CN112203994B - 具有改进的跌落性能的玻璃 - Google Patents

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Abstract

提供了展现出改进的跌落性能的基于玻璃的制品。提供了表示出改进的跌落性能的可归结于玻璃组成的性质和基于玻璃的制品的应力分布之间的关系。

Description

具有改进的跌落性能的玻璃
相关申请交叉参考
本申请根据35 U.S.C.§119，要求2018年5月31日提交的美国临时申请系列第62/678,560号的优先权，本文以其作为基础并将其全文通过引用结合于此。
背景技术
技术领域
本说明书一般地涉及适合用作电子装置的覆盖玻璃的玻璃组合物。
技术背景
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掉落到硬表面(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掉落到硬表面上时，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。但是，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。但是，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。基于玻璃的制品表征为KIC 2×DOC/t×√STE≥7.0×1011Pa2.5m1.5，式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度(单位是Pa·m0.5)，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，DOC是压缩深度(单位是米)，t是基于玻璃的制品的厚度(单位是米)，以及STE是基于玻璃的制品的储存应变能(单位是Pa·m)。
根据方面(2)，提供了方面(1)的基于玻璃的制品，其中：KIC 2×DOC/t×√STE≥8.0×1011Pa2.5m1.5。
根据方面(3)，提供了方面(1)或(2)的基于玻璃的制品，其中：KIC 2×DOC/t×√STE≥9×1011Pa2.5m1.5。
根据方面(4)，提供了方面(1)至(3)中任一项的基于玻璃的制品，其中：KIC 2×DOC/t×√STE≥9.5×1011Pa2.5m1.5。
根据方面(5)，提供了方面(1)至(4)中任一项的基于玻璃的制品，其中：KIC 2×DOC/t×√STE≥1.0×1012Pa2.5m1.5。
根据方面(6)，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。基于玻璃的制品表征为KIC 2×DOC×√STE≥5.6×108Pa2.5m2.5，式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度(单位是Pa·m0.5)，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，DOC是压缩深度(单位是米)，t是基于玻璃的制品的厚度(单位是米)，以及STE是基于玻璃的制品的储存应变能(单位是Pa·m)。
根据方面(7)，提供了方面(6)的基于玻璃的制品，其中：KIC 2×DOC×√STE≥6.0×108Pa2.5m2.5。
根据方面(8)，提供了方面(6)或(7)的基于玻璃的制品，KIC 2×DOC×√STE≥7.0×108Pa2.5m2.5。
根据方面(9)，提供了方面(6)至(8)中任一项的基于玻璃的制品，其中：KIC 2×DOC×√STE≥8.0×108Pa2.5m2.5。
根据方面(10)，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。基于玻璃的制品表征为KIC 2×DOC×H/E×√STE≥4.1×107Pa2.5m2.5，式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度(单位是Pa·m0.5)，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合；DOC是压缩深度(单位是米)；H是基于玻璃的基材的硬度(单位是帕斯卡)，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合；E是基于玻璃的基材的杨氏模量(单位是帕斯卡)，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合；以及STE是基于玻璃的制品的储存应变能(单位是Pa·m)。
根据方面(11)，提供了方面(10)的基于玻璃的制品，其中：KIC 2×DOC×H/E×√STE≥4.5×107Pa2.5m2.5。
根据方面(12)，提供了方面(10)或(11)的基于玻璃的制品，其中：KIC 2×DOC×H/E×√STE≥5.0×107Pa2.5m2.5。
根据方面(13)，提供了方面(10)至(12)中任一项的基于玻璃的制品，其中：KIC 2×DOC×H/E×√STE≥5.5×107Pa2.5m2.5。
根据方面(14)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC≥75μm。
根据方面(15)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC≤300μm。
根据方面(16)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC≤0.4t。
根据方面(17)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC≥0.1t。
根据方面(18)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其包括大于或等于95MPa的最大中心张力CT。
根据方面(19)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其包括小于或等于120/√t MPa的最大中心张力CT，其中t的单位是mm。
根据方面(20)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的厚度t≤1.0mm。
根据方面(21)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的厚度t≥0.3mm。
根据方面(22)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，STE≥20Pa·m。
根据方面(23)，提供了方面(1)至(21)中任一项的基于玻璃的制品，其中，5Pa·m≤STE≤10Pa·m。
根据方面(24)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括大于或等于100MPa的压缩应力CS。
根据方面(25)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括大于或等于400MPa的压缩应力CS。
根据方面(26)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括小于或等于1300MPa的压缩应力CS。
根据方面(27)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品包括玻璃陶瓷。
根据方面(28)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品包含SiO2、Al2O3、B2O3、和至少一种碱金属氧化物。
根据方面(29)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有大于或等于0.75MPa√m的KIC。
根据方面(30)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有小于或等于1.5MPa√m的KIC。
根据方面(31)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有大于或等于6.0GPa的硬度H。
根据方面(32)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有小于或等于8.0GPa的硬度H。
根据方面(33)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有大于或等于80GPa的杨氏模量E。
根据方面(34)，提供了前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有小于或等于120GPa的杨氏模量E。
根据方面(35)，提供了一种方法。方法包括：对基于玻璃的基材进行离子交换以形成基于玻璃的制品，所述基于玻璃的制品具有从基于玻璃的制品的表面延伸到压缩深度的压缩应力层。基于玻璃的制品表征为KIC 2×DOC/t×√STE≥7.0×1011Pa2.5m1.5，式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度(单位是Pa·m0.5)，DOC是压缩深度(单位是米)，t是基于玻璃的制品的厚度(单位是米)，以及STE是基于玻璃的制品的储存应变能(单位是Pa·m)。
根据方面(36)，提供了一种方法。方法包括：对基于玻璃的基材进行离子交换以形成基于玻璃的制品，所述基于玻璃的制品具有从基于玻璃的制品的表面延伸到压缩深度的压缩应力层。基于玻璃的制品表征为KIC 2×DOC×H/E×√STE≥4.1×107Pa2.5m2.5，式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度(单位是Pa·m0.5)，DOC是压缩深度(单位是米)，H是基于玻璃的基材的硬度(单位是帕斯卡)，E是基于玻璃的基材的杨氏模量(单位是帕斯卡)，以及STE是基于玻璃的制品的储存应变能(单位是Pa·m)。
根据方面(37)，提供了方面(35)或(36)的方法，其中，基于玻璃的基材包括玻璃陶瓷。
根据方面(38)，提供了方面(35)至(37)中任一项的方法，其中，离子交换包括使得基于玻璃的基材与熔盐浴接触。
根据方面(39)，提供了方面(38)的方法，其中，熔盐浴包括硝酸钠和硝酸钾中的至少一种。
根据方面(40)，提供了方面(38)或(39)的方法，其中，接触持续大于或等于4小时至小于或等于48小时。
根据方面(41)，提供了方面(38)至(40)中任一项的方法，其中，在接触过程中，熔盐浴的温度大于或等于400℃至小于或等于500℃。
根据方面(42)，是通过方面(35)至(41)中任一项的方法生产得到的基于玻璃的制品。
根据方面(43)，提供了一种消费者电子产品。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玻璃，其中，外壳的一部分或覆盖玻璃的一部分中的至少一个包括方面(1)至(34)或(42)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是用于确定断裂韧度KIC的样品的示意性代表及其横截面，
图2示意性显示根据本文所揭示和所述实施方式的在其表面上具有压缩应力层的基于玻璃的制品的横截面；
图3A是结合了任意本文所揭示的基于玻璃的制品的示例性电子装置的平面图；
图3B是图3A的示例性电子装置的透视图；
图4是各种比较例和实施方式的跌落性能与方程式(I)的值的函数关系图；以及
图5是各种比较例和实施方式的跌落性能与方程式(II)的值的函数关系图。
具体实施方式
现在将具体参考根据各种实施方式的基于玻璃的制品。如本文所用，“基于玻璃的”表示制品包含玻璃，例如玻璃或玻璃陶瓷组成。总体上来说，“基于玻璃的基材”指的是在离子交换之前的制品，而“基于玻璃的制品”指的是经过离子交换的制品。
基于玻璃的制品展现出改进的跌落性能。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。基于受到基于玻璃的制品的玻璃组成和应力分布特性的影响的各种性质，基于玻璃的制品展现出与所需的跌落性能相关的方程式的最小值。
在一些实施方式中，基于玻璃的制品通过如下方程式(I)表征：
式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度(单位是Pa·m0.5)，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，DOC是压缩深度(单位是米)，t是基于玻璃的制品的厚度(单位是米)，以及STE是基于玻璃的制品的储存拉伸能(单位是Pa·m)。方程式(I)对于基于玻璃的制品的厚度的依赖性实现了对于具有不同厚度的基于玻璃的制品的性能进行比较。在实施方式中，基于玻璃的制品可以展现出大于或等于8.0×1011Pa2.5m1.5的方程式(I)值，例如：大于或等于9.0×1011Pa2.5m1.5，大于或等于9.5×1011Pa2.5m1.5，大于或等于1.0×1012Pa2.5m1.5，或者更大。
在一些实施方式中，基于玻璃的制品通过如下方程式(IA)表征：
式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度(单位是Pa·m0.5)，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，DOC是压缩深度(单位是米)，以及STE是基于玻璃的制品的储存拉伸能(单位是Pa·m)。在实施方式中，基于玻璃的制品可以展现出大于或等于6.0×108Pa2.5m2.5的方程式(IA)值，例如：大于或等于6.5×108Pa2.5m2.5，大于或等于7.5×108Pa2.5m2.5，大于或等于8.0×108Pa2.5m2.5，或者更大。
在一些实施方式中，基于玻璃的制品通过如下方程式(II)表征：
式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度(单位是Pa·m0.5)，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合；DOC是压缩深度(单位是米)；H是基于玻璃的基材的硬度(单位是帕斯卡)，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合；E是基于玻璃的基材的杨氏模量(单位是帕斯卡)，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合；以及STE是基于玻璃的制品的储存应变能(单位是Pa·m)。在实施方式中，基于玻璃的制品可以展现出大于或等于4.5×107Pa2.5m2.5的方程式(II)值，例如：大于或等于5.0×107Pa2.5m2.5，大于或等于5.5×107Pa2.5m2.5，或者更大。
满足方程式(I)、(IA)和(II)中的任一个或两个的基于玻璃的制品展现出改进的跌落性能，这是使得基于玻璃的制品特别适合用于电子装置的品质。以这种方式，当对用于电子装置的基于玻璃的制品进行选择时，可以作为整体考虑可归结于玻璃组成的性质与可归结于基于玻璃的制品的应力分布的性质的特定组合的影响。在方程式中包含KIC表示使得裂纹传播所需要的能量，并且基于玻璃的制品的失效至少部分取决于裂纹传播进入到拉伸区域中。跌落性能与KIC的平方成正比。方程式中包含DOC表示为了抵达拉伸区域裂纹所必需传播的深度，较深的DOC通过要求在抵达拉伸区域之前的更大的裂纹传播深度来提供更大的失效抗性。方程式中包含STE表示由于离子交换的强化程度，这可以增加基于玻璃的制品的失效抗性。由于STE的平方根与基于玻璃的制品的脆性限值之间的关系，结合的是STE的平方根。
在方程式(I)、(IA)和(II)中，涉及具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合的基于玻璃的基材的性质通常取决于经过离子交换以形成基于玻璃的制品的基于玻璃的基材的组成和相集合。实践中，可以通过本领域已知的技术来测量基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，以及可以对具有测得的组成和相集合的基于玻璃的基材所产生的KIC、H和E值进行测量。此外，基于玻璃的制品的中心没有受到离子交换过程的影响或者受到最小化的影响，从而基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合与基于玻璃的基材的组成基本相同或者相同。出于这个原因，可以通过对离子交换处理之前的基于玻璃的基材的这些性质进行测量，来确定具有位于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合的基于玻璃的基材的KIC、H和E值。
下面将讨论基于玻璃的制品的性质。可以通过改变基于玻璃的组合物的组分量或者基于玻璃的制品的应力分布来实现这些性质。
用于形成根据实施方式的基于玻璃的制品的组合物具有高的断裂韧度(KIC)。通过上文的方程式(I)和(II)所证实，断裂韧度对于基于玻璃的制品的跌落性能具有强烈影响。在一些实施方式中，用于形成基于玻璃的制品的组合物展现出大于或等于0.75MPa m0.5的KIC值，例如：大于或等于0.76MPa m0.5，大于或等于0.77MPa m0.5，大于或等于0.78MPa m0.5，大于或等于0.79MPa m0.5，大于或等于0.80MPa m0.5，大于或等于0.81MPa m0.5，大于或等于0.82MPa m0.5，大于或等于0.83MPa m0.5，大于或等于0.84MPa m0.5，大于或等于0.86MPam0.5，大于或等于0.87MPa m0.5，大于或等于0.88MPa m0.5，大于或等于0.89MPa m0.5，大于或等于0.90MPa m0.5，大于或等于0.91MPa m0.5，大于或等于0.92MPa m0.5，大于或等于0.93MPam0.5，大于或等于0.94MPa m0.5，大于或等于0.95MPa m0.5，大于或等于0.96MPa m0.5，大于或等于0.97MPa m0.5，大于或等于0.98MPa m0.5，大于或等于0.99MPa m0.5，大于或等于1.00MPam0.5，大于或等于1.01MPa m0.5，大于或等于1.02MPa m0.5，大于或等于1.03MPa m0.5，大于或等于1.04MPa m0.5，大于或等于1.05MPa m0.5，大于或等于1.06MPa m0.5，大于或等于1.07MPam0.5，大于或等于1.08MPa m0.5，大于或等于1.09MPa m0.5，大于或等于1.10MPa m0.5，大于或等于1.11MPa m0.5，大于或等于1.12MPa m0.5，大于或等于1.13MPa m0.5，大于或等于1.14MPam0.5，大于或等于1.15MPa m0.5，大于或等于1.16MPa m0.5，大于或等于1.17MPa m0.5，大于或等于1.18MPa m0.5，大于或等于1.19MPa m0.5，大于或等于1.20MPa m0.5，大于或等于1.21MPam0.5，大于或等于1.22MPa m0.5，大于或等于1.23MPa m0.5，大于或等于1.24MPa m0.5，大于或等于1.25MPa m0.5，大于或等于1.26MPa m0.5，大于或等于1.27MPa m0.5，大于或等于1.28MPam0.5，大于或等于1.29MPa m0.5，大于或等于1.30MPa m0.5，大于或等于1.31MPa m0.5，大于或等于1.32MPa m0.5，大于或等于1.33MPa m0.5，或者大于或等于1.34MPa m0.5。在一些实施方式中，用于形成基于玻璃的制品的组合物展现出大于或等于0.75MPa m0.5至小于或等于1.34MPa m0.5的KIC值，例如：大于或等于0.76MPa m0.5至小于或等于1.33MPa m0.5，大于或等于0.77MPa m0.5至小于或等于1.32MPa m0.5，大于或等于0.78MPa m0.5至小于或等于1.31MPam0.5，大于或等于0.79MPa m0.5至小于或等于1.30MPa m0.5，大于或等于0.80MPa m0.5至小于或等于1.29，大于或等于0.81MPa m0.5至小于或等于1.28MPa m0.5，大于或等于0.82MPa m0.5至小于或等于1.27MPa m0.5，大于或等于0.83MPa m0.5至小于或等于1.26MPa m0.5，大于或等于0.84MPa m0.5至小于或等于1.25MPa m0.5，大于或等于0.85MPa m0.5至小于或等于1.24MPam0.5，大于或等于0.86MPa m0.5至小于或等于1.23MPa m0.5，大于或等于0.87MPa m0.5至小于或等于1.22MPa m0.5，大于或等于0.88MPa m0.5至小于或等于1.21MPa m0.5，大于或等于0.89MPa m0.5至小于或等于1.20MPa m0.5，大于或等于0.90MPa m0.5至小于或等于1.19MPam0.5，大于或等于0.91MPa m0.5至小于或等于1.18MPa m0.5，大于或等于0.92MPa m0.5至小于或等于1.17MPa m0.5，大于或等于0.93MPa m0.5至小于或等于1.16MPa m0.5，大于或等于0.94MPa m0.5至小于或等于1.15MPa m0.5，大于或等于0.95MPa m0.5至小于或等于1.14MPam0.5，大于或等于0.96MPa m0.5至小于或等于1.13MPa m0.5，大于或等于0.97MPa m0.5至小于或等于1.12MPa m0.5，大于或等于0.98MPa m0.5至小于或等于1.11MPa m0.5，大于或等于0.99MPa m0.5至小于或等于1.10MPa m0.5，大于或等于1.00MPa m0.5至小于或等于1.09MPam0.5，大于或等于1.01MPa m0.5至小于或等于1.08MPa m0.5，大于或等于1.02MPa m0.5至小于或等于1.07MPa m0.5，大于或等于1.03MPa m0.5至小于或等于1.06MPa m0.5，大于或等于1.04MPa m0.5至小于或等于1.05MPa m0.5，以及上述值之间是所有范围和子范围。在一些实施方式中，用于形成基于玻璃的制品的组合物展现出大于或等于0.90MPa m0.5的KIC值。在一些实施方式中，用于形成基于玻璃的制品的组合物展现出小于或等于1.5MPa m0.5的KIC值。
如本文所用，通过双悬臂梁(DCB)方法测量KIC断裂韧度。在进行离子交换以形成基于玻璃的制品之前，测量基于玻璃的基材的KIC值。DCB试样几何构型如图1所示，重要的参数如下：裂纹长度a，施加的负荷P，横截面尺度w和2h，以及裂纹引导槽的厚度b。将样品切割成宽度2h＝1.25cm且厚度范围w＝0.3mm至1mm的矩形，对于样品的总长度，这不是关键尺寸，从5cm到10cm变化。用钻石钻孔器在两端上钻孔，以提供将样品附连到样品固定器和附连到负荷的方式。采用带钻石刀片的晶片切割锯在两个平坦面上沿着样品的长度切割裂纹“引导槽”，留下材料“网(web)”，近似为板的总厚度的一半(图1中的尺度b)，180μm高度对应于刀片厚度。切割锯的高精度尺寸容差实现了最小化的样品-样品变化。还使用切割锯来切出起始裂纹，其中，a＝15mm。作为这个最终操作的结果，(由于刀片曲率)在靠近裂纹尖端处产生了非常薄的材料楔，实现了更容易地在样品中引发裂纹。将样品安装到金属样品固定器中，在样品的底部孔中具有钢丝。还在相反端上支撑样品以保持样品水平处于低负荷条件。用与负荷单元(FUTEK，LSB200)串联的弹簧钩住上孔，然后采用绳子和高精度滑块使其延伸以逐渐施加负荷。采用附连到数码照相机和计算机的5μm分辨率的显微镜监测裂纹。采用如下等式(III)计算施加的应力强度KP：
对于每个样品，首先在网(web)的尖端处引发裂纹，然后使得初步裂纹小心地进行亚临界生长直到尺寸a/h之比大于1.5，等式(III)需要其来精确地计算应力强度。在这点，采用5μm分辨率的移动显微镜测量并记录裂纹长度a。然后，将一滴甲苯置于裂纹槽中并通过毛细管作用力沿着槽的整个长度芯吸，阻止裂缝移动，直到抵达断裂韧度。然后，增加负荷直到发生样品断裂，以及从失效负荷和样品尺寸计算得到临界应力强度KIC，由于测量方法，KP等于KIC。
由方程式(I)和(II)所证实，用于形成基于玻璃的制品的玻璃组合物的杨氏模量(E)与基于玻璃的制品的跌落性能具有负相关性。在实施方式中，用于形成基于玻璃的制品的组合物展现出大于或等于75GPa至小于或等于120GPa的杨氏模量(E)，例如：大于或等于76GPa至小于或等于115GPa，大于或等于77GPa至小于或等于113GPa，大于或等于78GPa至小于或等于112GPa，大于或等于79GPa至小于或等于111GPa，大于或等于80GPa至小于或等于110GPa，大于或等于81GPa至小于或等于109GPa，大于或等于82GPa至小于或等于108GPa，大于或等于83GPa至小于或等于107GPa，大于或等于84GPa至小于或等于106GPa，大于或等于85GPa至小于或等于105GPa，大于或等于86GPa至小于或等于104GPa，大于或等于87GPa至小于或等于103GPa，大于或等于88GPa至小于或等于102GPa，大于或等于89GPa至小于或等于101GPa，大于或等于90GPa至小于或等于100GPa，大于或等于91GPa至小于或等于99GPa，大于或等于92GPa至小于或等于98GPa，大于或等于93GPa至小于或等于97GPa，大于或等于94GPa至小于或等于96GPa，或者等于95GPa，以及上述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，用于形成基于玻璃的制品的组合物展现出大于或等于80GPa至小于或等于120GPa的杨氏模量(E)。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“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。
由方程式(I)和(II)所证实，用于形成基于玻璃的制品的玻璃组合物的硬度(H)与基于玻璃的制品的跌落性能具有正相关性。在实施方式中，用于形成基于玻璃的制品的组合物展现出大于或等于6.0GPa至小于或等于8.0GPa的硬度(H)，例如：大于或等于6.1GPa至小于或等于7.9GPa，大于或等于6.2GPa至小于或等于7.8GPa，大于或等于6.3GPa至小于或等于7.7GPa，大于或等于6.4GPa至小于或等于7.6GPa，大于或等于6.5GPa至小于或等于7.5GPa，大于或等于6.6GPa至小于或等于7.4GPa，大于或等于6.7GPa至小于或等于7.3GPa，大于或等于6.8GPa至小于或等于7.2GPa，大于或等于6.9GPa至小于或等于7.1GPa，或者等于7.0GPa，以及上述值之间的所有范围和子范围。本公开内容所陈述的硬度值指的是通过维氏硬度测试测量得到的值。维氏硬度测试包括用于200克负荷用维氏压痕计尖端压痕持续15秒。
基于玻璃的制品可以具有任意合适的厚度。由方程式(I)所证实，基于玻璃的制品的厚度(t)与基于玻璃的制品的跌落性能具有负相关性。在实施方式中，基于玻璃的制品可以具有大于或等于0.2mm至小于或等于2.0mm的厚度(t)，例如：大于或等于0.3mm至小于或等于1.0mm，大于或等于0.4mm至小于或等于0.9mm，大于或等于0.5mm至小于或等于0.8mm，大于或等于0.6mm至小于或等于0.7mm，以及上述值之间的所有范围和子范围。
如上文所述，基于玻璃的制品(通过例如离子交换)进行了强化，使得玻璃对于诸如但不限于用于显示器覆盖或电子装置外壳之类的应用具有抗破坏性。参见图2，基于玻璃的制品具有处于压缩应力的第一区域(例如，图2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2中的中心区域130)，所述第一区域从表面延伸到基于玻璃的制品的压缩深度(DOC)，所述第二区域从DOC延伸进入基于玻璃的制品的中心或内部区域。如本文所用，DOC指的是基于玻璃的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)在基于玻璃的制品的表面处或表面附近具有最大值，并且CS随着距离表面的距离d根据函数发生变化。再次参见图2，第一区段从第一表面110延伸到深度d1，以及第二区段从第二表面112延伸到深度d2。这些区段一起限定了基于玻璃的制品100的压缩或者CS。通过表面应力计(FSM)，采用日本折原实业有限公司(Orihara Industrial Co.,Ltd.(Japan))制造的商业仪器如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。
在一些实施方式中，基于玻璃的制品的CS是大于或等于300MPa至小于或等于1300MPa，例如：大于或等于325MPa至小于或等于1250MPa，大于或等于350MPa至小于或等于1200MPa，大于或等于375MPa至小于或等于1150MPa，大于或等于400MPa至小于或等于1100MPa，大于或等于425MPa至小于或等于1050MPa，大于或等于450MPa至小于或等于1000MPa，大于或等于475MPa至小于或等于975MPa，大于或等于500MPa至小于或等于950MPa，大于或等于525MPa至小于或等于925MPa，大于或等于550MPa至小于或等于900MPa，大于或等于575MPa至小于或等于875MPa，大于或等于600MPa至小于或等于850MPa，大于或等于625MPa至小于或等于825MPa，大于或等于650MPa至小于或等于800MPa，大于或等于675MPa至小于或等于775MPa，或者大于或等于700MPa至小于或等于750MPa，以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，基于玻璃的制品的CS大于或等于100MPa。
在一个或多个实施方式中，将Na+和K+离子交换进入到基于玻璃的制品中，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。第一和第二压缩应力层120，122的钾DOL分别是大于或等于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10μm，以及上述值之间的所有范围和子范围。在其他实施方式中，第一和第二压缩应力层120、122的钾DOL分别是大于或等于6μm至小于或等于30μm，例如：大于或等于10μm至小于或等于30μm，大于或等于15μm至小于或等于30μm，大于或等于20μm至小于或等于30μm，或者大于或等于25μm至小于或等于30μm，以及上述值之间的所有范围和子范围。在其他实施方式中，第一和第二压缩应力层120、122的钾DOL分别是大于或等于5μm至小于或等于25μm，例如：大于或等于5μm至小于或等于20μm，大于或等于5μm至小于或等于15μm，或者大于或等于5μm至小于或等于10μm，以及上述值之间的所有范围和子范围。
两个主表面(图1中的110、112)的压缩应力都受到储存在玻璃的中心区域(130)中的张力所平衡。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来测量应力分布。当采用RNF方法来测量应力分布时，在RNF方法中采用SCALP提供的最大CT值。具体来说，通过RNF测得的应力分布是作用力平衡的，并且用SCALP测量提供的最大CT值进行校准。RNF方法如题为“Systems andmethods for measuring a profile characteristic of a glass sample(用于测量玻璃样品的分布特性的***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。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***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，基于玻璃的制品的最大CT可以大于或等于95MPa，例如：大于或等于100MPa，大于或等于105MPa，大于或等于110MPa，大于或等于110MPa，大于或等于120MPa，大于或等于130MPa，大于或等于140MPa，或者大于或等于150MPa，或者更大。在一些实施方式中，基于玻璃的制品的最大CT可以小于或等于200MPa，例如：小于或等于190MPa，小于或等于180MPa，小于或等于170MPa，小于或等于160MPa，小于或等于150MPa，小于或等于140MPa，小于或等于130MPa，小于或等于120MPa，小于或等于110MPa，或者小于或等于100MPa。应理解的是，在实施方式中，任意上述范围可以与任意其他范围相结合。但是，在其他实施方式中，玻璃制品可以具有大于或等于95MPa至小于或等于200MPa的最大CT，例如：大于或等于100MPa至小于或等于190MPa，大于或等于110MPa至小于或等于180MPa，大于或等于120MPa至小于或等于170MPa，大于或等于130MPa至小于或等于160MPa，或者大于或等于140MPa至小于或等于150MPa，以及上述值之间的所有范围和子范围。
还可以参照基于玻璃的制品的厚度来描述最大中心张力(CT)。在实施方式中，基于玻璃的制品可以具有小于或等于120/√(t)MPa的最大CT，式中，t的单位是mm，例如：小于或等于110/√(t)MPa，小于或等于110/√(t)MPa，小于或等于100/√(t)MPa，小于或等于90/√(t)MPa，小于或等于80/√(t)MPa，小于或等于70/√(t)MPa，小于或等于60/√(t)MPa，小于或等于50/√(t)MPa，小于或等于40/√(t)MPa，小于或等于30/√(t)MPa，小于或等于20/√(t)MPa，小于或等于10/√(t)MPa，或者更小。在实施方式中，基于玻璃的制品可以具有小于或等于120/√(t)MPa的最大CT，式中，t的单位是mm，例如：小于或等于110/√(t)MPa，小于或等于110/√(t)MPa，小于或等于100/√(t)MPa，小于或等于90/√(t)MPa，小于或等于80/√(t)MPa，小于或等于70/√(t)MPa，小于或等于60/√(t)MPa，小于或等于50/√(t)MPa，小于或等于40/√(t)MPa，小于或等于30/√(t)MPa，小于或等于20/√(t)MPa，小于或等于10/√(t)MPa，或者更小。在实施方式中，基于玻璃的制品可以具有大于或等于10/√(t)MPa的最大CT，式中，t的单位是mm，例如：大于或等于20/√(t)MPa，大于或等于30/√(t)MPa，大于或等于40/√(t)MPa，大于或等于50/√(t)MPa，大于或等于60/√(t)MPa，大于或等于70/√(t)MPa，大于或等于80/√(t)MPa，大于或等于90/√(t)MPa，大于或等于100/√(t)MPa，大于或等于110/√(t)MPa，或者更大。在实施方式中，基于玻璃的制品可以具有大于或等于10/√(t)MPa至小于或等于120/√(t)MPa的最大CT，式中，t的单位是mm，例如：大于或等于20/√(t)MPa至小于或等于110/√(t)MPa，大于或等于30/√(t)MPa至小于或等于100/√(t)MPa，大于或等于40/√(t)MPa至小于或等于90/√(t)MPa，大于或等于50/√(t)MPa至小于或等于80/√(t)MPa，大于或等于60/√(t)MPa至小于或等于70/√(t)MPa，以及上述值之间的所有范围和子范围。
基于玻璃的制品可以具有任意合适的压缩深度(DOC)。在实施方式中，DOC是大于或等于75μm至小于或等于300μm，例如：大于或等于85μm至小于或等于290μm，大于或等于95μm至小于或等于280μm，大于或等于100μm至小于或等于270μm，大于或等于110μm至小于或等于260μm，大于或等于120μm至小于或等于250μm，大于或等于130μm至小于或等于240μm，大于或等于140μm至小于或等于230μm，大于或等于150μm至小于或等于220μm，大于或等于160μm至小于或等于210μm，大于或等于170μm至小于或等于200μm，大于或等于180μm至小于或等于190μm，以及上述值之间的所有范围和子范围。
在一些实施方式中，作为基于玻璃的制品的厚度(t)的部分来提供DOC。在实施方式中，玻璃制品的压缩深度(DOC)可以是大于或等于0.15t至小于或等于0.40t，例如：大于或等于0.18t至小于或等于0.38t，或者大于或等于0.19t至小于或等于0.36t，大于或等于0.20t至小于或等于0.34t，大于或等于0.18t至小于或等于0.32t，大于或等于0.19t至小于或等于0.30t，大于或等于0.20t至小于或等于0.29t，大于或等于0.21t至小于或等于0.28t，大于或等于0.22t至小于或等于0.27t，大于或等于0.23t至小于或等于0.26t，或者大于或等于0.24t至小于或等于0.25t，以及上述值之间的所有范围和子范围。
本文所述的基于玻璃的制品可以展现出任意合适量的储存拉伸能(STE)。在实施方式中，基于玻璃的制品可以具有大于或等于5Pa·m的STE，例如：大于或等于6Pa·m，大于或等于7Pa·m，大于或等于8Pa·m，大于或等于9Pa·m，大于或等于10Pa·m，大于或等于11Pa·m，大于或等于12Pa·m，大于或等于13Pa·m，大于或等于14Pa·m，大于或等于15Pa·m，大于或等于16Pa·m，大于或等于17Pa·m，大于或等于18Pa·m，大于或等于19Pa·m，大于或等于20Pa·m，大于或等于21Pa·m，大于或等于22Pa·m，大于或等于23Pa·m，大于或等于24Pa·m，大于或等于25Pa·m，大于或等于26Pa·m，大于或等于27Pa·m，大于或等于28Pa·m，大于或等于29Pa·m，或者更大。在实施方式中，基于玻璃的制品可以具有小于或等于30Pa·m的STE，例如：小于或等于29Pa·m，小于或等于28Pa·m，小于或等于27Pa·m，小于或等于26Pa·m，小于或等于25Pa·m，小于或等于24Pa·m，小于或等于23Pa·m，小于或等于22Pa·m，小于或等于21Pa·m，小于或等于20Pa·m，小于或等于19Pa·m，小于或等于18Pa·m，小于或等于17Pa·m，小于或等于16Pa·m，小于或等于15Pa·m，小于或等于14Pa·m，小于或等于13Pa·m，小于或等于12Pa·m，小于或等于11Pa·m，小于或等于10Pa·m，小于或等于9Pa·m，小于或等于8Pa·m，小于或等于7Pa·m，小于或等于6Pa·m，小于或等于5Pa·m，或者更小。在实施方式中，基于玻璃的制品可以具有大于或等于5Pa·m至小于或等于30Pa·m的STE，例如：大于或等于6Pa·m至小于或等于29Pa·m，大于或等于7Pa·m至小于或等于28Pa·m，大于或等于8Pa·m至小于或等于27Pa·m，大于或等于8Pa·m至小于或等于26Pa·m，大于或等于9Pa·m至小于或等于25Pa·m，大于或等于10Pa·m至小于或等于24Pa·m，大于或等于11Pa·m至小于或等于23Pa·m，大于或等于12Pa·m至小于或等于23Pa·m，大于或等于13Pa·m至小于或等于22Pa·m，大于或等于14Pa·m至小于或等于21Pa·m，大于或等于15Pa·m至小于或等于20Pa·m，大于或等于16Pa·m至小于或等于19Pa·m，大于或等于17Pa·m至小于或等于18Pa·m，以及上述值之间的所有范围和子范围。
如本文所用，采用如下等式(IV)计算基于玻璃的制品的储存拉伸能(STE)：
STE(Pa·m)＝[1-v]/E∫σ(z)^2dz
式中，ν是泊松比，E是杨氏模量，σz是作为厚度方向上的位置(z)的函数的应力，并且仅在拉伸区域上进行积分。等式(IV)参见Suresh T.Gulati的《Frangibility ofTempered Soda-Lime Glass Sheet,GLASS PROCESSING DAYS》(回火钠钙玻璃片的易碎性，玻璃加工日)，第五届建筑和汽车玻璃国际会议，1997年9月13日至15日，作为等式编号4所述。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 Guidefor Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallicand 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。
可以通过将基于玻璃的基材暴露于离子交换溶液来形成基于玻璃的制品，从而形成的基于玻璃的制品具有从基于玻璃的制品的表面延伸到压缩深度的压缩应力层。可以在足以产生满意方程式(I)、(IA)和(II)中的任一个的基于玻璃的制品的条件下进行离子交换过程。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少于约95％熔融KNO3，例如：少于约90％熔融KNO3，少于约80％熔融KNO3，少于约70％熔融KNO3，少于约60％熔融KNO3，或者少于约50％熔融KNO3。在某些实施方式中，离子交换溶液可以包含至少约5％熔融NaNO3，例如：至少约10％熔融NaNO3，至少约20％熔融NaNO3，至少约30％熔融NaNO3，或者至少约40％熔融NaNO3。在其他实施方式中，离子交换溶液可以包含：约95％熔融KNO3和约5％熔融NaNO3，约94％熔融KNO3和约6％熔融NaNO3，约93％熔融KNO3和约7％熔融NaNO3，约80％熔融KNO3和约20％熔融NaNO3，约75％熔融KNO3和约25％熔融NaNO3，约70％熔融KNO3和约30％熔融NaNO3，约65％熔融KNO3和约35％熔融NaNO3，或者约60％熔融KNO3和约40％熔融NaNO3,，以及上述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，亚硝酸钠或钾，磷酸钠或钾，或者硫酸钠或钾。在一些实施方式中，离子交换溶液可以包含锂盐，例如LiNO3。
可以通过将基于玻璃的基材浸入离子交换溶液的浴中，将离子交换溶液喷洒到基于玻璃的基材上，或者任意其他方式将离子交换溶液物理施加到基于玻璃的基材，使得基于玻璃的基材暴露于离子交换溶液。根据实施方式，在暴露于基于玻璃的基材之后，离子交换溶液是温度可以是大于或等于340℃至小于或等于500℃，例如：大于或等于350℃至小于或等于490℃，大于或等于360℃至小于或等于480℃，大于或等于370℃至小于或等于470℃，大于或等于380℃至小于或等于460℃，大于或等于390℃至小于或等于450℃，大于或等于400℃至小于或等于440℃，大于或等于410℃至小于或等于430℃，等于420℃，以及上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溶液可以持续大于或等于2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44小时，大于或等于8小时至小于或等于40小时，大于或等于12小时至小于或等于36小时，大于或等于16小时至小于或等于32小时，大于或等于20小时至小于或等于28小时，等于24小时，以及上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，在离子交换溶液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，基于玻璃的制品的表面处的组成不同于基于玻璃的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。但是，在实施方式中，在基于玻璃的制品的深度中心处或者靠近深度中心处的玻璃组成和相集合仍然会具有基于玻璃的基材的组成。
经过离子交换以形成基于玻璃的制品的基于玻璃的基材可以具有任意合适的组成，例如碱性铝硅酸盐组成。在实施方式中，基于玻璃的基材包含SiO2、Al2O3、B2O3、和至少一种碱金属氧化物。所述至少一种碱金属氧化物有助于基于玻璃的基材的离子交换。例如，基于玻璃的基材可以包含Li2O和/或Na2O，其有助于将Na+和K+离子交换进入到基于玻璃的基材中以形成基于玻璃的制品。如上文所讨论的那样，基于玻璃的基材的组成可以等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合。
在本文所述的基于玻璃的基材的实施方式中，除非另有说明，否则组成组分(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％)。下面各自独立地讨论根据实施方式的基于玻璃的基材的组分。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。
在本文所揭示的基于玻璃的基材的实施方式中，SiO2是最大组分，并且因此SiO2是由玻璃组合物形成的玻璃网络的主要组分。纯SiO2具有较低的CTE并且是不含碱性的。但是，纯SiO2具有高熔点。因此，如果基于玻璃的基材中的SiO2的浓度过高的话，则玻璃组合物的可成形性可能会降低，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，基于玻璃的基材通常包含的SiO2的量是大于或等于50.0摩尔％至小于或等于69.0摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的SiO2的量是大于或等于51.0摩尔％至小于或等于68.0摩尔％，例如：大于或等于52.0摩尔％至小于或等于67.0摩尔％，大于或等于53.0摩尔％至小于或等于66.0摩尔％，大于或等于54.0摩尔％至小于或等于65.0摩尔％，大于或等于55.0摩尔％至小于或等于64.0摩尔％，大于或等于56.0摩尔％至小于或等于63.0摩尔％，大于或等于57.0摩尔％至小于或等于62.0摩尔％，大于或等于58.0摩尔％至小于或等于61.0摩尔％，或者大于或等于60.0摩尔％至小于或等于61.0摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。
实施方式的基于玻璃的基材还可以包含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。但是，当Al2O3的浓度与基于玻璃的基材中SiO2的浓度以及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(例如熔合成形工艺)的相容性。在实施方式中，基于玻璃的基材通常包含的Al2O3的量是大于或等于12.5摩尔％至小于或等于25.0摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的Al2O3的量是大于或等于13.0摩尔％至小于或等于24.5摩尔％，例如：大于或等于13.5摩尔％至小于或等于24.0摩尔％，大于或等于14.0摩尔％至小于或等于23.5摩尔％，大于或等于14.5摩尔％至小于或等于23.0摩尔％，大于或等于15.0摩尔％至小于或等于22.5摩尔％，大于或等于15.5摩尔％至小于或等于22.0摩尔％，大于或等于16.0摩尔％至小于或等于21.5摩尔％，大于或等于16.5摩尔％至小于或等于21.0摩尔％，大于或等于17.0摩尔％至小于或等于20.5摩尔％，大于或等于17.5摩尔％至小于或等于20.0摩尔％，大于或等于18.0摩尔％至小于或等于19.5摩尔％，或者大于或等于18.5摩尔％至小于或等于19.0摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。
类似于SiO2和Al2O3，可以向基于玻璃的基材添加B2O3作为网络成形剂，从而降低玻璃组合物的可熔化性和可成形性。因此，B2O3的添加量可以是没有过度降低这些性质。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的B2O3的量可以是大于或等于0摩尔％B2O3至小于或等于8.0摩尔％B2O3，以及上述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的B2O3的量是大于或等于0.5摩尔％至小于或等于7.5摩尔％，例如：大于或等于1.0摩尔％至小于或等于7.0摩尔％，大于或等于1.5摩尔％至小于或等于6.5摩尔％，大于或等于2.0摩尔％至小于或等于6.0摩尔％，大于或等于2.5摩尔％至小于或等于5.5摩尔％，大于或等于3.0摩尔％至小于或等于5.0摩尔％，或者大于或等于3.5摩尔％至小于或等于4.5摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。
在基于玻璃的基材中包含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。在实施方式中，基于玻璃的基材通常包含的Li2O的量是大于8.0摩尔％至小于或等于18.0摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的Li2O的量是大于或等于8.5摩尔％至小于或等于17.5摩尔％，例如：大于或等于9.0摩尔％至小于或等于17.0摩尔％，大于或等于9.5摩尔％至小于或等于16.5摩尔％，大于或等于10.0摩尔％至小于或等于16.0摩尔％，大于或等于10.5摩尔％至小于或等于15.5摩尔％，大于或等于11.0摩尔％至小于或等于15.0摩尔％，大于或等于11.5摩尔％至小于或等于14.5摩尔％，大于或等于12.0摩尔％至小于或等于14.0摩尔％，或者大于或等于12.5摩尔％至小于或等于13.5摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。
根据实施方式，基于玻璃的基材还可以包含除了Li2O之外的碱金属氧化物，例如Na2O。Na2O有助于玻璃组合物的可离子交换性，并且还改善了可成形性，从而改善了玻璃组合物的可制造性。但是，如果向基于玻璃的基材添加太多Na2O的话，则CTE可能太低，而熔化点可能太高。在实施方式中，基于玻璃的基材通常包含的Na2O的量是大于或等于0.5摩尔％Na2O至小于或等于8.0摩尔％Na2O，以及上述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，基于的基材包含的Na2O的量是大于或等于1.0摩尔％至小于或等于7.5摩尔％，例如：大于或等于1.5摩尔％至小于或等于7.0摩尔％，大于或等于2.0摩尔％至小于或等于6.5摩尔％，大于或等于2.5摩尔％至小于或等于6.0摩尔％，大于或等于3.0摩尔％至小于或等于5.5摩尔％，大于或等于3.5摩尔％至小于或等于5.0摩尔％，或者大于或等于4.0摩尔％至小于或等于4.5摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。
类似于Na2O，K2O也促进了离子交换和增加了压缩应力层的DOC。但是，增加K2O可能导致CTE太低，以及熔化点可能太高。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以包含K2O。在实施方式中，玻璃组合物基本不含钾。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。在其他实施方式中，在基于玻璃的基材中存在的K2O的量可以小于1摩尔％。
MgO降低了玻璃粘度，这增强了玻璃的可成形性和可制造性。在基于玻璃的基材中包含MgO还改善了玻璃组合物的应变点和杨氏模量，并且还可以改善玻璃的离子交换能力。但是，当玻璃组合物添加了太多MgO时，玻璃组合物的密度和CTE以不合乎希望的方式增加。在实施方式中，基于玻璃的基材通常包含的MgO的浓度是大于0摩尔％至小于或等于17.5摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的MgO的量是大于或等于0.5摩尔％至小于或等于17.0摩尔％，例如：大于或等于1.0摩尔％至小于或等于16.5摩尔％，大于或等于1.5摩尔％至小于或等于16.0摩尔％，大于或等于2.0摩尔％至小于或等于15.5摩尔％，大于或等于2.5摩尔％至小于或等于15.0摩尔％，大于或等于3.0摩尔％至小于或等于14.5摩尔％，大于或等于3.5摩尔％至小于或等于14.0摩尔％，大于或等于4.0摩尔％至小于或等于13.5摩尔％，大于或等于4.5摩尔％至小于或等于13.0摩尔％，大于或等于5.0摩尔％至小于或等于12.5摩尔％，大于或等于5.5摩尔％至小于或等于12.0摩尔％，大于或等于6.0摩尔％至小于或等于11.5摩尔％，大于或等于6.5摩尔％至小于或等于11.0摩尔％，大于或等于7.0摩尔％至小于或等于10.5摩尔％，大于或等于7.5摩尔％至小于或等于10.0摩尔％，大于或等于8.0摩尔％至小于或等于9.5摩尔％，或者大于或等于8.5摩尔％至小于或等于9.0摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。
CaO降低了玻璃的粘度，这增强了可成形性、应变点和杨氏模量，并且可以改善离子交换能力。但是，当基于玻璃的基材添加了太多CaO时，玻璃组合物的密度和CTE增加。在实施方式中，基于玻璃的基材通常包含的CaO的浓度是大于0摩尔％至小于或等于4.0摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的CaO的量是大于或等于0.5摩尔％至小于或等于3.5摩尔％，例如：大于或等于1.0摩尔％至小于或等于3.0摩尔％，或者大于或等于1.5摩尔％至小于或等于2.5摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。
La2O3增加了玻璃的韧性，并且还增加了玻璃的杨氏模量和硬度。但是，当玻璃组合物添加了太多La2O3时，玻璃变得易于发生失透并且降低了玻璃的可制造性。在实施方式中，基于玻璃的基材通常包含的La2O3的量是大于或等于0摩尔％至小于或等于2.5摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的La2O3的量是大于或等于0.5摩尔％至小于或等于2.0摩尔％，例如：大于或等于1.0摩尔％至小于或等于1.5摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，玻璃组合物不含或者基本不含La2O3。
Y2O3也增加了玻璃的韧性，并且增加了玻璃的杨氏模量和硬度。但是，当玻璃组合物添加了太多Y2O3时，玻璃变得易于发生失透并且降低了玻璃的可制造性。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的Y2O3的浓度是例如：大于或等于0摩尔％至小于或等于2.0摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的Y2O3的量是大于或等于0.5摩尔％至小于或等于1.5摩尔％。在一些实施方式中，基于玻璃的基材不含或者基本不含Y2O3。
TiO2也对增加玻璃的韧性做出贡献，同时还软化了玻璃。但是，当玻璃组合物添加了太多TiO2时，玻璃变得易于发生失透并且展现出不合乎希望的着色。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的TiO2的浓度是例如：大于或等于0摩尔％至小于或等于2.0摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的TiO2的量是大于或等于0.5摩尔％至小于或等于1.5摩尔％。在一些实施方式中，基于玻璃的基材不含或者基本不含TiO2。
ZrO2对玻璃的韧性做出贡献。但是，当玻璃组合物添加了太多ZrO2时，只是部分由于ZrO2在玻璃中的低溶解度，可能在玻璃中形成不合乎希望的氧化锆内含物。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的ZrO2的浓度是例如：大于或等于0摩尔％至小于或等于2.5摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的ZrO2的量是大于或等于0.5摩尔％至小于或等于2.0摩尔％，例如：大于或等于1.0摩尔％至小于或等于1.5摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，基于玻璃的基材不含或者基本不含ZrO2。
SrO降低了本文所揭示的玻璃组合物的液相线温度。在实施方式中，基于玻璃的基材包含的SrO的量是大于或等于0摩尔％至小于或等于1.0摩尔％，例如：大于或等于0.2摩尔％至小于或等于0.8摩尔％，或者大于或等于0.4摩尔％至小于或等于0.6摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以基本不含或者不含SrO。
在实施方式中，基于玻璃的基材可以任选地包含一种或多种澄清剂。在一些实施方式中，澄清剂可以包括例如SnO2。在此类实施方式中，基于玻璃的基材中存在的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0.1摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在其他实施方式中，基于玻璃的基材中存在的SnO2的量可以是：大于或等于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％，以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以基本不含或者不含SnO2。
在实施方式中，基于玻璃的基材可以基本不含砷和锑中的一种或两种。在实施方式中，基于玻璃的基材可以不含砷和锑中的一种或两种。
在一个或多个实施方式中，本文所述的玻璃制品可以展现出无定形微结构，以及可以基本不含晶体或微晶。换言之，在一些实施方式中，玻璃制品排除了玻璃陶瓷材料。
基于玻璃的基材可以包括玻璃陶瓷。玻璃陶瓷通过相集合进行表征，所述相集合包括无定形相和至少一种晶相。玻璃陶瓷的晶相可以包括任意合适的晶体结构，例如：硅酸锂、β-锂辉石、或者尖晶石晶体结构。可以通过任意合适的方法(例如，对前体玻璃进行陶瓷化)来形成含玻璃陶瓷的基于玻璃的基材。
可以通过任意合适的方法来生产基于玻璃的基材。在实施方式中，可以通过如下工艺来形成基于玻璃的基材，包括：狭缝成形、浮法成形、辊制工艺以及熔合成形工艺。用于形成基于玻璃的基材的拉制工艺是合乎希望的，因为它们实现了形成几乎不具有缺陷的薄玻璃制品。
可以通过其形成的方式来对基于玻璃的基材进行表征。例如，基于玻璃的基材可以表征为可浮法成形(即，通过浮法工艺形成)、可下拉成形，具体地，可熔合成形或者可狭缝拉制(即，通过下拉工艺例如熔合拉制工艺或者狭缝拉制工艺形成)。
本文所述的基于玻璃的制品的一些实施方式可以通过下拉工艺形成。下拉工艺生产具有均匀厚度的基于玻璃的基材，所述基于玻璃的基材具有较原始的表面。因为基于玻璃的基材以及所得到的基于玻璃的制品的平均挠曲强度受到表面瑕疵的量和尺寸的控制，因此接触程度最小的原始表面具有较高的初始强度。此外，基于下拉玻璃的基材具有非常平坦、光滑的表面，其可以不经高成本的研磨和抛光就用于最终应用。
基于玻璃的制品的一些实施方式可以描述为可熔合成形(即，可以采用熔合拉制工艺成形)。熔合工艺使用拉制罐，其具有用来接受熔融玻璃原料的通道。通道具有堰，其沿着通道的长度在通道两侧的顶部开放。当用熔融材料填充通道时，熔融玻璃从堰溢流。在重力的作用下，熔融玻璃从拉制罐的外表面作为两个流动玻璃膜流下。这些拉制罐的外表面向下和向内延伸，使得它们在拉制罐下方的边缘处接合。两个流动玻璃膜在该边缘处结合以熔合并形成单个流动玻璃制品。熔合拉制法的优点在于：由于从通道溢流的两个玻璃膜熔合在一起，因此所得到的基于玻璃的基材的任一外表面都没有与设备的任意部件相接触。因此，基于熔合拉制玻璃的基材的表面性质没有受到此类接触的影响。
本文所述的基于玻璃的基材的一些实施方式可以通过狭缝拉制工艺形成。狭缝拉制工艺与熔合拉制方法不同。在狭缝拉制工艺中，向拉制罐提供熔融原材料玻璃。拉制容器的底部具有开放狭缝，其具有沿着狭缝的长度延伸的喷嘴。熔融玻璃流过狭缝/喷嘴，以连续的基于玻璃的基材下拉并进入退火区。
本文所揭示的基于玻璃的制品可以被整合到另一制品中，例如具有显示器的制品(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***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基于玻璃的制品的示例性制品如图3A和3B所示。具体来说，图3A和3B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基材212，从而使其位于显示器上方。覆盖基材212和/或外壳可以包括本文所揭示的任意基于玻璃的制品。
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。
制备了具有下表I中的组成的基于玻璃的制品，提供的组分的浓度单位是摩尔％。实施例1经过陶瓷化以形成玻璃陶瓷。基于玻璃的基材的厚度是0.8mm。
表1
然后对基于玻璃的基材进行离子交换以产生基于玻璃的制品。下表2提供了基于玻璃的基材和基于玻璃的制品的性质。在基于玻璃的基材进行离子交换以形成基于玻璃的制品之前，测量杨氏模量(E)、硬度(H)和断裂韧度(KIC)。为了测量跌落性能，将基于玻璃的制品装载到模拟智能手机的橡胶圆盘(puck)中并掉落到30目砂纸上，记录基于玻璃的制品在失效之前的最大掉落高度作为跌落性能。
表2
图4显示跌落性能与方程式(I)的值之间的关系。图5显示跌落性能与方程式(II)的值之间的关系。由图4和5证实，满足方程式(I)和(II)的基于玻璃的制品展现出改进的跌落性能。由图4和5证实，满足方程式(I)和(II)的实施例1-3全都展现出比不满足方程式(I)和(II)的比较例A-D更好的跌落性能。
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 (90)

1.一种基于玻璃的制品，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，
其中，KIC 2×DOC/t×√STE≥7.0×1011Pa2.5m1.5，式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度，其单位是Pa·m0.5，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合；DOC是压缩深度，其单位是米；t是基于玻璃的制品的厚度，其单位是米；以及STE是基于玻璃的制品的储存应变能，其单位是Pa·m，计算为STE＝[1-ν]/E∫σ(z)^2dz，式中，ν是基于玻璃的基材的泊松比，E是基于玻璃的基材的杨氏模量，σ(z)是作为厚度方向上的位置(z)的函数的应力，以及仅在拉伸区域上进行积分。
2.如权利要求1所述的基于玻璃的制品，其中：
KIC 2×DOC/t×√STE≥8.0×1011Pa2.5m1.5。
3.如权利要求1所述的基于玻璃的制品，其中：
KIC 2×DOC/t×√STE≥9.0×1011Pa2.5m1.5。
4.如权利要求1所述的基于玻璃的制品，其中：
KIC 2×DOC/t×√STE≥9.5×1011Pa2.5m1.5。
5.如权利要求1所述的基于玻璃的制品，其中：
KIC 2×DOC/t×√STE≥1.0×1012Pa2.5m1.5。
6.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，DOC≥75μm。
7.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，DOC≤300μm。
8.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，DOC≤0.4t。
9.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，DOC≥0.1t。
10.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其包括大于或等于95MPa的最大中心张力CT。
11.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其包括小于或等于120/√t MPa的最大中心张力CT，式中，t的单位是mm。
12.如权利要求1至5任一项所述的基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品的厚度t≤1.0mm。
13.如权利要求1至5任一项所述的基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品的厚度t≥0.3mm。
14.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，STE≥20Pa·m。
15.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，5Pa·m≤STE≤10Pa·m。
16.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括大于或等于100MPa的压缩应力CS。
17.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括大于或等于400MPa的压缩应力CS。
18.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括小于或等于1300MPa的压缩应力CS。
19.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品包括玻璃陶瓷。
20.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品包含SiO2、Al2O3、B2O3、和至少一种碱金属氧化物。
21.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有大于或等于0.75MPa√m的KIC。
22.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有小于或等于1.5MPa√m的KIC。
23.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有大于或等于6.0GPa的硬度H。
24.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有小于或等于8.0GPa的硬度H。
25.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有大于或等于80GPa的杨氏模量E。
26.如权利要求1至5中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有小于或等于120GPa的杨氏模量E。
27.一种基于玻璃的制品，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，
其中，KIC 2×DOC×√STE≥5.6×108Pa2.5m2.5，式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度，其单位是Pa·m0.5，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合；DOC是压缩深度，其单位是米；t是基于玻璃的制品的厚度，其单位是米；以及STE是基于玻璃的制品的储存应变能，其单位是Pa·m，计算为STE＝[1-ν]/E∫σ(z)^2dz，式中，ν是基于玻璃的基材的泊松比，E是基于玻璃的基材的杨氏模量，σ(z)是作为厚度方向上的位置(z)的函数的应力，以及仅在拉伸区域上进行积分。
28.如权利要求27所述的基于玻璃的制品，其中：
KIC 2×DOC×√STE≥6.0×108Pa2.5m2.5。
29.如权利要求27所述的基于玻璃的制品，其中：
KIC 2×DOC×√STE≥7.0×108Pa2.5m2.5。
30.如权利要求27所述的基于玻璃的制品，其中：
KIC 2×DOC×√STE≥8.0×108Pa2.5m2.5。
31.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，DOC≥75μm。
32.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，DOC≤300μm。
33.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，DOC≤0.4t。
34.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，DOC≥0.1t。
35.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其包括大于或等于95MPa的最大中心张力CT。
36.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其包括小于或等于120/√tMPa的最大中心张力CT，式中，t的单位是mm。
37.如权利要求27至30任一项所述的基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品的厚度t≤1.0mm。
38.如权利要求27至30任一项所述的基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品的厚度t≥0.3mm。
39.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，STE≥20Pa·m。
40.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，5Pa·m≤STE≤10Pa·m。
41.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括大于或等于100MPa的压缩应力CS。
42.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括大于或等于400MPa的压缩应力CS。
43.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括小于或等于1300MPa的压缩应力CS。
44.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品包括玻璃陶瓷。
45.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品包含SiO2、Al2O3、B2O3、和至少一种碱金属氧化物。
46.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有大于或等于0.75MPa√m的KIC。
47.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有小于或等于1.5MPa√m的KIC。
48.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有大于或等于6.0GPa的硬度H。
49.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有小于或等于8.0GPa的硬度H。
50.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有大于或等于80GPa的杨氏模量E。
51.如权利要求27至30中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有小于或等于120GPa的杨氏模量E。
52.一种基于玻璃的制品，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，
其中，KIC 2×DOC×H/E×√STE≥4.1×107Pa2.5m2.5，式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度，其单位是Pa·m0.5，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合；DOC是压缩深度，其单位是米；H是基于玻璃的基材的硬度，其单位是帕斯卡，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合；E是基于玻璃的基材的杨氏模量，其单位是帕斯卡，所述基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合；以及STE是基于玻璃的制品的储存应变能，其单位是Pa·m，计算为STE＝[1-ν]/E∫σ(z)^2dz，式中，ν是基于玻璃的基材的泊松比，E是基于玻璃的基材的杨氏模量，σ(z)是作为厚度方向上的位置(z)的函数的应力，以及仅在拉伸区域上进行积分。
53.如权利要求52所述的基于玻璃的制品，其中：
KIC 2×DOC×H/E×√STE≥4.5×107Pa2.5m2.5。
54.如权利要求52所述的基于玻璃的制品，其中：
KIC 2×DOC×H/E×√STE≥5.0×107Pa2.5m2.5。
55.如权利要求52所述的基于玻璃的制品，其中：
KIC 2×DOC×H/E×√STE≥5.5×107Pa2.5m2.5。
56.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，DOC≥75μm。
57.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，DOC≤300μm。
58.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，DOC≤0.4t。
59.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，DOC≥0.1t。
60.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其包括大于或等于95MPa的最大中心张力CT。
61.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其包括小于或等于120/√tMPa的最大中心张力CT，式中，t的单位是mm。
62.如权利要求52至55任一项所述的基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品的厚度t≤1.0mm。
63.如权利要求52至55任一项所述的基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品的厚度t≥0.3mm。
64.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，STE≥20Pa·m。
65.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，5Pa·m≤STE≤10Pa·m。
66.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括大于或等于100MPa的压缩应力CS。
67.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括大于或等于400MPa的压缩应力CS。
68.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括小于或等于1300MPa的压缩应力CS。
69.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品包括玻璃陶瓷。
70.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品包含SiO2、Al2O3、B2O3、和至少一种碱金属氧化物。
71.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有大于或等于0.75MPa√m的KIC。
72.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有小于或等于1.5MPa√m的KIC。
73.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有大于或等于6.0GPa的硬度H。
74.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有小于或等于8.0GPa的硬度H。
75.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有大于或等于80GPa的杨氏模量E。
76.如权利要求52至55中任一项所述的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的基材具有的组成和相集合等同于基于玻璃的制品的中心处的组成和相集合，其具有小于或等于120GPa的杨氏模量E。
77.一种方法，其包括：
对基于玻璃的基材进行离子交换以形成基于玻璃的制品，所述基于玻璃的制品具有从基于玻璃的制品的表面延伸到压缩深度的压缩应力层，
其中，KIC 2×DOC/t×√STE≥7.0×1011Pa2.5m1.5，式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度，其单位是Pa·m0.5；DOC是压缩深度，其单位是米；t是基于玻璃的制品的厚度，其单位是米；以及STE是基于玻璃的制品的储存应变能，其单位是Pa·m，计算为STE＝[1-ν]/E∫σ(z)^2dz，式中，ν是基于玻璃的基材的泊松比，E是基于玻璃的基材的杨氏模量，σ(z)是作为厚度方向上的位置(z)的函数的应力，以及仅在拉伸区域上进行积分。
78.如权利要求77所述的方法，其中，基于玻璃的基材包括玻璃陶瓷。
79.如权利要求77所述的方法，其中，离子交换包括使得基于玻璃的基材与熔盐浴接触。
80.如权利要求79所述的方法，其中，熔盐浴包含硝酸钠和硝酸钾中的至少一种。
81.如权利要求79所述的方法，其中，接触持续大于或等于4小时至小于或等于48小时。
82.如权利要求79所述的方法，其中，在接触过程中，熔盐浴的温度大于或等于400℃至小于或等于500℃。
83.一种方法，其包括：
对基于玻璃的基材进行离子交换以形成基于玻璃的制品，所述基于玻璃的制品具有从基于玻璃的制品的表面延伸到压缩深度的压缩应力层，
其中，KIC 2×DOC×H/E×√STE≥4.1×107Pa2.5m2.5，式中，KIC是基于玻璃的基材的断裂韧度，其单位是Pa·m0.5；DOC是压缩深度，其单位是米；H是基于玻璃的基材的硬度，其单位是帕斯卡；E是基于玻璃的基材的杨氏模量，其单位是帕斯卡；以及STE是基于玻璃的制品的储存应变能，其单位是Pa·m，计算为STE＝[1-ν]/E∫σ(z)^2dz，式中，ν是基于玻璃的基材的泊松比，E是基于玻璃的基材的杨氏模量，σ(z)是作为厚度方向上的位置(z)的函数的应力，以及仅在拉伸区域上进行积分。
84.如权利要求83所述的方法，其中，基于玻璃的基材包括玻璃陶瓷。
85.如权利要求83所述的方法，其中，离子交换包括使得基于玻璃的基材与熔盐浴接触。
86.如权利要求85所述的方法，其中，熔盐浴包含硝酸钠和硝酸钾中的至少一种。
87.如权利要求85所述的方法，其中，接触持续大于或等于4小时至小于或等于48小时。
88.如权利要求85所述的方法，其中，在接触过程中，熔盐浴的温度大于或等于400℃至小于或等于500℃。
89.一种基于玻璃的制品，其是根据权利要求77或83所述的方法生产的。
90.一种消费电子产品，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
布置在所述显示器上的覆盖玻璃，
其中，一部分的外壳或者一部分的覆盖玻璃中的至少一个包括如权利要求1至76中任一项所述的基于玻璃的制品。
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