CN111356661A - 对热历史不敏感的含碱金属的玻璃 - Google Patents

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Abstract

一种玻璃组合物，其包括大于或等于69.0摩尔％的SiO2，大于或等于7.0摩尔％的Al2O3，大于或等于14.0摩尔％的R2O，以及小于或等于|0.020|的在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率的绝对值。所述第一端点是退火点温度的假想温度下的杨氏模量，并且第二端点是应变点温度的假想温度下的杨氏模量，并且所述斜率是假想温度每改变1℃的杨氏模量(GPa)的改变。R2O是碱金属氧化物的总量，并且其包括至少两种碱金属氧化物。还公开了玻璃制品和消费电子产品。

Description

对热历史不敏感的含碱金属的玻璃
背景
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年11月17日提交的系列号为62/587,863的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全部结合入本文。
技术领域
本说明书一般涉及适于用作电子装置的盖板玻璃的玻璃组合物。更具体地，本说明书涉及对热历史不敏感并且可以形成为电子装置的盖板玻璃的含碱金属的玻璃。
背景技术
便携式电子装置，例如智能手机、平板电脑和可穿戴装置(例如，手表和健身追踪器)不断地变得越来越小且越来越复杂。因此，常规用在这些便携式电子装置的至少一个外表面上的显示器玻璃也不断地变得越来越复杂。例如，随着便携式电子装置变得越来越小且越来越薄以满足消费者需求，用于这些便携式电子装置的显示器玻璃也变得越来越小且越来越薄，这导致对显示器玻璃的尺寸和品质变化的容许度降低。类似地，对显示器玻璃的性质(例如，强度、密度和弹性)变化的容许度也随着便携式电子装置的尺寸而减小。不幸的是，作为显示器玻璃使用的玻璃的尺寸和性质可随着玻璃的冷却和精整而改变，这可导致玻璃在冷却或精整之前符合便携式电子装置的规格，但是在冷却或精整之后不符合便捷式电子装置的规格。
因此，需要无论玻璃的热历史如何，维持着玻璃的尺寸和性质的玻璃。
发明内容
根据第1个实施方式，一种玻璃组合物，其包括：大于或等于69.0摩尔％的SiO2；大于或等于7.0摩尔％的Al2O3；大于或等于14.0摩尔％的R2O；以及小于或等于|0.020|的在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率的绝对值。所述第一端点是退火点温度的假想温度下的杨氏模量，并且第二端点是应变点温度的假想温度下的杨氏模量，并且所述斜率是假想温度每改变1℃的杨氏模量(GPa)的改变。R2O是碱金属氧化物的总量，并且包括至少两种碱金属氧化物。
根据第2个实施方式，一种玻璃制品，其包括：第一表面；第二表面；位于第一表面与第二表面之间的中心区域；以及从第一表面和第二表面中的至少一者延伸到玻璃制品的中心区域中的压缩应力层。所述玻璃制品由玻璃组合物形成，所述玻璃组合物包括：大于或等于69.0摩尔％的SiO2；大于或等于7.0摩尔％的Al2O3；大于或等于14.0摩尔％的R2O；以及小于或等于|0.020|的在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率的绝对值。所述第一端点是退火点温度的假想温度下的杨氏模量，并且第二端点是应变点温度的假想温度下的杨氏模量，并且所述斜率是假想温度每改变1℃的杨氏模量(GPa)的改变。R2O是碱金属氧化物的总量，并且包括至少两种碱金属氧化物。
根据第3个实施方式，一种消费电子产品，其包括：包括前表面、后表面和侧表面的壳体；至少部分位于所述壳体内的电学部件，所述电学部件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器位于所述壳体的前表面处或者毗邻所述壳体的前表面；以及设置在所述显示器上方的盖板基材。至少一部分的壳体或盖板基材包括第一表面；第二表面；位于第一表面与第二表面之间的中心区域；以及从第一表面和第二表面中的至少一者延伸到玻璃制品的中心区域中的压缩应力层。所述玻璃制品由玻璃组合物形成，所述玻璃组合物包括：大于或等于69.0摩尔％的SiO2；大于或等于7.0摩尔％的Al2O3；大于或等于14.0摩尔％的R2O；以及小于或等于|0.020|的在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率的绝对值。所述第一端点是退火点温度的假想温度下的杨氏模量，并且第二端点是应变点温度的假想温度下的杨氏模量，并且所述斜率是假想温度每改变1℃的杨氏模量(GPa)的改变。R2O是碱金属氧化物的总量，并且包括至少两种碱金属氧化物。
在以下的具体实施方式中给出了另外的特征和优点，其中的部分特征和优点对于本领域的技术人员而言通过所作描述是显而易见的，或者通过实施本文所述的实施方式，包括以下的具体实施方式、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。
应理解，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本说明书的一部分。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示意性地描绘了根据本文公开和所述的实施方式的在其表面上具有压缩应力层的玻璃的截面图；
图2A是包含本文公开的任一种玻璃制品的示例性电子装置的平面图；
图2B是图2A的示例性电子装置的透视图；
图3根据本文公开和所述的实施方式，图示了比较例和实施例的杨氏模量相对假想温度的斜率；以及
图4根据本文公开和所述的实施方式，图示了钠钙硅酸盐、不含碱金属的玻璃和含碱金属的玻璃的杨氏模量相对假想温度的斜率。
具体实施方式
现将具体参考根据各个实施方式所述的含碱金属的玻璃。具体地，含碱金属的硅铝酸盐玻璃具有优异的可离子交换性，并且已经利用化学强化过程在碱金属硅铝酸盐玻璃中实现了高强度和高韧性性质。因此，具有优异的物理性质、化学耐久性和可离子交换性的含碱金属的硅铝酸盐玻璃已经吸引了人们的注意以将其用作显示器的盖板玻璃。
然而，根据用于生产玻璃的制造方法，玻璃的各种性质可能改变。例如，在研发期间以小的量来制造的玻璃的性质可明显不同于以生产规模来制造的相同玻璃的性质。同样地，即使以生产规模来使用的制造方法也可能有很大的变化，这可造成具有相似组合物的玻璃的性质根据用于制造玻璃的制造方法而变化。不囿于任何特定理论，认为，玻璃经历的冷却速率可影响玻璃的最终性质和结构，该冷却速率基于从坩埚熔体到研究规模的熔化器到生产规模的槽的制造方法而变化。因为此，为了设计离子交换方案并从理论上确定生产规模的玻璃的性质，需要付出很多的努力来以较小的量重复玻璃在生产期间经历的热历史。然而，根据本文公开和所述的实施方式的对热历史不敏感的玻璃在穿过差异化制造平台时维持着它们的性质，相比于对热历史敏感的玻璃，这使得成形和其他后处理(例如离子交换)更加容易且预测性更高。
玻璃结构和性质不仅易根据玻璃冷却速率而改变，它们还可受高温后处理步骤影响，例如，在显示器玻璃上的薄膜晶体管沉积。经历高温过程的玻璃的少量压实可影响后处理的结果。在显示器玻璃的情况中，电子器件的电路图形和玻璃基材可变得不匹配，并且需要进行工艺调整和校正，这是困难的并且可能不能完全解决问题。因此，无论是在初始玻璃成形期间维持性质还是在后处理期间消除性质变化，已证明需要具有对热历史不敏感的结构和性质的玻璃。本文公开和所述的对热历史不敏感的含碱金属的玻璃提供了具有这种稳定结构和性质的玻璃。
现将论述如上文公开的含碱金属的玻璃组合物的物理性质。如参照实施例更详细论述的，这些物理性质可通过改变含碱金属的玻璃组合物的组分量来实现。
假想温度是表征玻璃结构和性质的参数。熔体的冷却速率影响假想温度。冷却速率越快，假想温度越高。对于许多玻璃，诸如杨氏模量、剪切模量、折射率和密度之类的性质随着假想温度的升高而降低。这些性质随着假想温度的改变率取决于玻璃组合物。玻璃的假想温度可通过将玻璃维持在玻璃化转变范围中的给定温度下来设置。重置假想温度所需的最少时间近似为30*((在热处理温度下的玻璃粘度)/剪切模量)。为了确保完全松弛到新的假想温度，可以将玻璃保持在远超过30*((在热处理温度下的玻璃粘度)/剪切模量)的时间。
随着假想温度降低，某些玻璃(例如，钠钙硅酸盐)展现出增加的密度、硬度、弹性模量和折射率。对于这些玻璃，玻璃的结构类似于快速冷却(高假想温度)后的熔体的开放结构，但是其压实成更加接近于缓慢冷却(低假想温度)后的固体的更密实的结构。其他类型的玻璃(例如，具有SiO2的玻璃)展现出相反的性质趋势：根据假想温度的降低而降低密度、硬度、弹性模量和折射率。由这些不同类型的玻璃所展现出的相反的趋势用于限定具有对热历史不敏感(在本文中也被称为“假想温度非依赖性”)的性质的玻璃组合物。
假想温度非依赖性玻璃可使用常规技术来熔化，并且其性质不随着热历史而改变(或者变得非常少)。具有热稳定性质的玻璃对于需要高温后处理的任何产品均是有价值的，这是因为当暴露于高温时，这种玻璃将不会收缩。
根据实施方式，玻璃对其热历史的敏感性可以通过假想温度设置在退火点温度(在本文中被称为“第一端点”)时的玻璃的杨氏模量与假想温度设置在应变点温度(在本文中被称为“第二端点”)时的玻璃的杨氏模量之间的比较来测量。应理解，对其热历史具有较低敏感性的玻璃在第一端点处的杨氏模量将类似于在第二端点处的杨氏模量，因为这显示出杨氏模量不受玻璃的热历史显著影响。因此，玻璃组合物对其热历史的敏感性可以由第一端点与第二端点之间的线的斜率决定。在这样的实施方式中，所述斜率可以定义为假想温度每改变1℃，杨氏模量(GPa)的改变。特别地，所述线的斜率越接近0.0，玻璃对其热历史的敏感性越低。该函数是绝对值，并且在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率是正还是负并不重要。例如，当在第一端点和第二端点处测量玻璃的杨氏模量时，并且在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率为0.02，则玻璃对其热历史的敏感性将与在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率为-0.02的玻璃的敏感性相同。因此，在实施方式中，玻璃的斜率被认为是绝对值。
杨氏模量用作第一端点和第二端点以确定玻璃对其热历史的敏感性，这是因为杨氏模量可以高的精度测量，例如，通过使用下文用于测量杨氏模量所述的方法来测量。在实施方式中，在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率的绝对值小于或等于|0.020|，例如小于或等于|0.019|、小于或等于|0.018|、小于或等于|0.017|、小于或等于|0.016|、小于或等于|0.015|、小于或等于|0.014|、小于或等于|0.013|、小于或等于|0.012|、小于或等于|0.011|、小于或等于|0.010|、小于或等于|0.009|、小于或等于|0.008|、小于或等于|0.007|、小于或等于|0.006|、小于或等于|0.005|、小于或等于|0.004|、小于或等于|0.003|、小于或等于|0.002|、或者小于或等于|0.001|。应理解，对于上述数值中的每个数值，在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率的绝对值大于或等于|0.000|。不囿于任何特定理论，认为，在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率的绝对值小于或等于|0.020|的玻璃特别有用，因为无论用于制造玻璃的制造方法和条件如何，此类玻璃的体积不改变。同样不囿于任何特定理论，认为，包含大量二氧化硅，以及可能有其他四面体单元，并且包含至少两种碱金属氧化物的玻璃可能对它们的热历史不敏感，并因此更有可能使在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率的绝对值小于或等于|0.020|。下面描述满足这些要求的玻璃组合物。如本文所用的，如果斜率的数值范围通过竖线符表示为绝对值，则所述范围是指斜率的绝对值。例如，如果斜率表示为“小于或等于|0.020|”，则该表达式是指斜率的绝对值，因此，包括在-0.020至0.020范围内的斜率。
无论假想温度是多少，根据实施方式所述的玻璃组合物的密度可以大于或等于2.20g/cm3至小于或等于2.60g/cm3，例如，大于或等于2.25g/cm3至小于或等于2.60g/cm3，或者大于或等于2.30g/cm3至小于或等于2.60g/cm3，大于或等于2.35g/cm3至小于或等于2.60g/cm3，大于或等于2.40g/cm3至小于或等于2.60g/cm3，或者大于或等于2.45g/cm3至小于或等于2.60g/cm3。在其他实施方式中，所述玻璃组合物的密度可以大于或等于2.20g/cm3至小于或等于2.45g/cm3，大于或等于2.20g/cm3至小于或等于2.40g/cm3，大于或等于2.20g/cm3至小于或等于2.35g/cm3，大于或等于2.20g/cm3至小于或等于2.30g/cm3，或者大于或等于2.20g/cm3至小于或等于2.25g/cm3，以及前述数值之间的所有范围和子范围。本公开中所述的密度值是指通过ASTM C693-93(2013)的浮力方法测得的值。
根据实施方式，无论假想温度如何，玻璃组合物的热膨胀系数(CTE)可以大于或等于65×10-7/℃至小于或等于105×10-7/℃，例如大于或等于70×10-7/℃至小于或等于100×10-7/℃，大于或等于75×10-7/℃至小于或等于95×10-7/℃，或者大于或等于80×10-7/℃至小于或等于90×10-7/℃，以及前述数值之间的所有范围和子范围。CTE在0℃至300℃的温度范围内测量并用ppm/℃表示，并且使用按照ASTM E228-11的推杆式膨胀计来确定。
无论假想温度如何，根据实施方式所述的玻璃组合物的杨氏模量可以大于或等于60.0GPa至小于或等于80.0GPa，例如，大于或等于62.0GPa至小于或等于78.0GPa，大于或等于64.0GPa至小于或等于76.0GPa，大于或等于66.0GPa至小于或等于74.0GPa，或者大于或等于68.0GPa至小于或等于72.0GPa，以及前述数值之间的所有范围和子范围。本公开中所述的杨氏模量值是指通过标题为“Standard Guide for Resonant UltrasoundSpectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts”(《金属和非金属零件缺陷检测用共振超声谱法的标准指南》)的ASTM E2001-13中阐述的一般类型的共振超声波谱技术测得的值。
根据一个或多个实施方式，无论假想温度如何，所述玻璃组合物的泊松比可以大于或等于0.185至小于或等于0.220，例如，大于或等于0.190至小于或等于0.215，大于或等于0.195至小于或等于0.210，或者大于或等于0.200至小于或等于0.205，以及前述数值之间的所有范围和子范围。本公开中所述的泊松比数值是指通过标题为“Standard Guidefor Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallicand Non-metallic Parts”(《金属和非金属零件缺陷检测用共振超声谱法的标准指南》)的ASTM E2001-13中阐述的一般类型的共振超声波谱技术测得的值。
在实施方式中，无论假想温度如何，所述玻璃组合物的剪切模量可以大于或等于27.0GPa至小于或等于33.0GPa，例如，大于或等于27.5GPa至小于或等于32.5GPa，大于或等于28.0GPa至小于或等于32.0GPa，大于或等于28.5GPa至小于或等于31.5GPa，大于或等于29.0GPa至小于或等于31.0GPa，或者大于或等于29.5GPa至小于或等于30.5GPa，以及前述数值之间的所有范围和子范围。本公开中所述的剪切模量值是指通过标题为“StandardGuide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in BothMetallic and Non-metallic Parts”(《金属和非金属零件缺陷检测用共振超声谱法的标准指南》)的ASTM E2001-13中阐述的一般类型的共振超声波谱技术测得的值。
在一个或多个实施方式中，无论假想温度如何，所述玻璃组合物的应变点可以大于或等于440℃至小于或等于535℃，例如，大于或等于445℃至小于或等于530℃，大于或等于450℃至小于或等于525℃，大于或等于455℃至小于或等于520℃，大于或等于460℃至小于或等于515℃，大于或等于465℃至小于或等于510℃，大于或等于470℃至小于或等于505℃，大于或等于475℃至小于或等于500℃，大于或等于480℃至小于或等于495℃，或者大于或等于485℃至小于或等于490℃，以及前述数值之间的所有范围和子范围。使用ASTMC598-93(2013)的梁弯曲粘度法来确定应变点。
在实施方式中，无论假想温度如何，所述玻璃组合物的退火点可以大于或等于480℃至小于或等于590℃，例如，大于或等于485℃至小于或等于585℃，大于或等于490℃至小于或等于580℃，大于或等于495℃至小于或等于575℃，大于或等于500℃至小于或等于570℃，大于或等于505℃至小于或等于565℃，大于或等于510℃至小于或等于560℃，大于或等于515℃至小于或等于555℃，大于或等于520℃至小于或等于550℃，大于或等于525℃至小于或等于545℃，或者大于或等于530℃至小于或等于540℃，以及前述数值之间的所有范围和子范围。使用ASTM C598-93(2013)的梁弯曲粘度法来确定退火点。
根据实施方式，无论假想温度如何，所述玻璃组合物的软化点可以大于或等于700℃至小于或等于870℃，例如大于或等于705℃至小于或等于865℃，大于或等于710℃至小于或等于860℃，大于或等于715℃至小于或等于855℃，大于或等于720℃至小于或等于850℃，大于或等于725℃至小于或等于845℃，大于或等于730℃至小于或等于840℃，大于或等于735℃至小于或等于835℃，大于或等于740℃至小于或等于830℃，大于或等于745℃至小于或等于825℃，大于或等于750℃至小于或等于820℃，大于或等于755℃至小于或等于815℃，大于或等于760℃至小于或等于810℃，大于或等于765℃至小于或等于805℃，大于或等于770℃至小于或等于800℃，大于或等于775℃至小于或等于795℃，或者大于或等于780℃至小于或等于790℃，以及前述数值之间的所有范围和子范围。使用ASTM C1351M-96(2012)的平行板粘度法来确定软化点。
现将描述对热历史不敏感的含碱金属的玻璃组合物。在本文所述的玻璃组合物的实施方式中，除非另有说明，否则组成组分(例如SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O等)的浓度基于氧化物以摩尔百分比(摩尔％)给出。下面将单独论述根据实施方式所述的对热历史不敏感的含碱金属的玻璃组合物的组分。应理解，一个组分的各种所述范围中的任何所述范围可以与任何其他组分的各种所述范围中的任何所述范围单独组合。
在本文公开的对热历史不敏感的含碱金属的玻璃组合物的实施方式中，SiO2是最大成分，因此，SiO2是由所述玻璃组合物形成的玻璃网络中的主要成分。纯SiO2具有相对较低的CTE并且不含碱金属。但是纯SiO2具有高的熔点。因此，如果玻璃组合物中的SiO2的浓度过高，则可降低玻璃组合物的可成形性，因为较高的SiO2浓度增加了玻璃熔化的难度，这进而不利地影响玻璃的可成形性。在实施方式中，所述玻璃组合物一般包括的SiO2的量大于或等于69.0摩尔％，例如，大于或等于70.0摩尔％，大于或等于71.0摩尔％，大于或等于72.0摩尔％，大于或等于73.0摩尔％，大于或等于74.0摩尔％，大于或等于75.0摩尔％，大于或等于76.0摩尔％，大于或等于77.0摩尔％，大于或等于78.0摩尔％，大于或等于79.0摩尔％，或者大于或等于80.0摩尔％。在实施方式中，所述玻璃组合物包括的SiO2的量小于或等于82.0摩尔％，小于或等于81.0摩尔％，小于或等于80.0摩尔％，小于或等于79.0摩尔％，小于或等于78.0摩尔％，小于或等于77.0摩尔％，小于或等于76.0摩尔％，小于或等于75.0摩尔％，小于或等于74.0摩尔％，小于或等于73.0摩尔％，小于或等于72.0摩尔％，小于或等于71.0摩尔％，或者小于或等于70.0摩尔％。应理解，在实施方式中，上述任何范围可以与任何其他范围组合。然而，在其他实施方式中，所述玻璃组合物包括的SiO2的量大于或等于69.0摩尔％至小于或等于82.0摩尔％，大于或等于70.0摩尔％至小于或等于81.0摩尔％，大于或等于71.0摩尔％至小于或等于80.0摩尔％，大于或等于72.0摩尔％至小于或等于79.0摩尔％，大于或等于73.0摩尔％至小于或等于78.0摩尔％，或者大于或等于74.0摩尔％至小于或等于77.0摩尔％，以及前述数值之间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中，所述玻璃组合物包含的SiO2的量大于或等于70.0摩尔％至小于或等于75.0摩尔％，以及前述数值之间的所有范围和子范围。
实施方式的玻璃组合物还可以包括Al2O3。类似于SiO2，Al2O3可以用作玻璃网络形成剂。Al2O3因为其在由玻璃组合物形成的玻璃熔体中的四面体配位而可以增加玻璃组合物的粘度，从而当Al2O3的量过高时，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的SiO2的浓度和碱金属氧化物的浓度平衡时，Al2O3可降低玻璃熔体的液相线温度，从而增强液相线粘度并提高玻璃组合物与某些成形工艺的相容性，例如，熔合成形工艺。在实施方式中，所述玻璃组合物一般包括的Al2O3的浓度大于或等于7.0摩尔％，例如，大于或等于8.0摩尔％，大于或等于9.0摩尔％，大于或等于10.0摩尔％，大于或等于11.0摩尔％，大于或等于12.0摩尔％，大于或等于13.0摩尔％，大于或等于14.0摩尔％，大于或等于15.0摩尔％，大于或等于16.0摩尔％，或者大于或等于17.0摩尔％。在实施方式中，所述玻璃组合物包括的Al2O3的量小于或等于18.0摩尔％，小于或等于17.0摩尔％，小于或等于16.0摩尔％，小于或等于15.0摩尔％，小于或等于14.0摩尔％，小于或等于13.0摩尔％，小于或等于12.0摩尔％，小于或等于11.0摩尔％，小于或等于10.0摩尔％，小于或等于9.0摩尔％，或者小于或等于8.0摩尔％。应理解，在实施方式中，上述任何范围可以与任何其他范围组合。然而，在其他实施方式中，所述玻璃组合物包括的Al2O3的量大于或等于7.0摩尔％至小于或等于18.0摩尔％，例如，大于或等于8.0摩尔％至小于或等于17.0摩尔％，大于或等于9.0摩尔％至小于或等于16.0摩尔％，大于或等于10.0摩尔％至小于或等于15.0摩尔％，或者大于或等于11.0摩尔％至小于或等于14.0摩尔％，以及前述数值之间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中，所述玻璃组合物包含的Al2O3的量大于或等于8.0摩尔％至小于或等于12.0摩尔％，以及前述数值之间的所有范围和子范围。
SiO2和Al2O3是玻璃网络形成组分，并且在一些实施方式中，这些玻璃网络形成组分占玻璃组合物的大部分。例如，在实施方式中，玻璃组合物中的SiO2和Al2O3的总和大于或等于80.0摩尔％，例如，大于或等于81.0摩尔％，大于或等于82.0摩尔％，大于或等于83.0摩尔％，大于或等于84.0摩尔％，或者大于或等于85.0摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的SiO2和Al2O3的总和小于或等于86.0摩尔％，小于或等于85.0摩尔％，小于或等于84.0摩尔％，小于或等于83.0摩尔％，小于或等于82.0摩尔％，或者小于或等于81.0摩尔％。应理解，在实施方式中，上述任何范围可以与任何其他范围组合。然而，在其他实施方式中，玻璃组合物中的SiO2和Al2O3的总和大于或等于80.0摩尔％至小于或等于86.0摩尔％，例如，大于或等于81.0摩尔％至小于或等于85.0摩尔％，或者大于或等于82.0摩尔％至小于或等于84.0摩尔％，以及前述数值之间的所有范围和子范围。
将锂加入玻璃中允许进行离子交换过程并且进一步降低了玻璃的软化点。在实施方式中，所述玻璃组合物一般包括的Li2O的量大于或等于0.0摩尔％，例如，大于或等于0.5摩尔％，大于或等于1.0摩尔％，大于或等于1.5摩尔％，大于或等于2.0摩尔％，大于或等于2.5摩尔％，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％，或者大于或等于9.5摩尔％。在一些实施方式中，所述玻璃组合物包括的Li2O的量小于或等于10.0摩尔％，例如，小于或等于9.5摩尔％，小于或等于9.0摩尔％，小于或等于8.5摩尔％，小于或等于8.0摩尔％，小于或等于7.5摩尔％，小于或等于7.0摩尔％，小于或等于6.5摩尔％，小于或等于6.0摩尔％，小于或等于5.5摩尔％，小于或等于5.0摩尔％，小于或等于4.5摩尔％，小于或等于4.0摩尔％，小于或等于3.5摩尔％，小于或等于3.0摩尔％，小于或等于2.5摩尔％，小于或等于2.0摩尔％，小于或等于1.5摩尔％，小于或等于1.0摩尔％，或者小于或等于0.5摩尔％。应理解，在实施方式中，上述任何范围可以与任何其他范围组合。然而，在其他实施方式中，所述玻璃组合物包含的Li2O的量大于或等于0.0摩尔％至小于或等于10.0摩尔％，例如，大于或等于0.5摩尔％至小于或等于9.5摩尔％，大于或等于1.0摩尔％至小于或等于9.0摩尔％，大于或等于1.5摩尔％至小于或等于8.5摩尔％，大于或等于2.0摩尔％至小于或等于8.0摩尔％，大于或等于2.5摩尔％至小于或等于7.5摩尔％，大于或等于3.0摩尔％至小于或等于7.0摩尔％，大于或等于3.5摩尔％至小于或等于6.5摩尔％，或者大于或等于4.0摩尔％至小于或等于6.0摩尔％，以及前述数值之间的所有范围和子范围。
与Li2O一样，Na2O有助于玻璃组合物的可离子交换性，并且也降低了玻璃组合物的熔点以及提高了玻璃组合物的可成形性。然而，如果向玻璃组合物添加过多的Na2O，则CTE可能过高。在实施方式中，所述玻璃组合物一般包括的Na2O的量大于或等于3.0摩尔％，例如，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10.0摩尔％，大于或等于10.5摩尔％，大于或等于11.0摩尔％，或者大于或等于11.5摩尔％。在一些实施方式中，所述玻璃组合物包括的Na2O的量小于或等于12.0摩尔％，小于或等于11.5摩尔％，小于或等于11.0摩尔％，小于或等于10.5摩尔％，小于或等于10.0摩尔％，小于或等于9.5摩尔％，小于或等于9.0摩尔％，小于或等于8.5摩尔％，小于或等于8.0摩尔％，小于或等于7.5摩尔％，小于或等于7.0摩尔％，小于或等于6.5摩尔％，小于或等于6.0摩尔％，小于或等于5.5摩尔％，小于或等于5.0摩尔％，小于或等于4.5摩尔％，小于或等于4.0摩尔％，或者小于或等于3.5摩尔％。应理解，在实施方式中，上述任何范围可以与任何其他范围组合。然而，在其他实施方式中，所述玻璃组合物包含的Na2O的量大于或等于3.0摩尔％至小于或等于12.0摩尔％，例如，大于或等于3.5摩尔％至小于或等于11.5摩尔％，大于或等于4.0摩尔％至小于或等于11.0摩尔％，大于或等于4.5摩尔％至小于或等于10.5摩尔％，大于或等于5.0摩尔％至小于或等于10.0摩尔％，大于或等于5.5摩尔％至小于或等于9.5摩尔％，大于或等于6.0摩尔％至小于或等于9.0摩尔％，或者大于或等于6.5摩尔％至小于或等于8.5摩尔％，以及前述数值之间的所有范围和子范围。
与Na2O一样，K2O也促进离子交换并增加压缩应力层的DOC。然而，加入K2O可造成CTE增加。在实施方式中，所述玻璃组合物一般包括的K2O的量大于或等于0.0摩尔％，例如，大于或等于0.5摩尔％，大于或等于1.0摩尔％，大于或等于1.5摩尔％，大于或等于2.0摩尔％，大于或等于2.5摩尔％，大于或等于3.0摩尔％，例如大于或等于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10.0摩尔％，大于或等于10.5摩尔％，大于或等于11.0摩尔％，或者大于或等于11.5摩尔％。在一些实施方式中，所述玻璃组合物包括的K2O的量小于或等于12.0摩尔％，小于或等于11.5摩尔％，小于或等于11.0摩尔％，小于或等于10.5摩尔％，小于或等于10.0摩尔％，小于或等于9.5摩尔％，小于或等于9.0摩尔％，小于或等于8.5摩尔％，小于或等于8.0摩尔％，小于或等于7.5摩尔％，小于或等于7.0摩尔％，小于或等于6.5摩尔％，小于或等于6.0摩尔％，小于或等于5.5摩尔％，小于或等于5.0摩尔％，小于或等于4.5摩尔％，小于或等于4.0摩尔％，小于或等于3.5摩尔％，小于或等于3.0摩尔％，小于或等于2.5摩尔％，小于或等于2.0摩尔％，小于或等于1.5摩尔％，小于或等于1.0摩尔％，或者小于或等于0.5摩尔％。应理解，在实施方式中，上述任何范围可以与任何其他范围组合。然而，在其他实施方式中，所述玻璃组合物包含的K2O的量大于或等于0.0摩尔％至小于或等于12.0摩尔％，例如，大于或等于3.5摩尔％至小于或等于11.5摩尔％，大于或等于4.0摩尔％至小于或等于11.0摩尔％，大于或等于4.5摩尔％至小于或等于10.5摩尔％，大于或等于5.0摩尔％至小于或等于10.0摩尔％，大于或等于5.5摩尔％至小于或等于9.5摩尔％，大于或等于6.0摩尔％至小于或等于9.0摩尔％，或者大于或等于6.5摩尔％至小于或等于8.5摩尔％，以及前述数值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，所述玻璃组合物包含的K2O的量大于或等于7.0摩尔％至小于或等于11.0摩尔％。
玻璃组合物中的碱金属氧化物(例如，Li2O、Na2O和K2O以及其他碱金属氧化物，包括Cs2O和Rb2O)的总和可以被称为“R2O”，并且R2O可以摩尔％来表示。然而，如本文所用，R2O包括至少两种碱金属氧化物，并且在一些实施方式中，包括两种碱金属氧化物，包括三种碱金属氧化物，或者包括四种碱金属氧化物。在一些实施方式中，R2O可以是Li2O和Na2O的组合。在其他实施方式中，R2O可以是Na2O和K2O的组合。在其他实施方式中，R2O可以是Li2O和K2O的组合。在一个或多个实施方式中，R2O可以是Li2O、Na2O和K2O的组合。在实施方式中，构成R2O的碱金属氧化物中的每一者以大于或等于0.5摩尔％的量存在。例如，如果R2O包含Li2O和Na2O，则Li2O和Na2O均以大于或等于0.5摩尔％的量存在，并且如果R2O包含Li2O、Na2O和K2O，则Li2O、Na2O和K2O全部以大于或等于0.5摩尔％的量存在。
在一个或多个实施方式中，所述玻璃组合物包括的R2O的量大于或等于14.0摩尔％，例如，大于或等于14.5摩尔％，大于或等于15.0摩尔％，大于或等于15.5摩尔％，大于或等于16.0摩尔％，大于或等于16.5摩尔％，大于或等于17.0摩尔％，大于或等于17.5摩尔％，大于或等于18.0摩尔％，大于或等于18.5摩尔％，大于或等于19.0摩尔％，大于或等于19.5摩尔％，大于或等于20.0摩尔％，大于或等于20.5摩尔％，大于或等于21.0摩尔％，大于或等于21.5摩尔％，大于或等于22.0摩尔％，大于或等于22.5摩尔％，大于或等于23.0摩尔％，大于或等于23.5摩尔％，大于或等于24.0摩尔％，或者大于或等于24.5摩尔％。在一个或多个实施方式中，所述玻璃组合物包括的R2O的量小于或等于25.0摩尔％，例如，小于或等于24.5摩尔％，小于或等于24.0摩尔％，小于或等于23.5摩尔％，小于或等于23.0摩尔％，小于或等于22.5摩尔％，小于或等于22.0摩尔％，小于或等于21.5摩尔％，小于或等于21.0摩尔％，小于或等于20.5摩尔％，小于或等于20.0摩尔％，小于或等于19.5摩尔％，小于或等于19.0摩尔％，小于或等于18.5摩尔％，小于或等于18.0摩尔％，小于或等于17.5摩尔％，小于或等于17.0摩尔％，小于或等于16.5摩尔％，小于或等于16.0摩尔％，小于或等于15.5摩尔％，小于或等于15.0摩尔，或者小于或等于14.5摩尔％。应理解，在实施方式中，上述任何范围可以与任何其他范围组合。然而，在其他实施方式中，所述玻璃组合物包含的R2O的量大于或等于14.0摩尔％至小于或等于25.0摩尔％，例如，大于或等于14.5摩尔％至小于或等于24.5摩尔％，大于或等于15.0摩尔％至小于或等于24.0摩尔％，大于或等于15.5摩尔％至小于或等于23.5摩尔％，大于或等于16.0摩尔％至小于或等于23.0摩尔％，大于或等于16.5摩尔％至小于或等于22.5摩尔％，大于或等于17.0摩尔％至小于或等于22.0摩尔％，大于或等于17.5摩尔％至小于或等于21.5摩尔％，或者大于或等于18.0摩尔％至小于或等于21.0摩尔％，以及前述数值之间的所有范围和子范围。
在实施方式中，R2O包括Na2O和Li2O。在R2O包括Na2O和Li2O的一个或多个实施方式中，以摩尔％计，Na2O/Li2O的比值大于或等于1.0，例如，大于或等于1.2，大于或等于1.4，大于或等于1.6，大于或等于1.8，大于或等于2.0，大于或等于2.2，大于或等于2.4，大于或等于2.6，或者大于或等于2.8。在R2O包括Na2O和Li2O的一些实施方式中，以摩尔％计，Na2O/Li2O的比值小于或等于3.0，例如，小于或等于2.8，小于或等于2.6，小于或等于2.4，小于或等于2.2，小于或等于2.0，小于或等于1.8，小于或等于1.6，小于或等于1.4，或者小于或等于1.2。应理解，在实施方式中，上述任何范围可以与任何其他范围组合。然而，在R2O包含Na2O和Li2O的其他实施方式中，以摩尔％计，Na2O/Li2O的比值大于或等于1.0至小于或等于3.0，例如，大于或等于1.2至小于或等于2.8，大于或等于1.4至小于或等于2.6，大于或等于1.6至小于或等于2.4，或者大于或等于1.8至小于或等于2.2，以及前述数值之间的所有范围和子范围。
在实施方式中，R2O包含K2O和Na2O，并且K2O和Na2O的总和大于或等于15.0摩尔％至小于或等于21.0摩尔％，例如，大于或等于15.5摩尔％至小于或等于20.5摩尔％，大于或等于16.0摩尔％至小于或等于20.0摩尔％，大于或等于16.5摩尔％至小于或等于19.5摩尔％，或者大于或等于17.0摩尔％至小于或等于19.0摩尔％。在R2O包括K2O和Na2O的一个或多个实施方式中，以摩尔％计，K2O/Na2O的比值大于或等于1.0，例如，大于或等于1.2，大于或等于1.4，大于或等于1.6，大于或等于1.8，大于或等于2.0，大于或等于2.2，大于或等于2.4，大于或等于2.6，或者大于或等于2.8。在R2O包括K2O和Na2O的一些实施方式中，以摩尔％计，K2O/Na2O的比值小于或等于3.0，例如，小于或等于2.8，小于或等于2.6，小于或等于2.4，小于或等于2.2，小于或等于2.0，小于或等于1.8，小于或等于1.6，小于或等于1.4，或者小于或等于1.2。应理解，在实施方式中，上述任何范围可以与任何其他范围组合。然而，在R2O包含K2O和Na2O的其他实施方式中，以摩尔％计，K2O/Na2O的比值大于或等于1.0至小于或等于3.0，例如，大于或等于1.2至小于或等于2.8，大于或等于1.4至小于或等于2.6，大于或等于1.6至小于或等于2.4，或者大于或等于1.8至小于或等于2.2，以及前述数值之间的所有范围和子范围。
在实施方式中，R2O包含Li2O、Na2O和K2O，并且Li2O、Na2O和K2O的总和大于或等于15.0摩尔％至小于或等于21.0摩尔％，例如，大于或等于15.5摩尔％至小于或等于20.5摩尔％，大于或等于16.0摩尔％至小于或等于20.0摩尔％，大于或等于16.5摩尔％至小于或等于19.5摩尔％，或者大于或等于17.0摩尔％至小于或等于19.0摩尔％。在R2O包括Li2O、Na2O和K2O的一个或多个实施方式中，以摩尔％计，K2O/Li2O的比值大于或等于1.0，例如，大于或等于1.5，大于或等于2.0，大于或等于2.5，大于或等于3.0，大于或等于3.5，大于或等于4.0，大于或等于4.5，大于或等于5.0，大于或等于5.5，大于或等于6.0，大于或等于6.5，或者大于或等于7.0。在R2O包括Li2O、Na2O和K2O的一些实施方式中，以摩尔％计，K2O/Li2O的比值小于或等于7.5，例如，小于或等于7.0，小于或等于6.5，小于或等于6.0，小于或等于5.5，小于或等于5.0，小于或等于4.5，小于或等于4.0，小于或等于3.5，小于或等于3.0，小于或等于2.8，小于或等于2.6，小于或等于2.4，小于或等于2.2，小于或等于2.0，小于或等于1.8，小于或等于1.6，小于或等于1.4，或者小于或等于1.2。应理解，在实施方式中，上述任何范围可以与任何其他范围组合。然而，在R2O包含Li2O、Na2O和K2O的其他实施方式中，以摩尔％计，K2O/Li2O的比值大于或等于1.0至小于或等于7.5，例如，大于或等于1.5至小于或等于7.0，大于或等于2.0至小于或等于6.5，大于或等于2.5至小于或等于6.0，大于或等于3.0至小于或等于5.5，或者大于或等于3.5至小于或等于5.0，以及前述数值之间的所有范围和子范围。在R2O包括Li2O、Na2O和K2O的一些实施方式中，以摩尔％计，K2O/Na2O的比值大于或等于1.0，例如，大于或等于1.2，大于或等于1.4，大于或等于1.6，大于或等于1.8，大于或等于2.0，大于或等于2.2，大于或等于2.4，大于或等于2.6，或者大于或等于2.8。在R2O包括Li2O、Na2O和K2O的一些实施方式中，以摩尔％计，K2O/Na2O的比值小于或等于3.0，例如，小于或等于2.8，小于或等于2.6，小于或等于2.4，小于或等于2.2，小于或等于2.0，小于或等于1.8，小于或等于1.6，小于或等于1.4，或者小于或等于1.2。应理解，在实施方式中，上述任何范围可以与任何其他范围组合。然而，在R2O包含Li2O、Na2O和K2O的其他实施方式中，以摩尔％计，K2O/Na2O的比值大于或等于1.0至小于或等于3.0，例如，大于或等于1.2至小于或等于2.8，大于或等于1.4至小于或等于2.6，大于或等于1.6至小于或等于2.4，或者大于或等于1.8至小于或等于2.2，以及前述数值之间的所有范围和子范围。
在实施方式中，所述玻璃组合物可以任选地包括一种或多种澄清剂。在一些实施方式中，所述澄清剂例如可以包括SnO2。在这样的实施方式中，SnO2可以以以下量存在于所述玻璃组合物中：小于或等于0.2摩尔％，例如，大于或等于0.0摩尔％至小于或等于0.1摩尔％，以及前述数值之间的所有范围和子范围。在其他实施方式中，SnO2可以以以下量存在于所述玻璃组合物中：大于或等于0.0摩尔％至小于或等于0.2摩尔％，或者大于或等于0.1摩尔％至小于或等于0.2摩尔％，以及前述数值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，所述玻璃组合物可以不含SnO2。
在实施方式中，所述玻璃制品可以基本上不含砷和锑中的一种或两种。在其他实施方式中，所述玻璃制品可以不含砷和锑中的一种或两种。
根据上述，根据实施方式所述的玻璃组合物可以通过任何合适的方法形成，例如狭缝成形、浮法成形、轧制工艺、熔合成形工艺等。
玻璃制品可以其形成的方式为特征。例如，其中玻璃制品的特征可以为可浮法成形(即，通过浮法成形)，可下拉，尤其是可熔合成形或可狭缝拉制(即，通过诸如熔合拉制工艺或狭缝拉制工艺之类的下拉工艺来成形)。
本文所述的玻璃制品的一些实施方式可以通过下拉工艺成形。下拉工艺生产的具有均匀厚度的玻璃制品拥有相对原始的表面。因为玻璃制品的平均挠曲强度受表面瑕疵的量和尺寸控制，因此接触程度最小的原始表面具有更高的初始强度。另外，下拉的玻璃制品具有非常平坦、光滑的表面，这种表面可用于玻璃制品的最终应用而无需昂贵的研磨和抛光。
玻璃制品的一些实施方式可以描述为可熔合成形(即，可使用熔合拉制工艺成形)。熔合工艺使用拉制槽，该拉制槽具有用来接收熔融玻璃原料的通道。通道具有堰，其沿着通道两侧上的通道长度在顶部开放。当通道填充有熔融材料时，熔融玻璃从堰溢流。在重力的作用下，熔融玻璃作为两个流动玻璃膜从拉制槽的外表面向下流动。这些拉制槽的外表面向下并向内延伸，以使它们在拉制槽下方的边缘处汇合。这两个流动的玻璃膜在该边缘处汇合以熔合及形成单个流动的玻璃制品。熔合拉制方法的优点在于：由于从通道中溢流的这两个玻璃膜熔合在一起，因此所得到的玻璃制品的任一外表面均不与设备的任何部分相接触。因此，熔合拉制玻璃制品的表面性质不受到这种接触的影响。
本文所述的玻璃制品的一些实施方式可以通过狭缝拉制工艺成形。狭缝拉制工艺与熔合拉制法不同。在狭缝拉制法中，向拉制槽提供熔融的原料玻璃。拉制槽的底部具有开放狭缝，其具有沿着狭缝长度延伸的喷嘴。熔融玻璃流动通过狭缝/喷嘴，并且作为连续的玻璃制品向下拉制且进入到退火区域中。
在实施方式中，含碱金属的玻璃组合物可以是经过强化的，例如，通过离子交换强化，从而制造耐损坏性的玻璃以用于一些应用，例如但不限于用于显示器盖板的玻璃。参考图1，玻璃具有处于压缩应力下的第一区域(例如，图1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)下的第二区域(例如，图1中的中心区域130)，所述第一区域从表面延伸到玻璃的压缩深度(DOC)，所述第二区域从DOC延伸到玻璃的中心或内部区域。如本文所用，DOC是指玻璃制品内的应力从压缩应力变为拉伸应力处的深度。在DOC处，应力从正应力(压缩应力)转化为负应力(拉伸应力)并因此表现出零应力值。
根据本领域常用根例，压缩或压缩应力以负(<0)应力表示并且拉伸或拉伸应力以正(>0)应力表示。但是在本说明书中，CS以正值或绝对值表示，即，如本文所述，CS＝|CS|。压缩应力(CS)在玻璃的表面处可以具有最大值，并且CS可以根据函数，随着离表面的随离d而变化。再再参考图1，第一压缩层120从第一表面110延伸到深度d1，并且第二压缩层122从第二表面112延伸到深度d2。这些部分一起限定了玻璃100的压缩或CS。通过表面应力计(FSM)，使用商购仪器，例如日本折原实如有限公如[Orihara Industrial Co.,Ltd.]制造的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，其与玻璃的其折射相关。进而根据题为“Standard Test Method for Measuremento f Glass Stress-Optical Coefficient”(《测量玻璃应力-光学系数的标准测试方法》)的ASTM标准C770-16中所述的方案C(玻璃盘方法)来测量SOC，所述文献通过引用全文结合入本文。
两个压缩应力区域(图1中的120、122)的压缩应力通过玻璃的中心区域(130)中的储存的张力平衡。最大中心张力(CT)和DOC值使用本领域已知的散射光偏振光镜(SCALP)技术来测量。折射近场(RNF)方法或SCALP可以用于测量应力分布。当使用RNF方法测量应力分布时，在RNF方法中使用由SCALP提供的最大CT值。具体地，对通过RNF测量的应力分布进行力平衡并标定至SCALP测量所提供的最大CT值。RNF方法在题为“Systems and methods formeasuring a profile characteristic of a glass sample”(《用于测量玻璃样品的分布特征的***和方法》)的第8,854,623号美国专利中有所描述，其全文通过引用纳入本文。具体地，RNF方法包括将玻璃制品置于参比块附近，产生偏振切换光束，其以1Hz至50Hz的频率在各正交偏振之间切换，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，在每个正交偏振中测得的功率量彼此相差50％以内。该方法还包括使偏振切换光束传输通过玻璃样品和参比块以进入到玻璃样品中的不同深度，然后用中继光学***使传输的偏振切换光束传到信号光检测器中，并且该信号光检测器产生偏振切换的检测器信号。该方法还包括用检测器信号除以参比信号以形成归一化检测器信号，以及由该归一化检测器信号确定玻璃样品的分布特征。
通过将玻璃暴露于离子交换溶液，可以在玻璃中形成压缩应力层。在实施方式中，离子交换溶液可以是熔融硝酸盐。在一些实施方式中，离子交换溶液可以是熔融KNO3、熔融NaNO3或其组合。在某些实施方式中，离子交换溶液可以包含约80％的熔融KNO3、约75％的熔融KNO3、约70％的熔融KNO3、约65％的熔融KNO3、或约60％的熔融KNO3。在某些实施方式中，离子交换溶液可以包含约20％的熔融NaNO3、约25％的熔融NaNO3、约30％的熔融NaNO3、约35％的熔融NaNO3、或约40％的熔融NaNO3。在其他实施方式中，离子交换溶液可以包含约80％的熔融KNO3和约20％的熔融NaNO3、约75％的熔融KNO3和约25％的熔融NaNO3、约70％的熔融KNO3和约30％的熔融NaNO3、约65％的熔融KNO3和约35％的熔融NaNO3、或者约60％的熔融KNO3和约40％的熔融NaNO3，以及前述数值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，在离子交换溶液中可以使用其他钠盐和钾盐，例如，钠或钾的亚硝酸盐、磷酸盐或硫酸盐。
通过将由所述玻璃组合物制成的玻璃制品浸到离子交换溶液的浴中，将离子交换溶液喷射到由所述玻璃组合物制成的玻璃制品上，或以其他方式将离子交换溶液物理施加于由所述玻璃组合物制成的玻璃制品，可以将玻璃组合物暴露于离子交换溶液。在暴露于玻璃组合物时，根据实施方式，离子交换溶液所处的温度可以大于或等于400℃至小于或等于500℃，例如，大于或等于410℃至小于或等于490℃，大于或等于420℃至小于或等于480℃，大于或等于430℃至小于或等于470℃，或者大于或等于440℃至小于或等于460℃，以及前述数值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，可以将玻璃组合物暴露于离子交换溶液中并且持续时间大于或等于4小时至小于或等于48小时，例如，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，或者大于或等于24小时至小于或等于28小时，以及前述数值之间的所有范围和子范围。
离子交换过程可以在一定的处理条件下在离子交换溶液中进行，所述处理条件提供了改进的压缩应力分布，例如，如在第2016/0102011号美国专利申请公开中所公开的，所述文献通过引用全文纳入本文。
在进行离子交换过程之后，应理解，玻璃制品的表面处的组成可以不同于刚成形的玻璃制品(即，在经历离子交换过程之前的玻璃制品)的组成。这是由于刚成形的玻璃中的一种类型的碱金属离子(例如，Li+或Na+)被更大的碱金属离子(例如，分别是Na+或K+)替代。然而，在实施方式中，玻璃制品的深度的中心处或附近的玻璃组合物将仍具有刚成形的玻璃制品的组成。
本文公开的玻璃制品可以被包含到另一个制品中，例如，具有显示器的制品(或显示制品)(例如，消费电子器件，包括智能手机、平板电脑、电脑、导航***等)；建筑制品；运输制品(例如汽车、火车、飞行器、船舶等)；器具制品或需要一定的透明度、耐刮擦性、耐磨损性或以上性质的组合的任何制品。图2A和2B示出了包含本文公开的任何一种玻璃制品的示例性制品。具体来说，图2A和2B示出了消费电子装置200，其包括：壳体202，所述壳体202具有前表面204、后表面206和侧表面208；电学部件(未示出)，其至少部分或完全位于所述壳体内并且至少包括控制器、存储器和显示器212，所述显示器210位于壳体的前表面处或附近；以及盖板基材212，其在壳体的前表面处或壳体的前表面上方以使得盖板基材212在显示器上方。在一些实施方式中，至少一部分盖板基材212和/或壳体222可以包含本文公开的任何玻璃制品。
第1条条款包括一种玻璃组合物，其包括：大于或等于69.0摩尔％的SiO2；大于或等于7.0摩尔％的Al2O3；大于或等于14.0摩尔％的R2O；以及小于或等于|0.020|的在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率的绝对值，其中，所述第一端点是在退火点温度的假想温度下的杨氏模量，并且所述第二端点是在应变点温度的假想温度下的杨氏模量，所述斜率是假想温度每改变1℃的杨氏模量(GPa)的改变，并且R2O是碱金属氧化物的总量，且其包括至少两种碱金属氧化物。
第2条条款包括根据第1条条款所述的玻璃组合物，其中，所述斜率的绝对值小于或等于|0.015|。
第3条条款包括根据第1和第2条条款中任一条条款所述的玻璃组合物，其中，所述斜率的绝对值小于或等于|0.010|。
第4条条款包括根据第1-3条条款中的任一条条款所述的玻璃组合物，其中，SiO2+Al2O3大于80.0摩尔％。
第5条条款包括根据第1-4条条款中的任一条条款所述的玻璃组合物，其中，R2O大于或等于18.0摩尔％。
第6条条款包括根据第1-5条条款中的任一条条款所述的玻璃组合物，其中，R2O包含的K2O的量大于或等于7.0摩尔％至小于或等于11.0摩尔％。
第7条条款包括根据第1-6条条款中的任一条条款所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物包含大于或等于72.0摩尔％的SiO2。
第8条条款包括根据第1-7条条款中的任一条条款所述的玻璃组合物，其中，所述至少两种碱金属氧化物中的每种碱金属氧化物以大于或等于0.5摩尔％的量存在于玻璃组合物中。
第9条条款包括根据第1-8条条款中的任一条款所述的玻璃组合物，其中，R2O包含Na2O和Li2O，并且Na2O/Li2O的比值大于或等于1.0。
第10条条款包括根据第1-9条条款中的任一条条款所述的玻璃组合物，其中，R2O包含K2O和Na2O，并且K2O/Na2O的比值大于或等于1.0。
第11条条款包括根据第1-10条条款中的任一条条款所述的玻璃组合物，其中，R2O包含至少三种碱金属氧化物。
第12条条款包括根据第11条条款所述的玻璃组合物，其中，所述至少三种碱金属氧化物中的每种碱金属氧化物以大于或等于0.5摩尔％的量存在于玻璃组合物中。
第13条条款包括根据第1-12条条款中的任一条条款所述的玻璃组合物，其中，R2O包含Li2O、Na2O和K2O，并且K2O/Li2O的比值大于或等于1.0，并且K2O/Na2O的比值大于或等于1.0。
第14条条款包括根据第13条条款所述的玻璃组合物，其中，K2O/Li2O的比值大于或等于5.0。
第15条条款包括根据第1-14条条款中的任一条条款所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物包含：大于或等于70.0摩尔％至小于或等于75.0摩尔％的SiO2；以及大于或等于8.0摩尔％至小于或等于12.0摩尔％的Al2O3，其中，R2O大于或等于16.0摩尔％。
第16条条款包括根据第1-15条条款中的任一条条款所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物包含：大于或等于70.0摩尔％至小于或等于75.0摩尔％的SiO2；以及大于或等于8.0摩尔％至小于或等于12.0摩尔％的Al2O3，其中R2O包含Li2O和Na2O，并且Li2O+Na2O大于或等于14.0摩尔％至小于或等于15.0摩尔％。
第17条条款包括根据第1-16条条款中的任一条条款所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物包含：大于或等于70.0摩尔％至小于或等于75.0摩尔％的SiO2；以及大于或等于8.0摩尔％至小于或等于12.0摩尔％的Al2O3，其中R2O包含Na2O和K2O，并且Na2O+K2O大于或等于15.0摩尔％至小于或等于21.0摩尔％。
第18条条款包括根据第1-17条条款中的任一条条款所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物包含：大于或等于70.0摩尔％至小于或等于75.0摩尔％的SiO2；以及大于或等于8.0摩尔％至小于或等于12.0摩尔％的Al2O3，其中R2O包含Li2O、Na2O和K2O，并且Li2O+Na2O+K2O大于或等于15.0摩尔％至小于或等于21.0摩尔％。
第19条条款包括由第1-18条条款中任一条条款所述的玻璃组合物形成的玻璃制品，其包括：第一表面；第二表面；位于第一表面与第二表面之间的中心区域；以及从第一表面和第二表面中的至少一者延伸到玻璃制品的中心区域中的压缩应力层。
第20条条款包括一种消费电子产品，其包括：包括前表面、后表面和侧表面的壳体；至少部分位于所述壳体内的电学部件，所述电学部件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器位于所述壳体的前表面处或者毗邻所述壳体的前表面；以及设置在所述显示器上方的盖板基材，其中，至少一部分的壳体或盖板基材包括如第19条条款所述的玻璃制品。
实施例
通过以下的实施例对实施方式做进一步阐述。应该理解的是，这些实施例不限制上述实施方式。
通过常规玻璃成形方法制备具有下表1中列出的组分的玻璃组合物。在表1中，所有的组分以摩尔％计，并且玻璃组合物的各种性质根据本说明书中公开的方法来测量。表1中的每种样品得到的玻璃中，从第一端点延伸到第二端点的线的斜率——如上文定义并且在表1中以“斜率dE/dT(GPa/℃)”列出——小于或等于|0.020|。
表1
摩尔％ 1 2 3 4 5 6 7
SiO<sub>2</sub> 72.94 75.29 73.96 74.26 74.26 74.35 69.70
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 10.03 9.94 10.07 10.08 10.11 9.93 9.88
Li<sub>2</sub>O 7.11 0.94 0.97
Na<sub>2</sub>O 8.31 7.48 7.84 7.66 7.30 7.21 9.96
K<sub>2</sub>O 8.55 0.01 7.96 7.81 7.20 7.37 10.29
SnO<sub>2</sub> 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
总和 100 100 100 100 100 100 100
表1——续
Figure BDA0002496360460000221
表1——续
Figure BDA0002496360460000231
表1——续
摩尔％ 8 9 10 11
SiO<sub>2</sub> 72.02 74.80 74.87 69.42
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 9.89 9.99 10.01 9.82
Li<sub>2</sub>O 0.94 6.51
Na<sub>2</sub>O 8.86 7.42 6.95 6.89
K<sub>2</sub>O 9.06 7.61 7.04 7.19
SnO<sub>2</sub> 0.10 0.10 0.10 0.10
总和 100 100 100 100
表1——续
Figure BDA0002496360460000241
表1——续
Figure BDA0002496360460000251
通过常规玻璃成形方法制备具有下表2中列出的组分的玻璃组合物。在表2中，所有的组分以摩尔％计，并且玻璃组合物的各种性质根据本说明书中公开的方法来测量。玻璃在液相线温度的粘度根据题为“Standard Practice for Measuring Viscosity ofGlass Above the Softening Point”(软化点以上的玻璃粘度的测定的标准实施规程)的ASTM C965-96(2012)来测量。表2中的每种样品是比较例，在其得到的玻璃中，从第一端点延伸到第二端点的线的斜率——如上文定义并且在表2中以“斜率dE/dT(GPa/℃)”列出——大于|0.020|。
表2
Figure BDA0002496360460000261
表2——续
Figure BDA0002496360460000271
表2——续
Figure BDA0002496360460000281
表2——续
Figure BDA0002496360460000291
表2——续
Figure BDA0002496360460000301
表1和2示出了刚倒出的玻璃以及经热处理的玻璃的被分析的组合物和性质根据退火点和应变点的假想温度而变化。退火点和应变点通过ASTM C598-93(2013)的梁弯曲粘度法来测量。假想温度通过初始倾倒并在退火点和应变点的温度下退火后，对玻璃进行热处理来固定。热处理进行得比玻璃发生结构松弛所需的时间显著更长。最小热处理时间是30*热处理温度下的玻璃粘度/剪切模量。图3示出了R2O-Al2O3-SiO2玻璃的杨氏模量与假想温度的关系，证明了混合的碱金属对减小杨氏模量相对假想温度的斜率的影响。比较例1、比较例2和比较例3的玻璃的斜率分别为-0.0324、-0.0301和-0.0227，而比较例4的斜率为-0.0249(或者低17-23％的斜率)，实施例7的斜率为-0.018(或者低约19-44％的斜率)，并且实施例11的斜率为-0.0128(或者低约44-60％的斜率)。下表3示出了图3所示的R2O-Al2O3-SiO2玻璃的杨氏模量相对假想温度的斜率的百分比改进，证明了混合的碱金属对减小杨氏模量相对假想温度斜率的影响。
表3
Figure BDA0002496360460000311
如上表3所示，在玻璃组合物中使用混合的碱金属氧化物促使斜率dE/dT更接近于0.000，并且相比于Li2O，在玻璃中包括更大的碱金属氧化物，例如Na2O和K2O，也促使斜率dE/dT更接近于0.000。
此外，钠钙玻璃和不含碱金属的液晶显示器玻璃的斜率分别为-0.0200和-0.0259，而实施例3的玻璃的斜率为-0.0040(或低80-85％的斜率)。图4图示了钠钙硅酸盐、不含碱金属的玻璃和实施例3的玻璃的杨氏模量相对假想温度的比较。
除非另有说明，否则本说明书中所述的所有组成组分、关系和比值以摩尔％来提供。本说明书中公开的所有范围包括广泛公开的范围所涵盖的任何和所有范围和子范围，无论在公开范围之前或之后是否有明确声明。
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。因此，本说明书旨在涵盖本文所述的各个实施方式的修改和变化形式，条件是这些修改和变化形式落入所附权利要求及其等同内容的范围之内。

Claims (20)

1.一种玻璃组合物，其包含：
大于或等于69.0摩尔％的SiO2；
大于或等于7.0摩尔％的Al2O3；
大于或等于14.0摩尔％的R2O；和
小于或等于|0.020|的在第一端点与第二端点之间延伸的线的斜率的绝对值，其中
所述第一端点是退火点温度的假想温度下的杨氏模量，并且第二端点是应变点温度的假想温度下的杨氏模量，
所述斜率为假想温度每改变1℃的杨氏模量(GPa)的改变，并且
R2O是碱金属氧化物的总量，并且其包括至少两种碱金属氧化物。
2.如权利要求1所述的玻璃组合物，其中，所述斜率的绝对值小于或等于|0.015|。
3.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其中，所述斜率的绝对值小于或等于|0.010|。
4.如权利要求1至3中任一项所述的玻璃组合物，其中，SiO2+Al2O3大于80.0摩尔％。
5.如权利要求1至4中任一项所述的玻璃组合物，其中，R2O大于或等于18.0摩尔％。
6.如权利要求1至5中任一项所述的玻璃组合物，其中，R2O包含的K2O的量大于或等于7.0摩尔％至小于或等于11.0摩尔％。
7.如权利要求1至6中任一项所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物包含大于或等于72.0摩尔％的SiO2。
8.如权利要求1至7中任一项所述的玻璃组合物，其中，所述至少两种碱金属氧化物中的每种碱金属氧化物以大于或等于0.5摩尔％的量存在于所述玻璃组合物中。
9.如权利要求1至8中任一项所述的玻璃组合物，其中，R2O包含Na2O和Li2O，并且Na2O/Li2O的比值大于或等于1.0。
10.如权利要求1至9中任一项所述的玻璃组合物，其中，R2O包含K2O和Na2O，并且K2O/Na2O的比值大于或等于1.0。
11.如权利要求1至10中任一项所述的玻璃组合物，其中，R2O包括至少三种碱金属氧化物。
12.如权利要求11所述的玻璃组合物，其中，所述至少三种碱金属氧化物中的每种碱金属氧化物以大于或等于0.5摩尔％的量存在于所述玻璃组合物中。
13.如权利要求1至12中任一项所述的玻璃组合物，其中，
R2O包括Li2O、Na2O和K2O，
K2O/Li2O的比值大于或等于1.0，并且
K2O/Na2O的比值大于或等于1.0。
14.如权利要求13所述的玻璃组合物，其中，K2O/Li2O的比值大于或等于5.0。
15.如权利要求1至14中任一项所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物包含：
大于或等于70.0摩尔％至小于或等于75.0摩尔％的SiO2；和
大于或等于8.0摩尔％至小于或等于12.0摩尔％的Al2O3，
其中，R2O大于或等于16.0摩尔％。
16.如权利要求1至15中任一项所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物包含：
大于或等于70.0摩尔％至小于或等于75.0摩尔％的SiO2；和
大于或等于8.0摩尔％至小于或等于12.0摩尔％的Al2O3，其中，
R2O包括Li2O和Na2O，并且
Li2O+Na2O大于或等于14.0摩尔％至小于或等于15.0摩尔％。
17.如权利要求1至16中任一项所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物包含：
大于或等于70.0摩尔％至小于或等于75.0摩尔％的SiO2；和
大于或等于8.0摩尔％至小于或等于12.0摩尔％的Al2O3，其中，
R2O包括Na2O和K2O，并且
Na2O+K2O大于或等于15.0摩尔％至小于或等于21.0摩尔％。
18.如权利要求1至17中任一项所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物包含：
大于或等于70.0摩尔％至小于或等于75.0摩尔％的SiO2；和
大于或等于8.0摩尔％至小于或等于12.0摩尔％的Al2O3，其中，
R2O包括Li2O、Na2O和K2O，并且
Li2O+Na2O+K2O大于或等于15.0摩尔％至小于或等于21.0摩尔％。
19.一种玻璃制品，其由如权利要求1至18中任一项所述的玻璃组合物形成，所述玻璃制品包括：
第一表面；
第二表面；
位于第一表面与第二表面之间的中心区域；以及
从第一表面和第二表面中的至少一者延伸进入到玻璃制品的中心区域中的压缩应力层。
20.一种消费电子产品，其包括：
壳体，所述壳体包括前表面、后表面和侧表面；
至少部分位于所述壳体内的电学部件，所述电学部件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器位于所述壳体的前表面处或附近；以及
盖板基材，其设置在所述显示器上方，
其中，至少一部分的壳体或盖板基材包括如权利要求19所述的玻璃制品。
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