物包含：大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol% La
2O
3；大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol% Y
2O
3；大於或等於0 mol%並且小於或等於3 mol% Ta
2O
5；及大於或等於0 mol%並且小於或等於2 mol% GeO
2。
第四十五態樣A45包括根據第三十二至第四十四態樣A32-A44中之任一者之玻璃組成物，其中玻璃組成物包含大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% B
2O
3。
第四十六態樣A46包括根據第三十二至第四十五態樣A32-A45中之任一者之玻璃組成物，其中玻璃組成物包含大於或等於0 mol%並且小於或等於10 mol% ZnO。
根據第四十七態樣A47，玻璃-陶瓷製品可包含：將前驅物玻璃製品在烘箱中以大於或等於1℃/min並且小於或等於10℃/min之速率加熱至成核溫度，其中前驅物玻璃製品包含前驅物玻璃組成物，該組成物包括：大於或等於60 mol%並且小於或等於72 mol% SiO
2；大於或等於2.5 mol%並且小於或等於8 mol% Al
2O
3；大於或等於17 mol%並且小於或等於26 mol% Li
2O；大於或等於0.5 mol%並且小於或等於4 mol% ZrO
2；及大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol% P
2O
5，其中：鹼土金屬氧化物+過渡金屬氧化物大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%，其中鹼土金屬氧化物為CaO、MgO、SrO、及BaO之總和並且過渡金屬氧化物為La
2O
3、Y
2O
3、Ta
2O
5、及GeO
2之總和；P
2O
5+ZrO
2大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol% ；並且(SiO
2+Al
2O
3)/(P
2O
5+ZrO
2)大於或等於12 mol%並且小於或等於34 mol%；將前驅物玻璃製品在烘箱中保持於成核溫度下大於或等於0.1小時並且小於或等於8小時之時間以便產生有核可結晶玻璃；將有核可結晶玻璃製品在烘箱中以大於或等於1℃/min並且小於或等於10℃/min之速率加熱至結晶溫度；將有核可結晶玻璃製品在烘箱中保持在結晶溫度下大於或等於0.1小時並且小於或等於8小時之一段時間以便產生玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品包含包括二矽酸鋰及透鋰長石之結晶相，其中基於結晶相之總重量，二矽酸鋰及透鋰長石之總量大於50 wt%；並且將玻璃-陶瓷製品冷卻至室溫。
第四十八態樣A48包括根據第四十七態樣A47之玻璃-陶瓷製品，其中如在0.8 mm之製品厚度下量測，在400 nm至800 nm之波長範圍內，玻璃-陶瓷製品之平均透射率大於或等於50%並且小於或等於95%。
第四十九態樣A49包括根據第四十七態樣A47或第四十八態樣A48中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中如藉由人字形缺口短棒方法來量測之玻璃-陶瓷製品之K
Ic斷裂韌性大於或等於1.0 MPa·m
1/2。
第五十態樣A50包括根據第四十七至第四十九態樣A47-A49中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品之彈性模數大於或等於90 GPa。
第五十一態樣A51包括根據第四十七至第五十態樣A47-A50中之任一者之玻璃-陶瓷製品，進一步包括在大於或等於350℃至小於或等於500℃之溫度下，在離子交換浴中將玻璃-陶瓷製品強化大於或等於2小時至小於或等於12小時之一段時間以形成離子交換玻璃-陶瓷製品。
第五十二態樣A52包括根據第五十一態樣A51之玻璃-陶瓷製品，其中離子交換浴包含KNO
3。
第五十三態樣A53包括根據第五十二態樣A52之玻璃-陶瓷製品，其中離子交換浴進一步包含NaNO
3。
第五十四態樣A54包括根據第五十一至第五十三態樣A51-A53中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品具有大於或等於30 MPa之最大中心張力。
第五十五態樣A55包括根據第五十一至第五十四態樣A51-A54中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品具有大於或等於80 MPa之表面壓縮應力。
第五十六態樣A56包括根據第五十一至第五十五態樣A51-A55中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品具有大於或等於0.025t之壓縮深度。
第五十七態樣A57包括根據第五十一至第五十六態樣A51-A56中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品具有大於或等於0.025t並且小於或等於0.28t之鈉離子穿透深度。
第五十八態樣A58包括根據第五十一至第五十七態樣A51-A57中之任一者之玻璃-陶瓷製品，其中玻璃-陶瓷製品具有大於或等於0t並且小於或等於0.01t之鉀離子穿透深度。
根據第五十九態樣A59，消費電子裝置可包含：具有前表面、後表面、及側表面之殼體；至少部分地提供於殼體內之電氣部件，電氣部件至少包括控制器、記憶體、及顯示器，顯示器提供於殼體之前表面處或附近；及第一態樣A1之玻璃-陶瓷製品，其中之至少一者安置於顯示器上並且形成該殼體之一部分。
本文所述玻璃-陶瓷製品之額外特徵及優勢在以下實施方式中闡明，並且部分地為熟習此項技術者根據說明書容易顯而易知或藉由實施本文所述之實施例，包括以下實施方式、請求項、以及附圖而認識到。
應瞭解前述一般描述及以下實施方式描述各種實施例並且意欲提供理解請求標的物之性質及特徵的概觀或構架。包含附圖以便提供各種實施例之進一步理解，並且併入本說明書並且構成其一部分。附圖示出本文所述之各種實施例，並且與說明書一起用來解釋請求標的物之原理及操作。
現在詳細地參考前驅物玻璃組成物及由彼製成的具有改進之機械耐久性之玻璃-陶瓷製品的各種實施例。根據實施例，玻璃-陶瓷製品包括大於或等於60 mol%並且小於或等於72 mol% SiO
2；大於或等於2.5 mol%並且小於或等於8 mol% Al
2O
3；大於或等於17 mol%並且小於或等於26 mol% Li
2O；大於或等於0.2 mol%並且小於或等於4 mol% ZrO
2；及大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol% P
2O
5。玻璃-陶瓷製品中之鹼土金屬氧化物及過渡金屬氧化物之總和可大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%，其中鹼土金屬氧化物為CaO、MgO、SrO、及BaO之總和並且過渡金屬氧化物為La
2O
3、Y
2O
3、Ta
2O
5、及GeO
2之總和。玻璃-陶瓷製品中之P
2O
5及ZrO
2之總和可大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%。玻璃-陶瓷製品可包含包括二矽酸鋰及透鋰長石之結晶相。基於結晶相之總重量，玻璃-陶瓷製品之結晶相中之二矽酸鋰及透鋰長石之總量可大於50 wt%。前驅物玻璃組成物之各種實施例及由彼形成離子可交換玻璃-陶瓷製品之方法在本文中具體參考附圖來提及。
範圍可在本文中表示為自「約」一個特定值，及/或至「約」另一個特定值。當表示此範圍，另一個實施例包括自一個特定值及/或至另一個特定值。類似地，當藉由使用先行詞「約」來將值表示為近似值時，應理解特定值形成另一個實施例。應進一步理解範圍中之每一者之端點在與其他端點有關，以及與其他端點無關兩者方面皆為有效的。
如本文使用之方向術語例如上、下、右、左、前、後、頂部、底部僅參考所繪製圖式來產生並且不意欲暗示絕對定向。
除非另外明確說明，否則決不希望本文闡明之任何方法被理解為要求其步驟以特定順序來執行，亦不要求任何設備特定定向。因此，當方法請求項實際上未敘述待由其步驟來遵循之順序，或任何設備請求項實際上未敘述個別部件之順序或定向，或在請求項或說明書中未另外具體陳述該等步驟限於特定順序，或未敘述設備部件之特定順序或定向時，決不希望在任何方面推斷順序或定向。此適用於任何可能非明示解釋基礎，包括：關於步驟佈置、操作流、部件順序、或部件定向的邏輯；衍生自語法組織或標點的簡單含義及說明書中描述的實施例之數目或類型。
除非上下文另有明確規定，否則如本文使用之單數形式「一(個/種)(a/an)」及「該(the)」包括複數個指示物。因此，例如，提及「一」部件包括具有兩個或兩個以上此等部件之態樣，除非上下文另外明確指示。
術語「實質上不含」，在用於描述前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之特定構成組分之濃度及/或不存在時，意謂構成組分不有意地添加至前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品。然而，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可含有少於0.1 mol%之量的微量構成組分作為污染物或混入物。
術語「0 mol%」及「不含」，在用於描述前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之特定構成組分之濃度及/或不存在時，意謂構成組分不存在於前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中。
除非另外規定，否則在本文所述前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品的實施例中，構成組分(例如，SiO
2、Al
2O
3、及其類似組分)之濃度基於氧化物的莫耳百分比(mol%)來規定。
如本文使用之術語「斷裂韌性(K
1C)」表示玻璃組成物抵抗斷裂之能力。斷裂韌性對於非強化玻璃製品來量測，諸如在玻璃製品之離子交換(ion exchange；IOX)處理之前，量測K
1C值，由此表示IOX之前的玻璃基材之特徵。本文所述斷裂韌性測試方法不適合於暴露於IOX處理的玻璃。但是，如本文描述對於IOX處理之前之同一玻璃(例如，玻璃基板)來執行之斷裂韌性量測與IOX處理之後之斷裂韌性相關，並且因此按照原樣來使用。用於量測K
1C值之人字形缺口短棒(chevron notched short bar；CNSB)方法揭示於Reddy, K.P.R.等人「Fracture Toughness Measurement of Glass and Ceramic Materials Using Chevron-Notched Specimens,」 J. Am. Ceram. Soc., 71 [6], C-310-C-313 (1988)中，除了Y*m使用Bubsey, R.T.等人「Closed-Form Expressions for Crack-Mouth Displacement and Stress Intensity Factors for Chevron-Notched Short Bar and Short Rod Specimens Based on Experimental Compliance Measurements,」 NASA Technical Memorandum 83796, 第1-30頁(1992年10月)之方程5來計算以外。用於量測K
1C值之雙重扭轉方法及夾具描述於Shyam, A. 及Lara-Curzio, E., 「The double-torsion testing technique for determination of fracture toughness and slow crack growth of materials: A review,」 J. Mater. Sci., 41, 第4093-4104頁, (2006)中。雙重扭轉量測方法通常產生稍微高於人字形缺口短棒方法的K
1C值。除非另外規定，否則所有斷裂韌性值藉由人字形缺口短棒(CNSB)方法來量測。
透光率資料(總透射率及漫射透射率)使用由PerkinElmer Inc. (Waltham, Massachusetts USA)製造之Lambda 950 UV/Vis分光光度計來量測。Lambda 950設備裝配有150 mm積分球。資料使用開束基線及Spectralon
®參考反射盤來收集。對於總透射率(總Tx)，將樣品固定於積分球進入點處。對於漫射透射率(漫射Tx)，將球體出口孔上方之Spectralon
®參考反射盤移除以便允許同軸光退出球體並且進入光阱。在沒有樣品的情況下，進行漫射部分之零點偏移量測以便確定光阱之效率。為了校正漫射透射率量測，使用以下方程，將零點偏移影響自樣品量測結果中減去：漫射Tx = 漫射
量測- (零點偏移 *(總Tx/100))。所有波長之散射比率量測為：(%漫射Tx / %總Tx)。
如本文使用之術語「平均透射率」係指在給定波長範圍內產生之透射率量測之平均值，其中各整數波長相等地加權。在本文所述實施例中，「平均透射率」在400 nm至800 nm波長範圍內(包含端點)報道。
術語「透明」在用於描述由本文描述之前驅物玻璃組合物形成之玻璃-陶瓷製品時，意謂在0.8 mm之製品厚度下、在400 nm至800 nm之波長範圍內(包含端點)、在光垂直入射下量測時，玻璃-陶瓷製品具有大於或等於85%之平均透射率。
術語「透明霧度」在用於描述由本文描述之前驅物玻璃組合物形成之玻璃-陶瓷製品時，意謂在0.8 mm之製品厚度下、在400 nm至800 nm之波長範圍內(包含端點)、在光垂直入射下量測時，玻璃-陶瓷製品具有大於或等於50%並且小於85%之平均透射率。
術語「半透明」在用於描述由本文描述之前驅物玻璃組合物形成之玻璃-陶瓷製品時，意謂在0.8 mm之製品厚度下、在400 nm至800 nm之波長範圍內(包含端點)、在光垂直入射下量測時，玻璃-陶瓷製品具有大於或等於20%並且小於50%之平均透射率。
術語「不透明」在用於描述由本文描述之前驅物玻璃組合物形成之玻璃-陶瓷製品時，意謂在0.8 mm之製品厚度下、在400 nm至800 nm之波長範圍內(包含端點)、在光垂直入射下量測時，玻璃-陶瓷製品具有小於20%之平均透射率。
如本文使用之術語「熔點」係指前驅物玻璃組成物之黏度為200泊的溫度。
如本文使用之術語「軟化點」係指前驅物玻璃組成物之黏度為1x10
7.6泊的溫度。軟化點根據平行板黏度方法來量測，該方法量測隨著溫度而變化的10
7至10
9泊之無機玻璃之黏度，類似於ASTM C1351M。
如本文使用之術語「液相黏度」係指在去玻璃化開始時(亦即，在如用根據ASTM C829-81之梯度爐方法來確定之液相溫度下)的前驅物玻璃組成物之黏度。
如本文使用之術語「液相溫度」係指如用根據ASTM C829-81之梯度爐方法來確定的前驅物玻璃組成物開始去玻璃化之溫度。
如本文描述之玻璃-陶瓷製品之彈性模數(亦被稱為楊氏模數)以吉帕斯卡(gigapascal；GPa)單位來提供並且根據ASTM C623來量測。
如本文描述之玻璃-陶瓷製品之剪切模數以吉帕斯卡(GPa)單位來提供並且根據ASTM C623來量測。
如本文描述之泊松比率根據ASTM C623來量測。
如本文描述之術語「線性熱膨脹係數」及「CTE」在25℃至300℃之溫度範圍內、根據ASTM E228-85來量測並且按照「x 10
-7/℃」來表示。
表面壓縮應力用表面應力計(surface stress meter；FSM)來量測，諸如商購儀器諸如藉由Orihara Industrial Co., Ltd. (Japan)來製造之FSM-6000。表面應力量測依賴於與玻璃-陶瓷製品之雙折射率相關的應力光學係數(stress optical coefficient；SOC)之量測。進而，SOC根據題為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」之ASTM標準C770-16中描述的程序C(玻璃盤方法)來量測，其內容以全文引用方式併入本文。壓縮深度(Depth of compression；DOC)使用FSM聯合在此項技術中已知之散射光偏光鏡(scatter light polariscope；SCALP)技術來量測。FSM量測鉀離子交換之壓縮深度並且SCALP量測鈉離子交換之壓縮深度。最大中心張力(central tension；CT)值使用在此項技術中已知之SCALP技術來量測。除非另外指示，否則在本文中對於中心張力(CT)報道之值係指最大中心張力。
術語「壓縮深度」及「DOC」係指壓縮應力轉變為拉伸應力的玻璃-陶瓷製品中之位置。
如本文使用之術語「離子交換之後的鈉離子穿透深度」係指玻璃-陶瓷製品內之深度(亦即，自玻璃-陶瓷製品表面至其內部區域之距離)，在該深度處藉由離子交換過程來引入之鈉離子擴散至玻璃-陶瓷製品中的鈉離子濃度達到最小值之位置處，如藉由輝光放電—光發射光譜學(Glow Discharge — Optical Emission Spectroscopy；GD-OES)來確定。
如本文使用之術語「離子交換之後的鉀離子穿透深度」係指玻璃-陶瓷製品內之深度(亦即，自玻璃-陶瓷製品表面至其內部區域之距離)，在該深度處藉由離子交換過程來引入之鉀離子擴散至玻璃-陶瓷製品中的鉀離子濃度達到最小值之位置處，如藉由GD-OES來確定。
如本文使用之術語「晶粒大小」係指如使用如M.N. Rahaman, 「Ceramic Processing,」 CRC Press, 2007, 第107頁所描述之掃描電子顯微術來量測的晶粒之最大尺寸的平均大小。
如本文使用之術語「縱橫比」係指如使用如M.N. Rahaman, 「Ceramic Processing,」 CRC Press, 2007, 第107頁)所描述之掃描電子顯微術來量測的晶粒中的最大尺寸及與其正交之最小尺寸之平均比率。
使用如本文描述之掃描電子顯微術(scanning electron microscopy；SEM)，使用ZEISS GeminiSEM 500掃描電子顯微鏡以4.7 mm之工作距離(working distance；WD)、3.00之電子高壓(electron high tension；EHT)、及高真空模式來獲得電子繞射影像。
如本文使用之術語「前驅物玻璃組成物」係指在熱處理後形成前驅物玻璃製品或玻璃-陶瓷製品的玻璃組成物。
如本文使用之術語「前驅物玻璃製品」係指含有一或多種成核劑之玻璃製品，該等成核劑在熱處理後導致結晶相成核。
如本文使用之術語「玻璃-陶瓷製品」係指對由前驅物玻璃組成物形成之玻璃製品熱處理以便誘導結晶相成核所形成的製品。在實施例中，玻璃-陶瓷製品具有約1%至約99%結晶度。
為了便於閱讀，術語「前驅物玻璃組成物」在整個實施方式中提及。然而，應瞭解本文所述玻璃-陶瓷製品藉由對由前驅物玻璃組成物形成之前驅物玻璃製品熱處理來產生。
由於存在阻礙裂紋增長之結晶顆粒，及玻璃-陶瓷製品之相對較高彈性模數，相對於由玻璃形成之製品，玻璃-陶瓷製品通常具有改進之斷裂韌性。然而，由於玻璃-陶瓷製品內在的微觀結構，可能難以達成所需透明性。另外，存在於前驅物玻璃組成物中之鹼金屬氧化物可包含於熱處理之後的結晶相中並且不可用於離子交換。
本文揭示減輕前述問題的前驅物玻璃組成物及由彼製成的玻璃-陶瓷製品。具體而言，本文所述之前驅物玻璃組成物包含相對較高濃度之Li
2O、Al
2O
3、K
2O、P
2O
5、及ZrO
2，從而產生透明或透明霧度，含有二矽酸鋰及透鋰長石之玻璃-陶瓷製品具有存在於剩餘玻璃相中的相對較高量之Li
2O。因此，剩餘玻璃相可容易離子交換。另外，二矽酸鋰及透鋰長石奈米晶體具有聯鎖微觀結構，其可有助於改進玻璃-陶瓷製品之斷裂韌性。「聯鎖微觀結構」意謂彼此接合及交織在一起的狹長及隨機定向奈米晶體。此聯鎖結構產生阻礙裂紋傳播的彎曲路徑。與由單獨玻璃形成之製品相比，Al
2O
3含量以及相對較大量之二矽酸鋰及透鋰長石(例如，基於結晶相之總重量，大於50 wt%)可產生相對較高彈性模數。另外，本文所述之前驅物玻璃組成物包含鹼土金屬氧化物(亦即，CaO、MgO、SrO、BaO)及/或過渡金屬氧化物(亦即，La
2O
3、Y
2O
3、Ta
2O
5、及GeO
2)，其可基本上分配至剩餘玻璃中並且可產生具有相對較高最大中心張力之玻璃-陶瓷製品。
本文所述前驅物玻璃組成物及玻璃-陶瓷製品可描述為鋰鋁矽酸鹽前驅物玻璃組成物及玻璃-陶瓷製品並且包含SiO
2、Al
2O
3、及Li
2O。除了SiO
2、Al
2O
3、及Li
2O以外，本文所述前驅物玻璃組成物及玻璃-陶瓷製品進一步包括ZrO
2及P
2O
5以便達成包括所需二矽酸鋰及透鋰長石相之結晶相。本文所述前驅物玻璃組成物及玻璃-陶瓷製品進一步包括鹼土金屬氧化物(亦即，CaO、MgO、SrO、及BaO)及/或過渡金屬氧化物(亦即，La
2O
3、Y
2O
3、Ta
2O
5、及GeO
2)以便增加所得玻璃-陶瓷製品之最大中心張力。
SiO
2為本文所述之前驅物玻璃組成物中之主要玻璃成形劑並且可用於使玻璃-陶瓷製品之網路結構穩定。前驅物玻璃組成物中之SiO
2之濃度應足夠高(例如，大於或等於60 mol%)以便在前驅物玻璃組成物經受熱處理來將前驅物玻璃組成物轉化成玻璃-陶瓷製品時，形成包括二矽酸鋰及透鋰長石之結晶相。SiO
2之濃度可受到限制(例如，小於或等於72 mol%)以便控制前驅物玻璃組成物之熔點，因為純SiO
2或高SiO
2玻璃之熔融溫度不合意地較高。因此，限制SiO
2之濃度可有助於改進所得玻璃-陶瓷製品之可熔性及可成形性。
因此，在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於60 mol%並且小於或等於72 mol% SiO
2。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之SiO
2之濃度可大於或等於60 mol%、大於或等於64 mol%、或甚至大於或等於66 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之SiO
2之濃度可小於或等於72 mol%或甚至小於或等於70 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之SiO
2之濃度可大於或等於60 mol%並且小於或等於72 mol%、大於或等於60 mol%並且小於或等於70 mol%、大於或等於64 mol%並且小於或等於72 mol%、大於或等於64 mol%並且小於或等於70 mol%、大於或等於66 mol%並且小於或等於72 mol%、或甚至大於或等於66 mol%並且小於或等於70 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
Al
2O
3為透鋰長石之構成成分並且包含於本文所述之前驅物玻璃組成物中以便達成此結晶相。如同SiO
2，Al
2O
3亦可穩定玻璃網路並且另外向所得玻璃-陶瓷製品提供改進之機械性質及化學耐久性。Al
2O
3之濃度亦可定製以便控制前驅物玻璃組成物之黏度。然而，若Al
2O
3之濃度太高，則熔體之黏度可增加並且二矽酸鋰奈米晶體之分率可減少至不可形成聯鎖結構的程度。Al
2O
3之濃度應足夠高(例如，大於或等於2.5 mol%)以使得所得玻璃-陶瓷製品具有二矽酸鋰並且具有所需斷裂韌性(例如，大於或等於1.0 MPa·m
1/2)。然而，若Al
2O
3之濃度太高(例如，大於8 mol%)，則熔體之黏度可增加，由此減少所得玻璃-陶瓷製品之可成形性，並且二矽酸鋰奈米晶體之分率可減少。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於2.5 mol%並且小於或等於8 mol% Al
2O
3。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於2.5 mol%並且小於或等於6 mol% Al
2O
3。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Al
2O
3之濃度可大於或等於2.5 mol%、大於或等於3 mol%、或甚至大於或等於3.5 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Al
2O
3之濃度可小於或等於8 mol%、小於或等於6 mol%、或甚至小於或等於4.5 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Al
2O
3之濃度可大於或等於2.5 mol%並且小於或等於8 mol%、大於或等於2.5 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於2.5 mol%並且小於或等於4.5 mol%、大於或等於3 mol%並且小於或等於8 mol%、大於或等於3 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於3 mol%並且小於或等於4.5 mol%、大於或等於3.5 mol%並且小於或等於8 mol%、大於或等於3.5 mol%並且小於或等於6 mol%、或甚至大於或等於3.5 mol%並且小於或等於4.5 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
Li
2O為二矽酸鋰及透鋰長石中之構成成分並且包含於本文所述之前驅物玻璃組成物中以便達成此等所需相。Li
2O亦有助於所得玻璃-陶瓷製品之離子可交換性。Li
2O減少前驅物玻璃組成物之軟化點，由此增加所得玻璃-陶瓷製品之可成形性。Li
2O之濃度應足夠高(例如，大於或等於17 mol%以使得基於結晶相之總重量，所得玻璃-陶瓷製品具有大於或等於50 wt%之量的二矽酸鋰及透鋰長石。然而，若Li
2O之濃度太高(例如，大於26 mol%)，則熔體之黏度可不合意地增加，由此減少所得前驅物玻璃及玻璃-陶瓷製品之可成形性。
因此，在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於17 mol%並且小於或等於26 mol% Li
2O。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於18 mol%並且小於或等於24 mol% Li
2O。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O之濃度可大於或等於17 mol%、大於或等於18 mol%、或甚至大於或等於20 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O之濃度可小於或等於26 mol%、小於或等於24 mol%、或甚至小於或等於22 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O之濃度可大於或等於17 mol%並且小於或等於26 mol%、大於或等於17 mol%並且小於或等於24 mol%、大於或等於17 mol%並且小於或等於22 mol%、大於或等於18 mol%並且小於或等於26 mol%、大於或等於18 mol%並且小於或等於24 mol%、大於或等於18 mol%並且小於或等於22 mol%、大於或等於20 mol%並且小於或等於26 mol%、大於或等於20 mol%並且小於或等於24 mol%、或甚至大於或等於20 mol%並且小於或等於22 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O之濃度與前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Al
2O
3之濃度(亦即，Li
2O(mol%)與Al
2O
3(mol%))的莫耳比可大於或等於2並且小於或等於12以便達成包括所需二矽酸鋰及透鋰長石之結晶相。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O與Al
2O
3之莫耳比可大於或等於4並且小於或等於10。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O與Al
2O
3之莫耳比可大於或等於2或甚至大於或等於4。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O與Al
2O
3之莫耳比可小於或等於12、小於或等於10、或甚至小於或等於8。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O與Al
2O
3之莫耳比可大於或等於2並且小於或等於12、大於或等於2並且小於或等於10、大於或等於2並且小於或等於8、大於或等於4並且小於或等於12、大於或等於4並且小於或等於10、或甚至大於或等於4並且小於或等於8、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O之濃度與前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之SiO
2之濃度(亦即，Li
2O(mol%)與SiO
2(mol%))的莫耳比可大於或等於0.25並且小於或等於0.5以便達成包括所需二矽酸鋰及透鋰長石之結晶相。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O與SiO
2之莫耳比可大於或等於0.25並且小於或等於0.4。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O與SiO
2之莫耳比可大於或等於0.25或甚至大於或等於0.3。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O與SiO
2之莫耳比可小於或等於0.5、小於或等於0.4、或甚至小於或等於0.35。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O與SiO
2之莫耳比可大於或等於0.25並且小於或等於0.5、大於或等於0.25並且小於或等於0.4、大於或等於0.25並且小於或等於0.35、大於或等於0.3並且小於或等於0.5、大於或等於0.3並且小於或等於0.4、或甚至大於或等於0.3並且小於或等於0.35、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
本文所述前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可進一步包含除了Li
2O以外的鹼金屬氧化物，諸如Na
2O及/或K
2O。除了有助於所得玻璃-陶瓷製品之離子可交換性以外，Na
2O減少所得玻璃-陶瓷製品之熔點並且改進可成形性。在實施例中，前驅物玻璃組成物可及所得玻璃-陶瓷製品包含大於或0 mol%並且小於或等於6 mol% Na
2O。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Na
2O之濃度可大於或等於0 mol%或甚至大於或等於1 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Na
2O之濃度可小於或等於6 mol%、小於或等於5 mol%、小於或等於4 mol%、或甚至小於或等於3 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Na
2O之濃度可大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於4 mol%、或甚至大於或等於1 mol%並且小於或等於3 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含Na
2O。
K
2O促進離子交換、增加壓縮深度並且減少熔點以便改進所得玻璃-陶瓷製品之可成形性。然而，添加K
2O可導致表面壓縮應力及熔點太低。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或0 mol%並且小於或等於6 mol% K
2O。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之K
2O之濃度可大於或等於0 mol%或甚至大於或等於1 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之K
2O之濃度可小於或等於6 mol%、小於或等於5 mol%、小於或等於4 mol%、或甚至小於或等於3 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之K
2O之濃度可大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於4 mol%、或甚至大於或等於1 mol%並且小於或等於3 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含K
2O。
如本文使用，R
2O為存在於前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Li
2O、Na
2O、及K
2O之總和(以mol%為單位)(亦即，R
2O = Li
2O (mol%) + Na
2O (mol%) + K
2O (mol%))。鹼金屬氧化物，諸如Li
2O、Na
2O、及K
2O，有助於降低前驅物玻璃組成物之軟化點及模製溫度，由此抵消由於前驅物玻璃組成物中之較高量之SiO
2而導致的前驅物玻璃組成物之軟化點及模製溫度之增加。軟化點及模製溫度之減少可藉由在前驅物玻璃組成物中包括鹼金屬氧化物之組合(例如，兩種或兩種以上鹼金屬氧化物)來進一步降低，被稱為「混合鹼金屬效應」之現象。然而，發現若鹼金屬氧化物之量太高，則前驅物玻璃組成物之平均熱膨脹係數增加至大於100 x 10
-7/℃，其可為不當的。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之R
2O之濃度可大於或等於17 mol%並且小於或等於30 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之R
2O之濃度可大於或等於17 mol%、大於或等於19 mol%、或甚至大於或等於21 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之R
2O之濃度可小於或等於30 mol%、小於或等於27 mol%、或甚至小於或等於25 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之R
2O之濃度可大於或等於17 mol%並且小於或等於30 mol%、大於或等於17 mol%並且小於或等於27 mol%、大於或等於17 mol%並且小於或等於25 mol%、大於或等於19 mol%並且小於或等於30 mol%、大於或等於19 mol%並且小於或等於27 mol%、大於或等於19 mol%並且小於或等於25 mol%、大於或等於21 mol%並且小於或等於30 mol%、大於或等於21 mol%並且小於或等於27 mol%、或甚至大於或等於21 mol%並且小於或等於25 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
本文所述前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品進一步包括ZrO
2。ZrO
2可有助於減少透鋰長石晶粒大小，此對於形成透明或透明霧度玻璃-陶瓷製品而言可為至關重要的。如同SiO
2及Al
2O
3，ZrO
2可充當網路成形劑，由此藉由在形成期間減少反玻璃化及減少液相溫度來改進玻璃之穩定性。添加ZrO
2亦可改進所得玻璃-陶瓷製品之化學耐久性。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0.2 mol%並且小於或等於4 mol% ZrO
2。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0.5 mol%並且小於或等於4 mol% ZrO
2。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於1.5 mol%並且小於或等於4 mol% ZrO
2。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之ZrO
2之濃度可大於或等於0.2 mol%、大於或等於0.5 mol%、大於或等於1 mol%、或甚至大於或等於1.5 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之ZrO
2之濃度可小於或等於4 mol%或甚至小於或等於3.5 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之ZrO
2之濃度可大於或等於0.2 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於3.5 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於3.5 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於3.5 mol%、大於或等於1.5 mol%並且小於或等於4 mol%、或甚至大於或等於1.5 mol%並且小於或等於3.5 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
本文所述前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品進一步包括P
2O
5。P
2O
5充當在玻璃中產生結晶相之整體成核的成核劑，由此將玻璃轉化成玻璃-陶瓷製品。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol% P
2O
5。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0.7 mol%並且小於或等於1.75 mol% P
2O
5。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之P
2O
5之濃度可大於或等於0.5 mol%、大於或等於0.7 mol%、或甚至大於或等於0.9 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之P
2O
5之濃度可小於或等於2 mol%、小於或等於1.75 mol%、小於或等於1.5 mol%、或甚至小於或等於1.25 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之P
2O
5之濃度可大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於1.75 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於1.5 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於1.25 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於1.75 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於1.5 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於1.25 mol%、大於或等於0.9 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.9 mol%並且小於或等於1.75 mol%、大於或等於0.9 mol%並且小於或等於1.5 mol%、或甚至大於或等於0.9 mol%並且小於或等於1.25 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之P
2O
5及ZrO
2之總和(以mol%為單位)(亦即，P
2O
5(mol%) + ZrO
2(mol%))應足夠高(例如，大於或等於1 mol%)以便在玻璃中產生結晶相之整體成核，由此將玻璃轉化成玻璃-陶瓷製品。P
2O
5及ZrO
2之總和可受到限制(例如，小於或等於6 mol%)以便產生透明或透明霧度玻璃-陶瓷製品。因此，在實施例中，P
2O
5及ZrO
2之總和可大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之P
2O
5+ZrO
2可大於或等於2 mol%並且小於或等於5 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之P
2O
5+ZrO
2可大於或等於1 mol%或甚至大於或等於2 mol%。在實施例中前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之P
2O
5+ZrO
2可小於或等於6 mol%、小於或等於5 mol%、或甚至小於或等於4 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之P
2O
5+ZrO
2可大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於5 mol%、或甚至大於或等於2 mol%並且小於或等於4 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中的SiO
2及Al
2O
3之總和(以mol%為單位)(亦即，SiO
2(mol%) + Al
2O
3(mol%))與P
2O
5及ZrO
2之總和(以mol%為單位)(亦即，P
2O
5(mol%) + ZrO
2(mol%))的莫耳比，表示為(SiO
2(mol%) + Al
2O
3(mol%))/ (P
2O
5(mol%) + ZrO
2(mol%))，可大於或等於12 mol%並且小於或等於34 mol%以便確保形成所需二矽酸鋰及透鋰長石相。雖然不希望受理論束縛，但是咸信前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中大於34 mol%之(SiO
2(mol%) + Al
2O
3(mol%))/ (P
2O
5(mol%) + ZrO
2(mol%))可導致形成其他結晶相，諸如石英相。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之(SiO
2(mol%) + Al
2O
3(mol%))/ (P
2O
5(mol%) + ZrO
2(mol%))可大於或等於14 mol%並且小於或等於32 mol%，在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之(SiO
2(mol%) + Al
2O
3(mol%))/ (P
2O
5(mol%) + ZrO
2(mol%))可大於或等於12 mol%、大於或等於14 mol%、大於或等於16 mol%、大於或等於18 mol%、或甚至大於或等於20 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之(SiO
2(mol%) + Al
2O
3(mol%))/ (P
2O
5(mol%) + ZrO
2(mol%))可小於或等於34 mol%、小於或等於32 mol%、小於或等於30 mol%、或甚至小於或等於28 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之(SiO
2(mol%) + Al
2O
3(mol%))/ (P
2O
5(mol%) + ZrO
2(mol%))可大於或等於12 mol%並且小於或等於34 mol%、大於或等於12 mol%並且小於或等於32 mol%、大於或等於12 mol%並且小於或等於30 mol%、大於或等於12 mol%並且小於或等於28 mol%、大於或等於14 mol%並且小於或等於34 mol%、大於或等於14 mol%並且小於或等於32 mol%、大於或等於14 mol%並且小於或等於30 mol%、大於或等於14 mol%並且小於或等於28 mol%、大於或等於16 mol%並且小於或等於34 mol%、大於或等於16 mol%並且小於或等於32 mol%、大於或等於16 mol%並且小於或等於30 mol%、大於或等於16 mol%並且小於或等於28 mol%、大於或等於18 mol%並且小於或等於34 mol%、大於或等於18 mol%並且小於或等於32 mol%、大於或等於18 mol%並且小於或等於30 mol%、大於或等於18 mol%並且小於或等於28 mol%、大於或等於20 mol%並且小於或等於34 mol%、大於或等於20 mol%並且小於或等於32 mol%、大於或等於20 mol%並且小於或等於30 mol%、或甚至大於或等於20 mol%並且小於或等於28 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
本文所述前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品進一步包括鹼土金屬氧化物及/或過渡金屬氧化物。鹼土金屬氧化物及過渡金屬氧化物可在結晶期間基本上分配至剩餘玻璃相中，導致填充玻璃網路。雖然由於存在鹼土金屬氧化物及/或過渡金屬氧化物而導致玻璃網路更高度填充，進而導致離子交換期間之鹼金屬擴散性可減緩，但是與具有更少填充之玻璃網路相比，離子交換至該玻璃網路中產生每個離子之相對更大應力。更大應力導致所得玻璃-陶瓷製品之最大中心張力增加。因此，在前驅物玻璃組成物中包括鹼土金屬氧化物及/或過渡金屬氧化物可增加所得玻璃-陶瓷製品之最大中心張力。
「鹼土金屬氧化物」為存在於前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之CaO、MgO、SrO、及BaO之總和(以mol%為單位)(亦即，鹼土金屬氧化物=CaO (mol%) + MgO (mol%) + SrO (mol%) + BaO (mol%))。「過渡金屬氧化物」為存在於前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之La
2O
3、Y
2O
3、Ta
2O
5、及GeO
2之總和(以mol%為單位)(亦即，過渡金屬氧化物=La
2O
3(mol%) + Y
2O
3(mol%) + Ta
2O
5(mol%) + GeO
2(mol%))。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之鹼土金屬氧化物及過渡金屬氧化物之總和(以mol%為單位)(亦即，鹼土金屬氧化物(mol%)+過渡金屬氧化物(mol%))可大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之鹼土金屬氧化物及過渡金屬氧化物之總和可大於或等於0.1 mol%並且小於或等於5 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之鹼土金屬氧化物及過渡金屬氧化物之總和可大於或等於0.1 mol%、大於或等於0.2 mol%、大於或等於0.5 mol%、大於或等於0.7 mol%、或甚至大於或等於1 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之鹼土金屬氧化物及過渡金屬氧化物之總和可小於或等於6 mol%、小於或等於5 mol%、小於或等於4 mol%、小於或等於3 mol%、或甚至小於或等於2 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之鹼土金屬氧化物及過渡金屬氧化物之總和可大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於3 mol%、或甚至大於或等於1 mol%並且小於或等於2 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% CaO。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之CaO之濃度可大於或等於0 mol%、大於或等於1 mol%、或甚至大於或等於2 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之CaO之濃度可小於或等於8 mol%、小於或等於7 mol%、小於或等於6 mol%、小於或等於5 mol%、或甚至小於或等於4 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之CaO之濃度可大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於7 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於8 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於7 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於8 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於7 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於5 mol%、或甚至大於或等於2 mol%並且小於或等於4 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含CaO。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0 mol%及小於或等於8 mol% MgO。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之MgO之濃度可大於或等於0 mol%、大於或等於1 mol%、或甚至大於或等於2 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之MgO之濃度可小於或等於8 mol%、小於或等於7 mol%、小於或等於6 mol%、小於或等於5 mol%、或甚至小於或等於4 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之MgO之濃度可大於或等於0 mol%及小於或等於8 mol%、大於或等於0 mol%及小於或等於7 mol%、大於或等於0 mol%及小於或等於6 mol%、大於或等於0 mol%及小於或等於5 mol%、大於或等於0 mol%及小於或等於4 mol%、大於或等於1 mol%及小於或等於8 mol%、大於或等於1 mol%及小於或等於7 mol%、大於或等於1 mol%及小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%及小於或等於5 mol%、大於或等於1 mol%及小於或等於4 mol%、大於或等於2 mol%及小於或等於8 mol%、大於或等於2 mol%及小於或等於7 mol%、大於或等於2 mol%及小於或等於6 mol%、大於或等於2 mol%及小於或等於5 mol%、或甚至大於或等於2 mol%及小於或等於4 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含MgO。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0 mol%及小於或等於8 mol% SrO。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之SrO之濃度可大於或等於0 mol%、大於或等於1 mol%、或甚至大於或等於2 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之SrO之濃度可小於或等於8 mol%、小於或等於7 mol%、小於或等於6 mol%、小於或等於5 mol%、或甚至小於或等於4 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之SrO之濃度可大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於7 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於8 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於7 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於8 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於7 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於5 mol%、或甚至大於或等於2 mol%並且小於或等於4 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含SrO。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0 mol%及小於或等於8 mol% BaO。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之BaO之濃度可大於或等於0 mol%、大於或等於1 mol%、或甚至大於或等於2 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之BaO之濃度可小於或等於8 mol%、小於或等於7 mol%、小於或等於6 mol%、小於或等於5 mol%、或甚至小於或等於4 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之BaO之濃度可大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於7 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於8 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於7 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於8 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於7 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於2 mol%並且小於或等於5 mol%、或甚至大於或等於2 mol%並且小於或等於4 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含BaO。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之鹼土金屬氧化物之濃度可大於或等於0 mol%、大於或等於0.1 mol%、大於或等於0.2 mol%、大於或等於0.5 mol%、大於或等於0.7 mol%、或甚至大於或等於1 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之鹼土金屬氧化物之濃度可小於或等於10 mol%、小於或等於6 mol%、小於或等於4 mol%、小於或等於3 mol%、或甚至小於或等於2 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之鹼土金屬氧化物之濃度可大於或等於0 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於3 mol%、或甚至大於或等於1 mol%並且小於或等於2 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含鹼土金屬氧化物。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0 mol%及小於或等於4 mol% La
2O
3。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之La
2O
3之濃度可大於或等於0 mol%、大於或等於0.1 mol%、大於或等於0.2 mol%、或甚至大於或等於0.5 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之La
2O
3之濃度可小於或等於4 mol%、小於或等於3 mol%、小於或等於2 mol%、或甚至小於或等於1 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之La
2O
3之濃度可大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於1 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於1 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於1 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol%、或甚至大於或等於0.5 mol%並且小於或等於1 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含La
2O
3。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0 mol%及小於或等於6 mol% Y
2O
3。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Y
2O
3之濃度可大於或等於0 mol%、大於或等於0.1 mol%、大於或等於0.5 mol%、或甚至大於或等於1 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Y
2O
3之濃度可小於或等於6 mol%、小於或等於5 mol%、小於或等於4 mol%、小於或等於3 mol%、或甚至小於或等於2 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Y
2O
3之濃度可大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於5 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於3 mol%、或甚至大於或等於1 mol%並且小於或等於2 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含Y
2O
3。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0 mol%及小於或等於3 mol% Ta
2O
5。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Ta
2O
5之濃度可大於或等於0 mol%、大於或等於0.1 mol%、大於或等於0.2 mol%、或甚至大於或等於0.5 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Ta
2O
5之濃度可小於或等於3 mol%、小於或等於2 mol%、或甚至小於或等於1 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之Ta
2O
5之濃度可大於或等於0 mol%及小於或等於3 mol%、大於或等於0 mol%及小於或等於2 mol%、大於或等於0 mol%及小於或等於1 mol%、大於或等於0.1 mol%及小於或等於3 mol%、大於或等於0.1 mol%及小於或等於2 mol%、大於或等於0.1 mol%及小於或等於1 mol%、大於或等於0.2 mol%及小於或等於3 mol%、大於或等於0.2 mol%及小於或等於2 mol%、大於或等於0.2 mol%及小於或等於1 mol%、大於或等於0.5 mol%及小於或等於3 mol%、大於或等於0.5 mol%及小於或等於2 mol%、或甚至大於或等於0.5 mol%及小於或等於1 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含Ta
2O
5。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0 mol%並且小於或等於2 mol% GeO
2。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之GeO
2之濃度可大於或等於0 mol%、大於或等於0.1 mol%、大於或等於0.2 mol%、或甚至大於或等於0.5 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之GeO
2之濃度可小於或等於2 mol%或甚至小於或等於1 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之GeO
2之濃度可大於或等於0 mol%及小於或等於2 mol%、大於或等於0 mol%及小於或等於1 mol%、大於或等於0.1 mol%及小於或等於2 mol%、大於或等於0.1 mol%及小於或等於1 mol%、大於或等於0.2 mol%及小於或等於2 mol%、大於或等於0.2 mol%及小於或等於1 mol%、大於或等於0.5 mol%及小於或等於2 mol%、或甚至大於或等於0.5 mol%及小於或等於1 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含GeO
2。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之過渡金屬氧化物之濃度可大於或等於0 mol%、大於或等於0.1 mol%、大於或等於0.2 mol%、大於或等於0.5 mol%、大於或等於0.7 mol%、或甚至大於或等於1 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之過渡金屬氧化物之濃度可小於或等於10 mol%、小於或等於6 mol%、小於或等於4 mol%、小於或等於3 mol%、或甚至小於或等於2 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之過渡金屬氧化物之濃度可大於或等於0 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於3 mol%、或甚至大於或等於1 mol%並且小於或等於2 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含過渡金屬氧化物。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0 mol%及小於或等於10 mol% ZnO。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之ZnO之濃度可大於或等於0 mol%或甚至大於或等於1 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之ZnO之濃度可小於或等於10 mol%、小於或等於6 mol%、小於或等於4、小於或等於3 mol%、或甚至小於或等於2 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之ZnO之濃度可大於或等於0 mol%及小於或等於10 mol%、大於或等於0 mol%及小於或等於6 mol%、大於或等於0 mol%及小於或等於4 mol%、大於或等於0 mol%及小於或等於3 mol%、大於或等於0 mol%及小於或等於2 mol%、大於或等於1 mol%及小於或等於10 mol%、大於或等於1 mol%及小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%及小於或等於4 mol%、大於或等於1 mol%及小於或等於3 mol%、或甚至大於或等於1 mol%及小於或等於2 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含ZnO。
如本文使用，RO為存在於前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之CaO、MgO、ZnO、SrO、及BaO之總和(以mol%為單位)(亦即，RO =CaO (mol%) + MgO (mol%) + ZnO (mol%) + SrO (mol%) + BaO (mol%))。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之RO之濃度可大於或等於0 mol%、大於或等於0.1 mol%、大於或等於0.2 mol%、大於或等於0.5 mol%、大於或等於0.7 mol%、或甚至大於或等於1 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之RO之濃度可小於或等於10 mol%、小於或等於6 mol%、小於或等於4 mol%、小於或等於3 mol%、或甚至小於或等於2 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之RO之濃度可大於或等於0 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.1 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.2 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於3 mol%、大於或等於0.7 mol%並且小於或等於2 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於10 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於4 mol%、大於或等於1 mol%並且小於或等於3 mol%、或甚至大於或等於1 mol%並且小於或等於2 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含RO。
本文所述前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可進一步包括B
2O
3。B
2O
3減少前驅物玻璃組成物之熔融溫度。此外，在前驅物玻璃組成物中添加B
2O
3有助於在前驅物玻璃組成物經受熱處理以形成玻璃-陶瓷製品時，達成聯鎖晶體微觀結構。另外，B
2O
3亦可改進所得玻璃-陶瓷製品之抗破壞性。當熱處理之後存在的剩餘玻璃相中之硼未藉由鹼金屬氧化物或二價陽離子氧化物(諸如MgO、CaO、SrO、BaO、及ZnO)來電荷平衡時，硼處於三角配位狀態(或三配位硼)，從而將玻璃之結構打開。此等三個配位硼原子周圍之網路不如四面體配位(或四配位)硼堅硬。不受理論約束，咸信與四配位硼相比，包括三配位硼之玻璃-陶瓷製品可在裂紋形成之前容許某種程度之變形。藉由容許一些變形，維氏缺口裂紋發生臨界值增加。包括三配位硼之玻璃-陶瓷製品之斷裂韌性亦可增加。可包含B
2O
3(例如，大於或等於0 mol%)以便改進所得玻璃-陶瓷製品之可成形性並且增加斷裂韌性。然而，若B
2O
3之濃度太高，則化學耐久性及液相黏度可減少並且熔融期間B
2O
3之蒸發及汽化變得難以控制。因此，B
2O
3之濃度可受到限制(例如，小於或等於8 mol%)以便保持前驅物玻璃組成物之化學耐久性及可製造性。
在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% B
2O
3。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之B
2O
3之濃度可大於或等於0 mol%、大於或等於1 mol%、或甚至大於或等於3 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之B
2O
3之濃度可小於或等於8 mol%或甚至小於或等於5 mol%。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中之B
2O
3之濃度可大於或等於0 mol%及小於或等於8 mol%、大於或等於0 mol%及小於或等於5 mol%、大於或等於1 mol%及小於或等於8 mol%、大於或等於1 mol%及小於或等於5 mol%、大於或等於3 mol%及小於或等於8 mol%、或甚至大於或等於3 mol%及小於或等於5 mol%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含B
2O
3。
在實施例中，本文所述前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可進一步包括混入物材料諸如TiO
2、MnO、MoO
3、WO
3、CdO、As
2O
3、Sb
2O
3、基於硫之化合物諸如硫酸鹽、鹵素、或其組合。在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含個別混入物材料、混入物材料之組合、或所有混入物材料。例如，在實施例中，前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品可實質上不含或不含TiO
2、MnO、MoO
3、WO
3、CdO、As
2O
3、Sb
2O
3、基於硫之化合物諸如硫酸鹽、鹵素、或其組合。
在實施例中，抗微生物組分、化學澄清劑、或其他額外組分可包含於前驅物玻璃組成物及所得玻璃-陶瓷製品中。
在實施例中，前驅物玻璃組成物之液相溫度可大於或等於900℃或甚至大於或等於1000℃。在實施例中，前驅物玻璃組成物之液相溫度可小於或等於1200℃或甚至小於或等於1100℃。在實施例中，前驅物玻璃組成物之液相溫度可大於或等於900℃並且小於或等於1200℃、大於或等於900℃並且小於或等於1100℃、大於或等於1000℃並且小於或等於1200℃、或甚至大於或等於1000℃並且小於或等於1100℃、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
如本文描述之前驅物玻璃製品或由彼製成之玻璃-陶瓷製品可為任何合適厚度，該厚度可取決於玻璃-陶瓷製品之特定應用而變化。在實施例中，前驅物玻璃組成物及由彼形成之玻璃-陶瓷製品可具有厚度大於或等於250 μm並且小於或等於6 mm、大於或等於250 μm並且小於或等於4 mm、大於或等於250 μm並且小於或等於2 mm、大於或等於250 μm並且小於或等於1 mm、大於或等於250 μm並且小於或等於750 μm、大於或等於250 μm並且小於或等於500 μm、大於或等於500 μm並且小於或等於6 mm、大於或等於500 μm並且小於或等於4 mm、大於或等於500 μm並且小於或等於2 mm、大於或等於500 μm並且小於或等於1 mm、大於或等於500 μm並且小於或等於750 μm、大於或等於750 μm並且小於或等於6 mm、大於或等於750 μm並且小於或等於4 mm、大於或等於750 μm並且小於或等於2 mm、大於或等於750 μm並且小於或等於1 mm、大於或等於1 mm並且小於或等於6 mm、大於或等於1 mm並且小於或等於4 mm、大於或等於1 mm並且小於或等於2 mm、大於或等於2 mm並且小於或等於6 mm、大於或等於2 mm並且小於或等於4 mm、或甚至大於或等於4 mm並且小於或等於6 mm、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
如在上文中論述，自本文所述之前驅物玻璃組成物形成之玻璃-陶瓷製品可具有增加斷裂韌性以使得玻璃-陶瓷製品具有對於破壞之更大抵抗力。在實施例中，玻璃-陶瓷製品可具有如藉由人字形缺口短棒方法來量測之K
Ic斷裂韌性大於或等於1.0 MPa·m
1/2。在實施例中，玻璃-陶瓷製品可具有如藉由人字形缺口短棒方法來量測之K
Ic斷裂韌性大於或等於1.0 MPa·m
1/2、大於或等於1.1 MPa·m
1/2、或甚至大於或等於1.2 MPa·m
1/2。
在實施例中，玻璃-陶瓷製品之彈性模數可大於或等於90 GPa。在實施例中，玻璃-陶瓷製品之彈性模數可大於或等於90 GPa或甚至大於或等於100 GPa。在實施例中，玻璃-陶瓷製品之彈性模數可小於或等於125 GPa或甚至小於或等於115 GPa。在實施例中，玻璃-陶瓷製品之彈性模數可大於或等於90 GPa並且小於或等於125 GPa、大於或等於90 GPa並且小於或等於115 GPa、大於或等於100 GPa並且小於或等於125 GPa、或甚至大於或等於100 GPa並且小於或等於115 GPa、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，玻璃-陶瓷製品之剪切模數可大於或等於30 GPa或甚至大於或等於40 GPa。在實施例中，玻璃-陶瓷製品之剪切模數可小於或等於55 GPa或甚至小於或等於45 GPa。在實施例中，玻璃-陶瓷製品之剪切模數可大於或等於30 GPa並且小於或等於55 GPa、大於或等於30 GPa並且小於或等於45 GPa、大於或等於40 GPa並且小於或等於55 GPa、或甚至大於或等於40 GPa並且小於或等於45 GPa、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，如在0.8 mm之製品厚度下量測，在400 nm至800 nm之波長範圍內，玻璃-陶瓷製品之平均透射率可為大於或等於50%並且小於或等於95%之光。在實施例中，如在0.8 mm之製品厚度下量測，在400 nm至800 nm之波長範圍內，玻璃-陶瓷製品之平均透射率可為大於或等於50%、大於或等於60%、大於或等於70%、或甚至大於或等於80%之光。在實施例中，如在0.8 mm之製品厚度下量測，在400 nm至800 nm之波長範圍內，玻璃-陶瓷製品之平均透射率可為小於或等於95%或甚至小於或等於90%之光。在實施例中，如在0.8 mm之製品厚度下量測，在400 nm至800 nm之波長範圍內，玻璃-陶瓷製品之平均透射率可為大於或等於50%並且小於或等於95%、大於或等於50%並且小於或等於90%、大於或等於60%並且小於或等於95%、大於或等於60%並且小於或等於90%、大於或等於70%並且小於或等於95%、大於或等於70%並且小於或等於90%、大於或等於80%並且小於或等於95%、或甚至大於或等於80%並且小於或等於90%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍的光。在實施例中，玻璃-陶瓷製品可為透明或透明霧度。
在實施例中，玻璃-陶瓷製品之泊松比率可為大於或等於0.17或甚至大於或等於0.19。在實施例中，玻璃-陶瓷製品之泊松比率可為小於或等於0.23或甚至小於或等於0.21。在實施例中，玻璃-陶瓷製品之泊松比率可為大於或等於0.17並且小於或等於0.23、大於或等於0.17並且小於或等於0.21、大於或等於0.19並且小於或等於0.23、或甚至大於或等於0.19並且小於或等於0.21、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，玻璃-陶瓷製品之SOC可大於或等於2.5 nm/mm/MPa或甚至大於或等於2.4 nm/mm/MPa。在實施例中，玻璃-陶瓷製品之SOC可小於或等於2.8 nm/mm/MPa或甚至小於或等於2.7 nm/mm/MPa。在實施例中，玻璃-陶瓷製品之SOC可為大於或等於2.4 nm/mm/MPa並且小於或等於2.8 nm/mm/MPa、大於或等於2.4 nm/mm/MPa並且小於或等於2.7 nm/mm/MPa、大於或等於2.5 nm/mm/MPa並且小於或等於2.8 nm/mm/MPa、或甚至大於或等於2.5 nm/mm/MPa並且小於或等於2.7 nm/mm/MPa、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，本文所述玻璃-陶瓷製品可離子交換以便強化製品。在典型離子交換過程中，在接近於玻璃-陶瓷製品之外表面的層內，玻璃-陶瓷製品中之較小金屬離子用相同原子價之較大金屬離子來置換或「交換」。在玻璃-陶瓷製品之層內，較小離子用較大離子來置換產生壓縮應力。在實施例中，金屬離子為單價金屬離子(例如，Li
+、Na
+、K
+、及其類似離子)，並且離子交換藉由將玻璃-陶瓷製品浸沒於包括較大金屬離子之至少一種熔鹽的浴中來完成，該較大金屬離子置換玻璃-陶瓷製品中之較小金屬離子。或者，其他單價離子諸如Ag
+、Tl
+、Cu
+、及其類似離子可交換單價離子。用於強化玻璃-陶瓷製品之一或多種離子交換過程可包括但不限於浸沒於具有相同或不同組成物之單個浴或多個浴中，並且在浸沒之間視情況進行洗滌及/或退火步驟。
根據實施例，在暴露於玻璃-陶瓷製品後，離子交換溶液(例如，KNO
3及/或NaNO
3熔鹽浴，其亦可含有LiNO
3)可在大於或等於350℃並且小於或等於500℃、大於或等於360℃並且小於或等於450℃、大於或等於370℃並且小於或等於440℃、大於或等於360℃並且小於或等於420℃、大於或等於370℃並且小於或等於400℃、大於或等於375℃並且小於或等於475℃、大於或等於400℃並且小於或等於500℃、大於或等於410℃並且小於或等於490℃、大於或等於420℃並且小於或等於480℃、大於或等於430℃並且小於或等於470℃、或甚至大於或等於440℃並且小於或等於460℃、或前述值之間之任何及所有子範圍的溫度下。在實施例中，玻璃-陶瓷製品可暴露於離子交換溶液大於或等於2小時並且小於或等於24小時、大於或等於2小時並且小於或等於12小時、大於或等於2小時並且小於或等於6小時、大於或等於8小時並且小於或等於24小時、大於或等於6小時並且小於或等於24小時、大於或等於6小時並且小於或等於12小時、大於或等於8小時並且小於或等於24小時、或甚至大於或等於8小時並且小於或等於12小時、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍的持續時間。
在2小時離子交換時間後，在玻璃-陶瓷製品之表面上，所得壓縮應力層可具有大於或等於100 μm之深度(亦被稱為「壓縮深度(depth of compression)」或「DOC」)。在實施例中，玻璃-陶瓷製品可離子交換以便達成大於或等於10 μm、大於或等於20 μm、大於或等於30 μm、大於或等於40 μm、大於或等於50 μm、大於或等於60 μm、大於或等於70 μm、大於或等於80 μm、大於或等於90 μm、或甚至大於或等於100 μm的壓縮深度。在實施例中，玻璃-陶瓷製品具有厚度「t」並且可離子交換以便達成大於或等於0.25t、大於或等於0.27t、或甚至大於或等於0.30t之壓縮深度。
與非離子交換材料相比，此表面壓縮層之開發有益於達成更好抗裂性及更高抗撓強度。與交換至玻璃-陶瓷製品之主體(亦即，不包括表面壓縮之區域)中之離子之濃度相比，表面壓縮層具有交換至玻璃-陶瓷製品中之離子之更高濃度。
在實施例中，由本文描述之前驅物玻璃組合物製成的玻璃-陶瓷製品可具有大於或等於80 MPa、大於或等於100 MPa、或甚至大於或等於250 MPa的離子交換強化後的表面壓縮應力。在實施例中，玻璃-陶瓷製品可具有小於或等於1 GPa、小於或等於750 MPa、或甚至小於或等於500 MPa之離子交換強化後的表面壓縮應力。在實施例中，玻璃-陶瓷製品可具有大於或等於80 MPa並且小於或等於1 GPa、大於或等於80 MPa並且小於或等於750 MPa、大於或等於80 MPa並且小於或等於500 MPa、大於或等於100 MPa並且小於或等於1 GPa、大於或等於100 MPa並且小於或等於750 MPa、大於或等於100 MPa並且小於或等於500 MPa、大於或等於250 MPa並且小於或等於1 GPa、大於或等於250 MPa並且小於或等於750 MPa、或甚至大於或等於250 MPa並且小於或等於500 MPa、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍的離子交換強化後的表面壓縮應力。
如本文描述，將鹼土金屬氧化物及/或過渡金屬氧化物包括於前驅物玻璃組成物中可增加所得玻璃-陶瓷製品之最大中心張力。在實施例中，由本文描述之前驅物玻璃組合物製成的玻璃-陶瓷製品可具有大於或等於30 MPa、大於或等於50 MPa、或甚至大於或等於100 MPa的離子交換強化後之中心張力。在實施例中，由本文描述之前驅物玻璃組合物製成的玻璃-陶瓷製品可具有小於或等於250 MPa、小於或等於200 MPa、或甚至小於或等於175 MPa的離子交換強化後之中心張力。在實施例中，由本文描述之前驅物玻璃組合物製成的玻璃-陶瓷製品可具有大於或等於30 MPa並且小於或等於250 MPa、大於或等於30 MPa並且小於或等於200 MPa、大於或等於30 MPa並且小於或等於175 MPa、大於或等於50 MPa並且小於或等於250 MPa、大於或等於50 MPa並且小於或等於200 MPa、大於或等於50 MPa並且小於或等於175 MPa、大於或等於100 MPa並且小於或等於250 MPa、大於或等於100 MPa並且小於或等於200 MPa、或甚至大於或等於100 MPa並且小於或等於175 MPa、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍的離子交換強化後之中心張力。
在實施例中，玻璃-陶瓷製品可具有大於或等於0.025t、大於或等於0.1t、或甚至大於或等於0.2t的離子交換之後的鈉離子穿透深度(亦被稱為化學深度)。在實施例中，玻璃-陶瓷製品可具有小於或等於0.28t或甚至小於或等於0.25t之鈉離子穿透深度。在實施例中，玻璃-陶瓷製品可具有大於或等於0.025t並且小於或等於0.28t、大於或等於0.025t並且小於或等於0.25t、大於或等於0.1t並且小於或等於0.28t、大於或等於0.1t並且小於或等於0.25t、大於或等於0.2t並且小於或等於0.28t、或甚至大於或等於0.2t並且小於或等於0.25t、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍的鈉離子穿透深度。
在實施例中，玻璃-陶瓷製品可具有大於或等於0t並且小於或等於0.01t的離子交換之後的鉀離子穿透深度。
在實施例中，製得玻璃-陶瓷製品之過程包括在烘箱中，在一或多個預先選定之溫度下，將由前驅物玻璃組成物形成之前驅物玻璃製品熱處理一或多個預先選定之時間以便誘導一或多個結晶相(例如，具有一或多種組成物、量、形態、大小或大小分佈等)之玻璃均質化及結晶(亦即，成核及生長)。在實施例中，熱處理可包括(i)在烘箱中，將前驅物玻璃製品以大於或等於1℃/min並且小於或等於10℃/min之速率加熱至成核溫度；(ii)在烘箱中，將前驅物玻璃製品保持於成核溫度下大於或等於0.1小時並且小於或等於8小時之時間以便產生有核可結晶玻璃；(iii)在烘箱中，將有核可結晶玻璃製品以大於或等於1℃/min並且小於或等於10℃/min之速率加熱至結晶溫度；(iv)在烘箱中，將有核可結晶玻璃製品保持在結晶溫度下大於或等於0.1小時並且小於或等於8小時的一段時間以便產生玻璃-陶瓷製品；及(v)將玻璃-陶瓷製品冷卻至室溫。
在實施例中，成核溫度可大於或等於600℃並且小於或等於900℃。在實施例中，成核溫度可大於或等於600℃或甚至大於或等於650℃。在實施例中，成核溫度可小於或等於900℃或甚至小於或等於800℃。在實施例中，成核溫度可大於或等於600℃並且小於或等於900℃、大於或等於600℃並且小於或等於800℃、大於或等於650℃並且小於或等於900℃、或甚至大於或等於650℃並且小於或等於800℃、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，結晶溫度可大於或等於700℃並且小於或等於1000℃。在實施例中，結晶溫度可大於或等於700℃或甚至大於或等於750℃。在實施例中，結晶溫度可小於或等於1000℃或甚至小於或等於900℃。在實施例中，結晶溫度可大於或等於700℃並且小於或等於1000℃、大於或等於700℃並且小於或等於900℃、大於或等於750℃並且小於或等於1000℃、或甚至大於或等於750℃並且小於或等於900℃、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
如本文使用，加熱速率、成核溫度、及結晶溫度係指對前驅物玻璃組成物或前驅物玻璃製品進行熱處理的烘箱之加熱速率及溫度。
除了前驅物玻璃組成物以外，加熱至結晶溫度並且將溫度保持在結晶溫度下之熱處理步驟之溫度-時間概況應審慎地規定以便產生以下所需屬性中之一或多者：玻璃-陶瓷製品之結晶相、一或多個主要結晶相及/或一或多個次要結晶相及剩餘玻璃相之比例、一或多個佔優勢結晶相及/或一或多個次要結晶相及剩餘玻璃相之晶體相組合、及一或多個主要結晶相及/或一或多個次要結晶相之間的晶粒大小或晶粒大小分佈，該等屬性進而可影響所得玻璃-陶瓷製品之最終完整性、品質、顏色、及/或不透明性。
本文所述玻璃-陶瓷製品包括結晶相及剩餘玻璃相。在實施例中，結晶相可包含二矽酸鋰及透鋰長石。二矽酸鋰Li
2Si
2O
5為基於{Si
2O
5}四面體陣列之波紋狀薄片的斜方晶體。晶體通常在形狀上為板狀或板條樣的，具有顯著分裂平面。透鋰長石Li
2O·Al
2O
3·8SiO
2為基於AlO
4及SiO
4四面體之三維構架結構的單斜晶體，其含有藉由AlO
4四面體來連接之Si
4O
10層。基於二矽酸鋰及透鋰長石之玻璃-陶瓷製品提供高度合意機械性質，包括高主體強度及斷裂韌性，此歸因於其隨機定向聯鎖晶體之微觀結構，亦即經由圍繞此等晶體之彎曲路徑，迫使裂紋在材料中傳播的晶體結構。
在實施例中，結晶相中之二矽酸鋰及透鋰長石之總量基於結晶相之總重量可大於或等於50 wt%、大於或等於60 wt%、或甚至大於或等於70 wt%。在實施例中，結晶相中之二矽酸鋰及透鋰長石之總量基於結晶相之總重量可小於或等於99 wt%、小於或等於90 wt%、或甚至小於或等於85 wt%。在實施例中，結晶相中之二矽酸鋰及透鋰長石之總量基於結晶相之總重量可大於或等於50 wt%並且小於或等於99 wt%、大於或等於50 wt%並且小於或等於90 wt%、大於或等於50 wt%並且小於或等於85 wt%、大於或等於60 wt%並且小於或等於99 wt%、大於或等於60 wt%並且小於或等於90 wt%、大於或等於60 wt%並且小於或等於85 wt%、大於或等於70 wt%並且小於或等於99 wt%、大於或等於70 wt%並且小於或等於90 wt%、或甚至大於或等於70 wt%並且小於或等於85 wt%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，結晶相中之二矽酸鋰之量基於結晶相之總重量可大於或等於20 wt%或甚至大於或等於30 wt%二矽酸鋰。在實施例中，結晶相中之二矽酸鋰之量基於結晶相之總重量可小於或等於60 wt%或甚至小於或等於50 wt%。在實施例中，結晶相中之二矽酸鋰之量基於結晶相之總重量可大於或等於20 wt%並且小於或等於60 wt%、大於或等於20 wt%並且小於或等於50 wt%、大於或等於30 wt%並且小於或等於60 wt%、或甚至大於或等於30 wt%並且小於或等於50 wt%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，結晶相中之透鋰長石之量基於結晶相之總重量可大於或等於20 wt%或甚至大於或等於30 wt%二矽酸鋰。在實施例中，結晶相中之透鋰長石之量基於結晶相之總重量可小於或等於60 wt%或甚至小於或等於50 wt%。在實施例中，結晶相中之透鋰長石之量基於結晶相之總重量可大於或等於20 wt%並且小於或等於60 wt%、大於或等於20 wt%並且小於或等於50 wt%、大於或等於30 wt%並且小於或等於60 wt%、或甚至大於或等於30 wt%並且小於或等於50 wt%、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍。
在實施例中，除了二矽酸鋰及透鋰長石以外，玻璃-陶瓷製品之結晶相可進一步包含偏矽酸鋰、β-石英、方矽石、或其組合。
在實施例中，結晶相之二矽酸鋰及透鋰長石之晶粒之晶粒大小可受到限制(例如，小於或等於100 nm)以使得玻璃-陶瓷製品為透明或透明霧度。在實施例中，結晶相之二矽酸鋰及透鋰長石之晶粒可包含大於或等於10 nm、大於或等於25 nm、或甚至大於或等於50 nm的晶粒大小。在實施例中，結晶相之二矽酸鋰及透鋰長石之晶粒可包含小於或等於100 nm或甚至小於或等於75 nm的晶粒大小。在實施例中，結晶相之二矽酸鋰及透鋰長石之晶粒可包含大於或等於10 nm並且小於或等於100 nm、大於或等於10 nm並且小於或等於75 nm、大於或等於25 nm並且小於或等於100 nm、大於或等於25 nm並且小於或等於75 nm、大於或等於50 nm並且小於或等於100 nm、或甚至大於或等於50 nm並且小於或等於75 nm、或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍的晶粒大小。
在實施例中，結晶相之二矽酸鋰及透鋰長石之晶粒可包含大於或等於2:1、大於或等於5:1、大於或等於10:1、大於或等於20:1、或甚至大於或等於25:1的縱橫比。
在實施例中，玻璃-陶瓷製品可包括以玻璃-陶瓷製品之重量計(亦即，wt%)大於或等於50 wt%之結晶相及小於或等於50 wt%之剩餘玻璃相、大於或等於60 wt%之結晶相及小於或等於40 wt%之剩餘玻璃相、大於或等於70 wt%之結晶相及小於或等於30 wt%之剩餘玻璃相、大於或等於80 wt%之結晶相及小於或等於20 wt%之剩餘玻璃相、或甚至大於或等於90 wt%之結晶相及小於或等於10 wt%，或由任何此等端點形成之任何及所有子範圍，如根據XRD光譜之Rietveld分析來確定。
玻璃-陶瓷製品可以薄片形式提供，然後其可藉由擠壓、噴出、撓曲、下垂、真空成形、或其他手段來重新形成為均勻厚度之彎曲或撓曲工件。
本文所述玻璃-陶瓷製品可用於各種應用中，包括例如消費或商業電子裝置中的玻璃蓋或玻璃底板應用，該等電子裝置包括例如LCD及LED顯示器、電腦監視器、及自動櫃員機(automated teller machine；ATM)；觸控螢幕或觸控感測器應用，可攜式電子裝置包括例如行動電話、個人媒體播放器、手錶及平板電腦；積體電路應用包括，例如，半導體晶圓；光伏應用；建築玻璃應用；汽車或車輛玻璃應用；或商業或家用電器應用。在實施例中，消費電子裝置(例如，智能手機、平板電腦、手錶、個人電腦、超極本、電視、及攝影機)、建築玻璃、及/或汽車玻璃可包含如本文描述之玻璃-陶瓷製品。
併入本文揭示之任何玻璃-陶瓷製品的示例性電子裝置展示於第1圖及第2圖中。具體而言，第1圖及第2圖示出消費電子裝置100，該裝置包括：具有前104、後106、及側表面108之殼體102；電氣部件(未展示)，該等部件至少部分地在殼體內部或全部在殼體內並且至少包括控制器、記憶體、及在殼體之前表面處或附近的顯示器110；及在殼體之前表面處或上的覆蓋基材112以使得其在顯示器上。在實施例中，覆蓋基材112及殼體102中之至少一者的至少一部分可包括本文揭示之玻璃-陶瓷製品中之任一者。
實例
為了更容易理解各個實施例，參考以下實例，其意欲示出本文所述前驅物玻璃組成物及玻璃-陶瓷製品的各個實施例。
表1示出示例性及比較前驅物玻璃組成物(以mol%為單位)及前驅物玻璃組成物之液相溫度。表2示出達成示例性及比較玻璃-陶瓷製品之熱處理時程，及玻璃-陶瓷製品之相應性質。形成具有表1列出之示例性前驅物玻璃組成物1-29及比較前驅物玻璃組成物C1-C9的玻璃-陶瓷製品。
表
1
| 實例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| SiO 2 | 68.2 | 67.6 | 67.6 | 68.2 | 67.6 | 66.9 |
| B 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| A1 2O 3 | 3.7 | 3.6 | 3.6 | 3.7 | 3.6 | 3.6 |
| Li 2O | 21.3 | 21.1 | 21.1 | 21.3 | 21.1 | 20.9 |
| Na 2O | 1.2 | 1.1 | 1.1 | 1.2 | 1.1 | 1.1 |
| K 2O | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 |
| MgO | - | - | - | 1.0 | 1.9 | 2.8 |
| CaO | - | 1.9 | - | - | - | - |
| SrO | - | - | - | - | - | - |
| BaO | - | - | 1.9 | - | - | - |
| ZnO | - | - | - | - | - | - |
| GeO 2 | - | - | - | - | - | - |
| La 2O 3 | 1.0 | - | - | - | - | - |
| Y 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Ta 2O 5 | - | - | - | - | - | - |
| P 2O 5 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 0.9 |
| ZrO 2 | 2.9 | 2.9 | 2.9 | 2.9 | 2.9 | 2.8 |
| SnO 2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| R 2O | 23.2 | 22.9 | 22.9 | 23.2 | 22.9 | 22.7 |
| RO | 0 | 1.9 | 1.9 | 1.0 | 1.9 | 2.8 |
| 鹼土金屬 氧化物 | 0 | 1.9 | 1.9 | 1.0 | 1.9 | 2.8 |
| 過渡金屬 氧化物 | 1.0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 鹼土金屬氧化物 + 過渡金屬氧化物 | 1.0 | 1.9 | 1.9 | 1.0 | 1.9 | 2.8 |
| P 2O 5+ ZrO 2 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.7 |
| Li 2O/Al 2O 3 | 5.76 | 5.86 | 5.86 | 5.76 | 5.86 | 5.81 |
| Li 2O/SiO 2 | 0.31 | 0.31 | 0.31 | 0.31 | 0.31 | 0.31 |
| (SiO 2+ Al 2O 3)/ (P 2O 5+ ZrO 2) | 18.44 | 18.26 | 18.26 | 18.44 | 18.26 | 19.05 |
| 液相溫度 ( ℃ ) | 1055 | 1055 | 1015 | 1040 | 1055 | 1065 |
表
1
續
| 實例 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| SiO 2 | 66.3 | 68.2 | 66.9 | 66.3 | 68.2 | 67.6 |
| B 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| AI 2O 3 | 3.6 | 3.7 | 3.6 | 3.6 | 3.7 | 3.6 |
| Li 2O | 20.7 | 21.3 | 20.9 | 20.7 | 21.3 | 21.1 |
| Na 2O | 1.1 | 1.2 | 1.1 | 1.1 | 1.2 | 1.1 |
| K 2O | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 |
| MgO | 3.8 | - | - | - | - | - |
| CaO | - | 1.0 | 2.8 | 3.8 | - | - |
| SrO | - | - | - | - | 1.0 | 1.9 |
| BaO | - | - | - | - | - | - |
| ZnO | - | - | - | - | - | - |
| GeO 2 | - | - | - | - | - | - |
| La 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Y 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Ta 2O 5 | - | - | - | - | - | - |
| P 2O 5 | 0.9 | 1.0 | 0.9 | 0.9 | 1.0 | 1.0 |
| ZrO 2 | 2.8 | 2.9 | 2.8 | 2.8 | 2.9 | 2.9 |
| SnO 2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| R 2O | 22.5 | 23.2 | 22.7 | 22.5 | 23.2 | 22.9 |
| RO | 3.8 | 1.0 | 2.8 | 3.8 | 1.0 | 1.9 |
| 鹼土金屬氧化物 | 3.8 | 1.0 | 2.8 | 3.8 | 1.0 | 1.9 |
| 過渡金屬氧化物 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 鹼土金屬氧化物 + 過渡金屬氧化物 | 3.8 | 1.0 | 2.8 | 3.8 | 1.0 | 1.9 |
| P 2O 5+ ZrO 2 | 3.7 | 3.9 | 3.7 | 3.7 | 3.9 | 3.9 |
| Li 2O/Al 2O 3 | 5.75 | 5.76 | 5.81 | 5.75 | 5.76 | 5.86 |
| Li 2O/SiO 2 | 0.31 | 0.31 | 0.31 | 0.31 | 0.31 | 0.31 |
| (SiO 2+ Al 2O 3)/(P 2O 5+ ZrO 2) | 18.89 | 18.44 | 19.05 | 18.89 | 18.44 | 18.26 |
| 液相溫度 ( ℃ ) | 1080 | 1040 | 1040 | 1040 | 1035 | 1020 |
表
1
續
| 實例 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| SiO 2 | 66.9 | 66.3 | 68.2 | 68.9 | 68.9 | 68.9 |
| B 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Al 2O 3 | 3.6 | 3.6 | 3.7 | 2.7 | 2.7 | 2.7 |
| Li 2O | 20.9 | 20.7 | 21.3 | 21.5 | 21.5 | 21.5 |
| Na 2O | 1.1 | 1.1 | 1.2 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| K 2O | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 |
| MgO | - | - | - | - | - | - |
| CaO | - | - | - | - | - | - |
| SrO | 2.8 | 3.8 | - | - | - | - |
| BaO | - | - | 1.0 | - | - | - |
| ZnO | - | - | - | - | - | - |
| GeO 2 | - | - | - | - | - | - |
| La 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Y 2O 3 | - | - | - | 0.5 | 0.7 | 1.0 |
| Ta 2O 5 | - | - | - | - | - | - |
| P 2O 5 | 0.9 | 0.9 | 1.0 | 1.2 | 1.2 | 1.2 |
| ZrO 2 | 2.8 | 2.8 | 2.9 | 3.4 | 3.2 | 2.9 |
| SnO 2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| R 2O | 22.7 | 22.5 | 23.2 | 23.2 | 23.2 | 23.2 |
| RO | 2.8 | 3.8 | 1.0 | 0 | 0 | 0 |
| 鹼土金屬氧化物 | 2.8 | 3.8 | 1.0 | 0 | 0 | 0 |
| 過渡金屬氧化物 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0.7 | 1.0 |
| 鹼土金屬氧化物 + 過渡金屬氧化物 | 2.8 | 3.8 | 1.0 | 0.5 | 0.7 | 1.0 |
| P 2O 5+ ZrO 2 | 3.7 | 3.7 | 3.9 | 4.6 | 4.4 | 4.1 |
| Li 2O/Al 2O 3 | 5.81 | 5.75 | 5.76 | 7.96 | 7.96 | 7.96 |
| Li 2O/SiO 2 | 0.31 | 0.31 | 0.31 | 0.31 | 0.31 | 0.31 |
| (SiO 2+ Al 2O 3)/ (P 2O 5+ ZrO 2) | 19.05 | 18.89 | 18.44 | 15.57 | 16.27 | 17.46 |
| 液相溫度 ( ℃ ) | 1015 | 1045 | 1035 | 1040 | 1025 | 1025 |
表
1
續
| 實例 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| SiO 2 | 70.1 | 69.8 | 70.1 | 69.8 | 70.1 | 69.8 |
| B 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Al 2O 3 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | 4.2 |
| Li 2O | 21.3 | 21.2 | 21.3 | 21.2 | 21.3 | 21.2 |
| Na 2O | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| K 2O | - | - | - | - | - | - |
| MgO | - | - | - | - | - | - |
| CaO | - | - | - | - | - | - |
| SrO | - | - | - | - | - | - |
| BaO | 0.2 | 0.7 | - | - | - | - |
| ZnO | - | - | - | - | - | - |
| GeO 2 | - | - | 0.2 | 0.7 | - | - |
| La 2O 3 | - | - | - | - | 0.2 | 0.7 |
| Y 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Ta 2O 5 | - | - | - | - | - | - |
| P 2O 5 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.9 |
| ZrO 2 | 1.7 | 1.7 | 1.7 | 1.7 | 1.7 | 1.7 |
| SnO 2 | - | - | - | - | - | - |
| R 2O | 22.8 | 22.7 | 22.8 | 22.7 | 22.8 | 22.7 |
| RO | 0.2 | 0.7 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 鹼土金屬 氧化物 | 0.2 | 0.7 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 過渡金屬氧化物 | 0 | 0 | 0.2 | 0.7 | 0.2 | 0.7 |
| 鹼土金屬氧化物 + 過渡金屬氧化物 | 0.2 | 0.7 | 0.2 | 0.7 | 0.2 | 0.7 |
| P 2O 5+ ZrO 2 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 |
| Li 2O/Al 2O 3 | 5.07 | 5.05 | 5.07 | 5.05 | 5.07 | 5.05 |
| Li 2O/SiO 2 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 |
| (SiO 2+ Al 2O 3)/ (P 2O 5+ ZrO 2) | 28.58 | 28.46 | 28.58 | 28.46 | 28.58 | 28.46 |
| 液相溫度 ( ℃ ) | - | - | - | - | - | - |
表
1
續
| 實例 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | C1 |
| SiO 2 | 70.1 | 69.8 | 70.1 | 70.1 | 69.8 | 69.0 |
| B 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Al 2O 3 | 4.3 | 4.3 | 4.3 | 4.3 | 4.3 | 3.7 |
| Li 2O | 22.5 | 22.4 | 22.5 | 22.5 | 22.4 | 21.6 |
| Na 2O | - | - | - | - | - | 1.0 |
| K 2O | - | - | - | - | - | 0.7 |
| MgO | - | - | - | - | - | - |
| CaO | - | - | - | - | - | - |
| SrO | - | - | 0.2 | - | - | - |
| BaO | 0.2 | 0.7 | - | - | - | - |
| ZnO | - | - | - | - | - | - |
| GeO 2 | - | - | - | - | - | - |
| La 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Y 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Ta 2O 5 | - | - | - | 0.2 | 0.7 | - |
| P 2O 5 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 1.0 |
| ZrO 2 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.9 |
| SnO 2 | - | - | - | - | - | 0.1 |
| R 2O | 22.5 | 22.4 | 22.5 | 22.5 | 22.4 | 23.3 |
| RO | 0.2 | 0.7 | 0.2 | 0 | 0 | 0 |
| 鹼土金屬氧化物 | 0.2 | 0.7 | 0.2 | 0 | 0 | 0 |
| 過渡金屬氧化物 | 0 | 0 | 0 | 0.2 | 0.7 | 0 |
| 鹼土金屬氧化物 + 過渡金屬氧化物 | 0.2 | 0.7 | 0.2 | 0.2 | 0.7 | 0 |
| P 2O 5+ ZrO 2 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 3.9 |
| Li2O/Al2O3 | 5.23 | 5.21 | 5.23 | 5.23 | 5.21 | 5.84 |
| Li 2O/SiO 2 | 0.32 | 0.32 | 0.32 | 0.32 | 0.32 | 0.31 |
| (SiO 2+ Al 2O 3)/ (P 2O 5+ ZrO 2) | 26.57 | 26.46 | 26.57 | 26.57 | 26.46 | 18.64 |
| 液相溫度 ( ℃ ) | - | - | - | - | - | 1050 |
表
1
續
| 實例 | C2 | C3 | C4 | C5 | C6 | C7 |
| SiO 2 | 69.0 | 70.3 | 69.8 | 68.2 | 67.6 | 70.1 |
| B 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Al 2O 3 | 2.7 | 4.3 | 4.3 | 3.7 | 3.6 | 4.2 |
| Li 2O | 21.6 | 22.6 | 22.4 | 21.3 | 21.1 | 21.3 |
| Na 2O | 1.0 | - | 2.0 | 1.2 | 1.1 | 1.5 |
| K 2O | 0.7 | - | - | 0.7 | 0.7 | - |
| MgO | - | - | - | - | - | - |
| CaO | - | - | - | - | - | - |
| SrO | - | - | - | - | - | - |
| BaO | - | - | - | - | - | - |
| ZnO | - | - | 0.7 | 1.0 | 1.9 | 0.2 |
| GeO 2 | - | - | - | - | - | - |
| La 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Y 2O 3 | - | - | - | - | - | - |
| Ta 2O 5 | - | - | - | - | - | - |
| P 2O 5 | 1.0 | 0.8 | 0.8 | 1.0 | 1.0 | 0.9 |
| ZrO 2 | 3.9 | 2.0 | 2.0 | 2.9 | 2.9 | 1.7 |
| SnO 2 | 0.1 | 0.0 | - | 0.1 | 0.1 | - |
| R 2O | 23.3 | 22.6 | 24.4 | 23.2 | 22.9 | 22.8 |
| RO | 0 | 0 | 0.7 | 1.0 | 1.9 | 0.2 |
| 鹼土金屬氧化物 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 過渡金屬氧化物 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 鹼土金屬氧化物 + 過渡金屬氧化物 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| P 2O 5+ ZrO 2 | 4.9 | 2.8 | 2.8 | 3.9 | 3.9 | 2.6 |
| Li 2O/Al 2O 3 | 8.00 | 5.26 | 5.21 | 5.76 | 5.86 | 5.07 |
| Li 2O/SiO 2 | 0.31 | 0.32 | 0.32 | 0.31 | 0.31 | 0.30 |
| (SiO 2+ Al 2O 3)/ (P 2O 5+ ZrO 2) | 14.63 | 26.64 | 26.46 | 18.44 | 18.26 | 28.58 |
| 液相溫度 ( ℃ ) | 1070 | - | - | 1055 | 1045 | - |
表
1
續
| 實例 | C8 | C9 |
| SiO 2 | 69.8 | 70.1 |
| B 2O 3 | - | - |
| Al 2O 3 | 4.2 | 4.3 |
| Li 2O | 21.2 | 22.5 |
| NaO | 1.5 | - |
| K 2O | - | - |
| MgO | - | - |
| CaO | - | - |
| SrO | - | - |
| BaO | - | - |
| ZnO | 0.7 | 0.2 |
| GeO 2 | - | - |
| La 2O 3 | - | - |
| Y 2O 3 | - | - |
| Ta 2O 5 | - | - |
| P 2O 5 | 0.9 | 0.8 |
| ZrO 2 | 1.7 | 2.0 |
| SnO 2 | - | - |
| R 2O | 22.7 | 22.5 |
| RO | 0.7 | 0.2 |
| 鹼土金屬氧化物 | 0 | 0 |
| 過渡金屬氧化物 | 0 | 0 |
| 鹼土金屬氧化物 + 過渡金屬氧化物 | 0 | 0 |
| P 2O 5+ ZrO 2 | 2.6 | 2.8 |
| Li 2O/Al 2O 3 | 5.05 | 5.23 |
| Li 2O/SiO 2 | 0.30 | 0.32 |
| (SiO2 + Al2O3)/ (P 2O 5+ ZrO 2) | 28.46 | 26.57 |
| 液相溫度 ( ℃ ) | - | - |
表
2
| 實例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 成核保持 | 580℃持續4小時 | 560℃持續4小時 | 560℃持續4小時 | 580℃持續4小時 | 560℃持續4小時 |
| 結晶保持 | 750℃持續1小時 | 730℃持續1小時 | 730℃持續1小時 | 750℃持續1小時 | 730℃持續1小時 |
| 外觀 | 透明霧度 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 |
| 相組合 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 |
| 彈性模數 (Gpa) | - | 102.7 | 100.7 | - | 102 |
| 剪切模數 (Gpa) | - | 42.6 | 41.7 | - | 42.4 |
| 泊松比率 | - | 0.204 | 0.207 | - | 0.203 |
| K Ic(CN) (MPa m 1/2) | - | 1.279 | 1.113 | - | 1.109 |
| SOC (nm/mm/MPa) | 2.626 | 2.616 | 2.568 | 2.645 | 2.601 |
表
2
續
| 實例 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 成核保持 | 560℃持續4小時 | 560℃持續4小時 | 580℃持續4小時 | 580℃持續4小時 | 560℃持續4小時 |
| 結晶保持 | 710℃持續1小時 | 710℃持續1小時 | 750℃持續1小時 | 750℃持續1小時 | 730℃持續1小時 |
| 外觀 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 |
| 相組合 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 |
| 彈性模數 (Gpa) | - | - | - | - | 102 |
| 剪切模數 (Gpa) | - | - | - | - | 42.4 |
| 泊松比率 | - | - | - | - | 0.203 |
| K Ic(CN) (MPa·m 1/2) | - | - | - | - | 1.109 |
| SOC (nm/mm/MPa) | - | - | 2.633 | 2.645 | 2.601 |
表
2
續
| 實例 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| 成核保持 | 560℃持續4小時 | 560℃持續4小時 | 580℃持續4小時 | 560℃持續4小時 | 580℃持續4小時 |
| 結晶保持 | 710℃持續1小時 | 710℃持續1小時 | 750℃持續1小時 | 710℃持續1小時 | 750℃持續1小時 |
| 外觀 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 |
| 相組合 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 |
| 彈性模數 (Gpa) | - | - | - | - | - |
| 剪切模數 (Gpa) | - | - | - | - | - |
| 泊松比率 | - | - | - | - | - |
| K Ic(CN) (MPa-m 1/2) | - | - | - | - | - |
| SOC (nm/mm/MPa) | - | - | 2.633 | 2.528 | 2.616 |
表
2
續
| 實例 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| 成核保持 | 600℃持續4小時 | 600℃持續4小時 | 600℃持續4小時 | 560℃持續4小時 | 560℃持續4小時 |
| 結晶保持 | 740℃持續1小時 | 740℃持續1小時 | 740℃持續1小時 | 720℃持續1小時 | 720℃持續1小時 |
| 外觀 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 |
| 相組合 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 |
| 彈性模數 (Gpa) | 99.8 | 100.1 | 100.3 | - | - |
| 剪切模數 (Gpa) | 41.5 | 41.5 | 41.7 | - | - |
| 泊松比率 | 0.202 | 0.207 | 0.203 | - | - |
| K Ic(CN) (MPa-m 1/2) | 1.132 | 1.109 | 1.157 | - | - |
| SOC (nm/mm/MPa) | 2.677 | 2.654 | 2.638 | - | - |
表
2
續
| 實例 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
| 成核保持 | 560℃持續4小時 | 560℃持續4小時 | 560℃持續4小時 | 560℃持續4小時 | 580℃持續4小時 |
| 結晶保持 | 720℃持續1小時 | 720℃持續1小時 | 720℃持續1小時 | 720℃持續1小時 | 760℃持續1小時 |
| 外觀 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 |
| 相組合 | 二矽酸鋰、透鋰長石 | 二矽酸鋰、透鋰長石 | 二矽酸鋰、透鋰長石 | 二矽酸鋰、透鋰長石 | 二矽酸鋰、透鋰長石 |
| 彈性模數 (Gpa) | - | - | - | - | 104.2 |
| 剪切模數 (Gpa) | - | - | - | - | 43.6 |
| 泊松比率 | - | - | - | - | 0.195 |
| K Ic(CN) (MPa-m 1/2) | - | - | - | - | - |
| SOC (nm/mm/MPa) | - | - | - | - | 2.558 |
表
2
續
| 實例 | 26 | 27 | 28 | 29 |
| 成核保持 | 580℃持續4小時 | 580℃持續4小時 | 580℃持續4小時 | 580℃持續4小時 |
| 結晶保持 | 760℃持續1小時 | 760℃持續1小時 | 760℃持續1小時 | 760℃持續1小時 |
| 外觀 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明霧度 |
| 相組合 | 二矽酸 鋰、透鋰長石 | 二矽酸 鋰、透鋰長石 | 二矽酸 鋰、透鋰長石 | 二矽酸鋰、透鋰長石、方矽石 |
| 彈性模數 (Gpa) | 104.3 | 104.3 | 104 | 104.1 |
| 剪切模數 (Gpa) | 43.6 | 43.6 | 43.5 | 43.6 |
| 泊松比率 | 0.196 | 0.194 | 0.195 | 0.194 |
| K Ic(CN) (MPa-m 1/2) | - | - | - | - |
| SOC (nm/mm/MPa) | 2.546 | 2.58 | 2.594 | 2.624 |
表
2
續
| 實例 | C1 | C2 | C3 | C4 | C5 |
| 成核保持 | 580℃持續4小時 | 580℃持續4小時 | 580℃持續4小時 | 580℃持續4小時 | 580℃持續4小時 |
| 結晶保持 | 750℃持續1小時 | 750℃持續1小時 | 760℃持續1小時 | 760℃持續1小時 | 750℃持續1小時 |
| 外觀 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明 | 透明霧度 |
| 相組合 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 鋰、 透鋰長石、 偏矽酸鋰 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 |
| 彈性模數 (Gpa) | 101.2 | 100.5 | 103.8 | 104 | - |
| 剪切模數 (Gpa) | 42.3 | 42 | 43.5 | 43.4 | - |
| 泊松比率 | 0.198 | 0.197 | 0.193 | 0.195 | - |
| KIc (CN) (MPa-m 1/ 2) | 1.113 | 1.116 | - | - | - |
| SOC (nm/mm/MPa) | 2.664 | 2.707 | 2.576 | 2.602 | 2.684 |
表
2
續
| 實例 | C6 | C7 | C8 | C9 |
| 成核保持 | 560℃持續4小時 | 560℃持續4小時 | 560℃持續4小時 | 580℃持續4小時 |
| 結晶保持 | 730℃持續1小時 | 720℃持續1小時 | 720℃持續1小時 | 760℃持續1小時 |
| 外觀 | 透明霧度 | 透明 | 透明 | 透明 |
| 相組合 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 | 二矽酸 鋰、 透鋰長石 |
| 彈性模數 (Gpa) | - | - | - | 104 |
| 剪切模數 (Gpa) | - | - | - | 43.4 |
| 泊松比率 | - | - | - | 0.197 |
| KIc (CN) (MPa-m 1/2) | - | - | - | - |
| SOC (nm/mm/MPa) | - | - | - | 2.594 |
如表1中之示例性前驅物玻璃組成物及表2中之玻璃-陶瓷製品指示，由本文所述前驅物玻璃組成物形成之玻璃-陶瓷製品可為具有改進斷裂韌性及彈性模數的透明或透明霧度、二矽酸鋰及透鋰長石玻璃-陶瓷製品。
現在參看第3圖，由示例性前驅物玻璃組成物2、3、5、及12及比較前驅物玻璃組成物C1形成之玻璃-陶瓷製品在470℃之溫度下，經受100% NaNO
3離子交換浴。如第3圖展示，將MgO(示例性前驅物玻璃組成物5(E5))、CaO(示例性前驅物玻璃組成物2(E2))、SrO(示例性前驅物玻璃組成物12(E12))、及BaO(示例性前驅物玻璃組成物3(E3))包含於前驅物玻璃組成物中導致如與由不包括任何鹼土金屬氧化物或過渡金屬氧化物之比較前驅物玻璃組成物C1形成之比較玻璃-陶瓷製品之最大中心張力相比，示例性玻璃-陶瓷製品之最大中心張力增加。
現在參看第4圖，由示例性前驅物玻璃組成物17及比較前驅物玻璃組成物C2形成之玻璃-陶瓷製品在470℃之溫度下，經受100% NaNO
3離子交換浴。如第4圖展示，將Y
2O
3(示例性前驅物玻璃組成物17(E17))包含於前驅物玻璃組成物中導致與由不包括任何Y
2O
3或任何其他過渡金屬氧化物或鹼土金屬氧化物之比較前驅物玻璃組成物C2形成之比較玻璃-陶瓷製品之最大中心張力相比，示例性玻璃-陶瓷製品之最大中心張力增加。
現在參看第5圖，由示例性前驅物玻璃組成物29及比較前驅物玻璃組成物C3及C4形成之玻璃-陶瓷製品在470℃之溫度下，經受100% NaNO
3離子交換浴。如第5圖展示，將Ta
2O
5(前驅物玻璃組成物29(E29))包含於前驅物玻璃組成物中導致如與由不包括任何Ta
2O
5或任何其他過渡金屬氧化物或鹼土金屬氧化物之比較前驅物玻璃組成物C3及C4形成的比較玻璃-陶瓷製品之最大中心張力相比，示例性玻璃-陶瓷製品之最大中心張力增加。
如第3圖-第5圖指示，將鹼土金屬氧化物及/或過渡金屬氧化物包括在本文所述前驅物玻璃組成物中可導致如與由不包括鹼土金屬氧化物或過渡金屬氧化物之前驅物玻璃組成物形成之玻璃-陶瓷製品相比，對於給定離子交換處理而言，玻璃-陶瓷製品具有增加之最大中心張力。
另外，第3圖-第5圖指示目標中心張力可藉由將某些鹼土金屬氧化物及/或過渡金屬氧化物包括於如本文描述之前驅物玻璃組成物中來更迅速達成。例如，如第3圖展示，由前驅物玻璃組成物5形成之玻璃-陶瓷製品在大約6小時離子交換之後達成100 MPa之中心張力，而其他玻璃-陶瓷製品耗費更長時間來達成100 MPa之中心張力。因為含有鹼土金屬氧化物及/或過渡金屬氧化物之玻璃-陶瓷製品每個交換離子產生更大應力，從而縮短所需離子交換時間，所以目標中心張力更迅速地達成。更短離子交換時間減少成本並且具有降低可由高溫暴露造成之應力鬆弛的益處。因此，本文所述之前驅物玻璃組成物可定製以便包括某些鹼土金屬氧化物及/或過渡金屬氧化物，從而在一段相對較短時間中達成目標中心張力。
熟習此項技術者顯而易知本文所述實施例可產生各種修改及變化而不脫離所請求標的物之精神及範圍。因此，規定本說明書涵蓋本文所述各個實施例之修改及變化，只要此等修改及變化在隨附請求項及其均等物之範圍內。
100:消費電子裝置
102:殼體
104:前表面
106:後表面
108:側表面
110:顯示器
112:覆蓋基材
第1圖為併入根據本文所述之一或多個實施例之玻璃-陶瓷製品中之任一者的電子裝置之平面圖；
第2圖為第1圖之電子裝置之透視圖；
第3圖為由比較玻璃組成物製成之比較玻璃-陶瓷製品及由根據本文所述之一或多個實施例之前驅物玻璃組成物製成之示例性玻璃-陶瓷製品的中心張力圖(x軸：離子交換時間；y軸：中心張力)；
第4圖為由比較玻璃組成物製成之比較玻璃-陶瓷製品及由根據本文所述之一或多個實施例之前驅物玻璃組成物製成之示例性玻璃-陶瓷製品的中心張力圖(x軸：離子交換時間；y軸：中心張力)；及
第5圖為由比較玻璃組成物製成之比較玻璃-陶瓷製品及由根據本文所述之一或多個實施例之前驅物玻璃組成物製成之示例性玻璃-陶瓷製品的中心張力圖(x軸：離子交換時間；y軸：中心張力)。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
100:消費電子裝置
102:殼體
104:前表面
106:後表面
108:側表面
110:顯示器
112:覆蓋基材
Claims (59)
- 一種玻璃-陶瓷製品，其包括： 大於或等於60 mol%並且小於或等於72 mol% SiO 2； 大於或等於2.5 mol%並且小於或等於8 mol% Al 2O 3； 大於或等於17 mol%並且小於或等於26 mol% Li 2O； 大於或等於0.2 mol%並且小於或等於4 mol% ZrO 2；及 大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol% P 2O 5，其中： 鹼土金屬氧化物+過渡金屬氧化物大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%，其中鹼土金屬氧化物為CaO、MgO、SrO、及BaO之總和並且過渡金屬氧化物為La 2O 3、Y 2O 3、Ta 2O 5、及GeO 2之總和； P 2O 5+ZrO 2大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%； (SiO 2+ Al 2O 3)/(P 2O 5+ ZrO 2)大於或等於12 mol%並且小於或等於34 mol%；及 該玻璃-陶瓷製品包含包括二矽酸鋰及透鋰長石之一結晶相，其中基於該結晶相之一總重量，二矽酸鋰及透鋰長石之總量大於50 wt%。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品包含大於或等於0.5 mol%並且小於或等於4 mol% ZrO 2。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中鹼土金屬氧化物+過渡金屬氧化物大於或等於0.1 mol%並且小於或等於5 mol%。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中P 2O 5+ZrO 2大於或等於2 mol%並且小於或等於5 mol%。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中(SiO 2+Al 2O 3)/(P 2O 5+ZrO 2)大於或等於14 mol%並且小於或等於32 mol%。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中Li 2O與Al 2O 3之一莫耳比大於或等於2並且小於或等於12。
- 如請求項6所述之玻璃-陶瓷製品，其中Li 2O與Al 2O 3之一莫耳比大於或等於4並且小於或等於10。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中Li 2O與SiO 2之一莫耳比大於或等於0.25並且小於或等於0.5。
- 如請求項8所述之玻璃-陶瓷製品，其中Li 2O與SiO 2之一莫耳比大於或等於0.25並且小於或等於0.4。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品包含大於或等於2.5 mol%並且小於或等於6 mol% Al 2O 3。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品包含大於或等於18 mol%並且小於或等於24 mol% Li 2O。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品包含大於或等於0.7 mol%並且小於或等於1.75 mol% P 2O 5。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中R 2O大於或等於17 mol%並且小於或等於30 mol%並且R 2O為Li 2O、Na 2O、及K 2O之總和。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品包含： 大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol% Na 2O；及 大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol% K 2O。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品包含： 大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% CaO； 大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% MgO； 大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% SrO；及 大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% BaO。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品包含： 大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol% La 2O 3； 大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol% Y 2O 3； 大於或等於0 mol%及小於或等於3 mol% Ta 2O 5；及 大於或等於0 mol%並且小於或等於2 mol% GeO 2。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品可包含大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% B 2O 3。
- 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品包含大於或等於0 mol%並且小於或等於10 mol% ZnO；
- 如請求項1至18中任一項所述之玻璃-陶瓷製品，其中該結晶相之二矽酸鋰及透鋰長石之晶粒包含大於或等於10 nm並且小於或等於100 nm之一晶粒大小。
- 如請求項1至18中任一項所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品之結晶相進一步包含偏矽酸鋰、β-石英、方矽石、或其組合。
- 如請求項1至18中任一項所述之玻璃-陶瓷製品，其中如在0.8 mm之一製品厚度下量測，在400 nm至800 nm之波長範圍內，該玻璃-陶瓷製品之一平均透射率大於或等於50%並且小於或等於95%。
- 如請求項1至18中任一項所述之玻璃-陶瓷製品，其中如藉由一人字形缺口短棒方法來量測之玻璃-陶瓷製品之一K Ic斷裂韌性大於或等於1.0 MPa·m 1/2。
- 如請求項1至18中任一項所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品之一彈性模數大於或等於90 GPa。
- 如請求項1至18中任一項所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品在大於或等於350 oC至小於或等於500 oC之一溫度下，在一離子交換浴中化學強化大於或等於2小時至小於或等於24小時之一段時間以形成一離子交換玻璃-陶瓷製品。
- 如請求項24所述之玻璃-陶瓷製品，其中該離子交換浴包含KNO 3。
- 如請求項25所述之玻璃-陶瓷製品，其中該離子交換浴進一步包含NaNO 3。
- 如請求項24所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品具有大於或等於30 MPa之一最大中心張力。
- 如請求項24所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品具有大於或等於80 MPa之一表面壓縮應力。
- 如請求項24所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品具有大於或等於0.025t之一壓縮深度。
- 如請求項24所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品具有大於或等於0.025t並且小於或等於0.28t之一鈉離子穿透深度。
- 如請求項24所述之玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品具有大於或等於0t並且小於或等於0.01t之一鉀離子穿透深度。
- 一種玻璃組成物，其包括： 大於或等於60 mol%並且小於或等於72 mol% SiO 2； 大於或等於2.5 mol%並且小於或等於8 mol% Al 2O 3； 大於或等於17 mol%並且小於或等於26 mol% Li 2O； 大於或等於1.5 mol%並且小於或等於4 mol% ZrO 2；及 大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol% P 2O 5，其中： 鹼土金屬氧化物+過渡金屬氧化物大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%，其中鹼土金屬氧化物為CaO、MgO、SrO、及BaO之總和並且過渡金屬氧化物為La 2O 3、Y 2O 3、Ta 2O 5、及GeO 2之總和；及 P 2O 5+ ZrO 2大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%。
- 如請求項32所述之玻璃組成物，其中鹼土金屬氧化物 + 過渡金屬氧化物大於或等於0.1 mol%並且小於或等於5 mol%。
- 如請求項32所述之玻璃組成物，其中P 2O 5+ ZrO 2大於或等於2 mol%並且小於或等於5 mol%。
- 如請求項32至34中任一項所述之玻璃組成物，其中Li 2O與Al 2O 3之一莫耳比大於或等於2並且小於或等於12。
- 如請求項35所述之玻璃組成物，其中Li 2O與Al 2O 3之一莫耳比大於或等於4並且小於或等於10。
- 如請求項32至34中任一項所述之玻璃組成物，其中Li 2O與SiO 2之一莫耳比大於或等於0.25並且小於或等於0.5。
- 如請求項37所述之玻璃組成物，其中Li 2O與SiO 2之一莫耳比大於或等於0.25並且小於或等於0.4。
- 如請求項32至34中任一項所述之玻璃組成物，其中該玻璃組成物包含大於或等於2.5 mol%並且小於或等於6 mol% Al 2O 3。
- 如請求項32至34中任一項所述之玻璃組成物，其中該玻璃組成物包含大於或等於18 mol%並且小於或等於24 mol% Li 2O。
- 如請求項32至34中任一項所述之玻璃組成物，其中該玻璃組成物包含大於或等於0.7 mol%並且小於或等於1.75 mol% P 2O 5。
- 如請求項32至34中任一項所述之玻璃組成物，其中R 2O大於或等於17 mol%並且小於或等於30 mol%並且R 2O為Li 2O、Na 2O、及K 2O之總和。
- 如請求項32至34中任一項所述之玻璃組成物，其中該玻璃組成物包含: 大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% CaO； 大於或等於0 mol%及小於或等於8 mol% MgO； 大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% SrO；及 大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% BaO。
- 如請求項32至34中任一項所述之玻璃組成物，其中該玻璃組成物包含： 大於或等於0 mol%並且小於或等於4 mol% La 2O 3； 大於或等於0 mol%並且小於或等於6 mol% Y 2O 3； 大於或等於0 mol%並且小於或等於3 mol% Ta 2O 5；及 大於或等於0 mol%並且小於或等於2 mol% GeO 2
- 如請求項32至34中任一項所述之玻璃組成物，其中該玻璃組成物包含大於或等於0 mol%並且小於或等於8 mol% B 2O 3。
- 如請求項32至34中任一項所述之玻璃組成物，其中該玻璃組成物包含大於或等於0 mol%並且小於或等於10 mol% ZnO。
- 一種形成一玻璃-陶瓷製品之方法，該方法包括以下步驟： 將一前驅物玻璃製品在一烘箱中以大於或等於1℃/min並且小於或等於10℃/min之一速率加熱至一成核溫度，其中該前驅物玻璃製品包含一前驅物玻璃組成物，該組成物包括： 大於或等於60 mol%及小於或等於72 mol% SiO 2； 大於或等於2.5 mol%並且小於或等於8 mol% Al 2O 3； 大於或等於17 mol%並且小於或等於26 mol% Li 2O； 大於或等於0.5 mol%並且小於或等於4 mol% ZrO 2；及 大於或等於0.5 mol%並且小於或等於2 mol% P 2O 5，其中： 鹼土金屬氧化物+過渡金屬氧化物大於或等於0.1 mol%並且小於或等於6 mol%，其中鹼土金屬氧化物為CaO、MgO、SrO、及BaO之總和並且過渡金屬氧化物為La 2O 3、Y 2O 3、Ta 2O 5、及GeO 2之總和； P 2O 5+ ZrO 2大於或等於1 mol%並且小於或等於6 mol%；並且 (SiO 2+ Al 2O 3)/(P 2O 5+ ZrO 2)大於或等於12 mol%並且小於或等於34 mol%； 在該烘箱中，將該前驅物玻璃製品保持於該成核溫度下大於或等於0.1小時並且小於或等於8小時之時間以便產生一有核可結晶玻璃製品； 在該烘箱中，將該有核可結晶玻璃製品以大於或等於1℃/min並且小於或等於10℃/min之一速率加熱至一結晶溫度； 將該有核可結晶玻璃製品在該烘箱中保持在該結晶溫度下大於或等於0.1小時並且小於或等於8小時之一段時間以便產生該玻璃-陶瓷製品，其中該玻璃-陶瓷製品包含包括二矽酸鋰及透鋰長石之一結晶相，其中基於該結晶相之總重量，二矽酸鋰及透鋰長石之總量大於50 wt%；及 將該玻璃-陶瓷製品冷卻至室溫。
- 如請求項47所述之方法，其中如在0.8 mm之一製品厚度下量測，在400 nm至800 nm之波長範圍內，該玻璃-陶瓷製品之一平均透射率大於或等於50%並且小於或等於95%。
- 如請求項47所述之方法，其中如藉由一人字形缺口短棒方法來量測之玻璃-陶瓷製品之一K Ic斷裂韌性大於或等於1.0 MPa·m 1/2。
- 如請求項47所述之方法，其中該玻璃-陶瓷製品之一彈性模數大於或等於90 GPa。
- 如請求項47至50中任一項所述之方法，進一步包括以下步驟：在大於或等於350 oC至小於或等於500 oC之一溫度下，在一離子交換浴中將玻璃-陶瓷製品強化大於或等於2小時至小於或等於12小時之一段時間以形成一離子交換玻璃-陶瓷製品。
- 如請求項51所述之方法，其中該離子交換浴包含KNO 3。
- 如請求項52所述之方法，其中該離子交換浴進一步包含NaNO 3。
- 如請求項51所述之方法，其中該玻璃-陶瓷製品具有大於或等於30 MPa之一最大中心張力。
- 如請求項51所述之方法，其中該玻璃-陶瓷製品具有大於或等於80 MPa之一表面壓縮應力。
- 如請求項51所述之方法，其中該玻璃-陶瓷製品具有大於或等於0.025t之一壓縮深度。
- 如請求項51所述之方法，其中該玻璃-陶瓷製品具有大於或等於0.025t並且小於或等於0.28t之一鈉離子穿透深度。
- 如請求項51所述之方法，其中該玻璃-陶瓷製品具有大於或等於0t並且小於或等於0.01t之一鉀離子穿透深度。
- 一種消費電子裝置，其包括： 具有一前表面、一後表面、及側表面之一殼體； 至少部分地提供於該殼體內之電氣部件，該等電氣部件至少包括一控制器、一記憶體、及一顯示器，該顯示器提供於該殼體之前表面處或附近；及 如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中之至少一者安置於該顯示器上並且形成該殼體之一部分。
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