高强度、耐划痕且透明的玻璃基材料的制作方法

高强度、耐划痕且透明的玻璃基材料
1.本技术是申请号为201680029969.9、申请日为2016年3月23日、名称为“高强度、耐划痕且透明的玻璃基材料”的专利申请的分案申请。
2.相关申请的交叉引用
3.本技术依据35 u.s.c.
§
119要求2015年6月30日提交的美国临时申请序列号62/186547和2015年3月24提交的美国临时申请序列号62/137345的优先权，它们的内容作为本技术的基础，并通过引用全文纳入本文。
4.背景
5.本公开涉及展现出改善的断裂韧度和耐划痕性的透明玻璃基材料。
6.已知的展现出改善的挠曲强度的玻璃基材料经常依赖于诸如化学强化和热强化这样的后处理。这些经过化学强化的玻璃已被广泛用于包括手持式显示器和平板电脑在内的电子装置中。这些玻璃基材料的其它强度性能(例如断裂模量和断裂韧度)和耐划痕性可能受限。已知的展现出改善的断裂模量或断裂韧度以及耐划痕性的玻璃基材料一般是不透明的。因此，需要一种展现出相对于已知的玻璃基材料具有改善的断裂韧度和耐划痕性的透明材料。
7.发明概述
8.本文提供了透明玻璃基材料的实施方式，所述透明玻璃基材料包含玻璃相和不同于该玻璃相且分散于该玻璃相中的第二相。第二相可包含晶相或纳米晶相、纤维和/或玻璃颗粒。在一些实施方式中，第二相为晶相。玻璃基材料具有高模量和断裂韧度且耐划痕。在一些实施方式中，材料可经过化学强化。例如，这些材料可以是可进行离子交换的。
9.因此，本公开的一个方面是提供一种玻璃基材料。所述玻璃基材料包含玻璃相和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相。所述玻璃基材料在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少约88％/mm的透射率，并且具有至少约0.9mpa
·m1/2
的断裂韧度。当使用努氏(knoop)金刚石以至少5n的负荷对所述玻璃基材料的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述玻璃基材料的表面不含尺寸大于3w的碎屑。
10.本公开的第二方面是提供一种玻璃基材料，所述玻璃基材料包含玻璃相和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相。所述玻璃基材料在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少88％/mm的透射率，并且具有至少约0.9mpa
·m1/2
的断裂韧度(k
1c
)。所述玻璃相具有第一折射率，所述第二相具有第二折射率，且所述第一折射率与所述第二折射率之间的差异小于约0.025。所述玻璃基材料的第二相包含平均粒径在5nm～200nm范围内的颗粒，且所述玻璃基材料中所述第二相的体积分数在10％～约98％的范围内。
11.本公开的第三方面是提供一种玻璃基材料，所述玻璃基材料包含玻璃相和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相。所述玻璃基材料在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少88％的透射率，且具有至少约0.9mpa
·m1/2
或至少约0.9mpa
·m1/2
的韧度、小于约45
×
107k-1
的热膨胀系数和约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量(e)。
12.从以下详细描述、附图和所附权利要求书能明显地看出本发明的上述及其他方面、优点和显著特征。
13.附图的简要说明
14.图1是用于进行落球测试的现有技术设备的示例性剖面图；
15.图2是用于进行本公开中所述倒球在砂纸上(ibos)测试的设备的一种实施方式的示意性剖面图；
16.图3是用于移动或手持式电子装置中的玻璃基材料中通常发生的损伤引入和弯曲所导致的失效的主要机理的示意性剖面解说图；
17.图4是一种用于在本文所述的设备中进行ibos测试的方法的流程图；
18.图5是环叠环设备的示意性剖面图；
19.图6显示了玻璃基材料1的扫描电子显微镜图像；
20.图7a显示了玻璃基材料6在进行离子交换之前的扫描电子显微镜图像；
21.图7b显示了玻璃基材料6在进行离子交换之后的扫描电子显微镜图像；
22.图8是显示经过强化的试样6a～6d的ror强度、aror强度和压缩应力层深度数据的图表；
23.图9显示了玻璃基材料6在温度为750℃的浴中经过4小时化学强化之后的能量分散x射线(edx)谱图；
24.图10显示了玻璃基材料6在温度为775℃的浴中经过4小时化学强化之后的能量分散x射线(edx)谱图；
25.图11a～11d是在用努氏金刚石以不同负荷划刻玻璃基材料1之后的图像；
26.图12是在用努氏金刚石以5n负荷划刻玻璃基材料1之后的放大图；
27.图13是在用努氏金刚石以5n负荷划刻玻璃基材料6b之后的放大图；以及
28.图14是显示玻璃基材料7和比较例玻璃材料13的ibos结果的图表。
29.发明详述
30.在以下描述中，在所有附图所示的若干视图中，相同的附图标记表示类似或相应的部分。还应理解，除非另外说明，否则，术语例如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等是为了方便起见的用语，不应视为限制性用语。此外，每当将一个组描述为包含一组要素和它们的组合中的至少一种时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由任何数量的这些所列要素组成，或者由任何数量的这些所列要素组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另有说明，否则，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述上限和下限之间的任意范围。除非另外说明，否则，本文所用的修饰语“一个”或“一种”及其相应的修饰语“该(所述)”表示“至少一(个/种)”、或者“一(个/种)或多(个/种)。”还应理解的是，在说明书和附图中揭示的各种特征可以任意和所有的组合方式使用。
31.从总体上参见附图，应理解图示是为了描述本公开的具体实施方式，这些图示不构成对本公开的内容或所附权利要求书的限制。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意图方式显示。
32.如本文所用，术语“玻璃制品”和“多种玻璃制品”以它们最广泛的意义来使用，包括全部或部分由本文所述的玻璃或玻璃基材料制成的任何物体。除非另有说明，否则所有组成都以摩尔百分数(摩尔％)表示。热膨胀系数(cte)的单位是10-7
/℃，且除非另有说明，
其表示在约20℃～约300℃温度范围内的测量值。
33.如本文所述，术语“液相线温度”或“t
l”是指熔融玻璃从熔点冷却时首次出现晶体时的温度，或者指温度从室温升高时晶体最后熔化时的温度。如本文所用，术语“165kp温度”或“t
165kp”是指玻璃或玻璃熔体具有160000泊(p)或160千泊(kp)时的温度。如本文所用，术语“35kp温度”或“t
35kp”是指玻璃或玻璃熔体具有35000泊(p)或35千泊(kp)时的温度。
34.应注意，本文可用术语“基本上”和“约”表示可由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的固有不确定程度。在本文中还使用这些术语表示数量的表示可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致所针对的对象的基本功能改变。因此，“基本上不含mgo”的玻璃是指不向该玻璃中主动添加或配入mgo，但其可作为污染物以很少的量存在。
35.本文所述的维氏(vickers)裂纹引发阈值或压痕断裂阈值(ift)通过向基材施加并随后移除压痕负荷来测量。使用由威尔逊硬度计公司提供的自动硬度测试仪tukon
tm 2500来进行ift测试。在基材上施加最大压痕负荷并保持10秒。压痕开裂阈值在展现出从压痕印记的角落发散的径向和/或中间裂纹的10次压痕的压痕负荷下定义(单位为kgf)。增加最大负荷直至达到给定基材的阈值。所有压痕测量都是在室温和湿度下进行的。
36.本公开的第一方面涉及玻璃基材料，所述玻璃基材料包含玻璃相和不同于所述玻璃相的第二相。在一些实施方式中，第二相可分散于玻璃相中。或者，第二相可以非随机的方式设置于玻璃相中。
37.玻璃基材料的玻璃相可包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃(aborosilicate glass)和硅酸锂铝玻璃中的至少一种。在一些实施方式中，玻璃相可基本上不含氧化砷或氧化锑。示例性的玻璃相组合物包含约55摩尔％～约75摩尔％范围内的sio2、约10摩尔％～约20摩尔％范围内的al2o3、约0摩尔％～约16摩尔％范围内的b2o3、约0摩尔％～约4摩尔％范围内的na2o、约0摩尔％～约4摩尔％范围内的k2o、约0摩尔％～约8摩尔％范围内的li2o、约0摩尔％～约12摩尔％范围内的mgo、约0摩尔％～约10摩尔％范围内的zno、约0摩尔％～约5摩尔％范围内的zro2、和约0摩尔％～约0.5摩尔％范围内的sno2。
38.一种或更多种特定的实施方式可包含具有以下组成的玻璃相，包含约55摩尔％～约75摩尔％范围内的sio2、约12摩尔％～约20摩尔％范围内的al2o3、约10摩尔％～约16摩尔％范围内的b2o3、约0摩尔％～约4摩尔％范围内的na2o、约0摩尔％～约4摩尔％范围内的k2o、约4摩尔％～约12摩尔％范围内的mgo、约4摩尔％～约10摩尔％范围内的zno、和约0摩尔％～约0.5摩尔％范围内的sno2。在一些实施方式中，玻璃相可包含约0摩尔～约4摩尔％范围内的li2o、约0摩尔％～约4摩尔％范围内的sro和约0摩尔％～约4摩尔％的cao中的任一种或更多种。
39.更多种特定玻璃相组合物包含约55摩尔％～约75摩尔％范围内的sio2、约10摩尔％～约16摩尔％范围内的al2o3、约0摩尔％～约8摩尔％(或约0摩尔％～约5摩尔％)范围内的b2o3、约0摩尔％～约4摩尔％范围内的na2o、约4摩尔％～约8摩尔％范围内的li2o、约2摩尔％～约12摩尔％范围内的mgo、约0摩尔％～约4摩尔％范围内的zno、约1摩尔％～约5摩尔％范围内的zro2、和约0摩尔％～约0.5摩尔％范围内的sno2。
40.包含β-石英第二相的玻璃基材料的一些实施方式包含约55摩尔％～约75摩尔％
范围内的sio2、约10摩尔％～约16摩尔％范围内的al2o3、约0摩尔％(或0.2摩尔％)～约4摩尔％范围内的na2o、约1.5摩尔％～约8摩尔％范围内的li2o、约6摩尔％～约12摩尔％范围内的mgo、约1摩尔％～约5摩尔％范围内的zro2、和约0摩尔％～约0.5摩尔％范围内的sno2。
41.第二相可作为纳米晶体、纤维、颗粒或它们的组合存在于玻璃基材料的实施方式中。在第二相包含纳米晶体的情况下，这些纳米晶体可包含金刚石、碳和金属中的至少一种。在第二相包含纤维的情况下，这些纤维可包含碳、陶瓷和玻璃中的至少一种。在一种或更多种实施方式中，在第二相以颗粒提供的情况下，这些颗粒可以是无定形的(例如玻璃)或晶体的。这些颗粒的平均最大截面尺寸可具有5nm～200nm范围内平均粒径。
42.在一种或更多种实施方式中，第二相可包含晶相。在一些实施方式中，所述晶相可包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德(rietveld)分析测定。
43.在一种或更多种实施方式中，所述晶相可占玻璃基材料的高达98体积％。在一些实施方式中，晶相可占约10体积％～约98体积％、约15体积％～约98体积％、约20体积％～约98体积％、约30体积％～约98体积％、约40体积％～约98体积％、约50体积％～约98体积％、约60体积％～约98体积％、约10体积％～约95体积％、约10体积％～约90体积％、或约10体积％～约80体积％。
44.所述晶相可包含莫来石、尖晶石、α-石英、β-石英固溶体、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的任一种或更多种。在一些实施方式中，玻璃基材料包含第二晶相。第二晶相可包含本文所述的晶相，且一些实施方式可包含霞石和钙长石中的一种或两种。
45.在一种或更多种实施方式中，玻璃相和第二相具有最小的折射率差异。例如，玻璃相与第二相在折射率上的差异可小于约0.025(例如约0.02或更小、约0.015或更小、约0.01或更小、或约0.005或更小)。在一些例子中，如果微晶具有足以提供透明度的尺寸(即微晶的尺寸足够小)，则玻璃相与第二相在折射率上的差异可大于本文提供的数值。例如，如果微晶具有小于约100nm或小于约50nm的主尺寸，则折射率的差异可以是可大于0.025(例如高达约0.5)的差异。
46.一种或更多种实施方式的玻璃基材料可在约400nm～约800nm范围内的可见光谱上展现出至少约88％/mm的透射率。在一些实施方式中，玻璃基材料在约400nm～约800nm范围内的可见光谱上展现出约90％或更大、约92％或更大或约94％或更大的透射率。
47.玻璃基材料还可展现出约0.9mpa
·m1/2
或更大、1.2mpa
·m1/2
或更大(例如约1.3mpa
·m1/2
或更大、1.4mpa
·m1/2
或更大、1.5mpa
·m1/2
或更大、1.6mpa
·m1/2
或更大、或17mpa
·m1/2
或更大)的断裂韧度。可使用本领域常用的维氏压痕或谢氏(chevron)凹口压痕技术来测量断裂韧度。
48.在一种或更多种实施方式中，玻璃基材料能够耐受尖锐冲击，并且能够承受直接或点冲击。当用努氏金刚石以0.4mm/s的速率对这些玻璃基材料进行划刻时，这些玻璃基材料不展现出侧向损伤，例如但不限于掉屑，其中，设定所述努氏金刚石的朝向，以使努氏金刚石尖端的先导和拖尾边缘之间的角度在5n负荷、在一些实施方式中10n负荷下为172
°
30
′
。如本文所用，“掉屑”是指当用诸如唱针这样的物体划刻表面时，玻璃碎片从玻璃表面上移除或射出。如本文所用，“碎片”可指在玻璃基材料表面的划痕过程中移除的碎片或碎
片移除的表面区域。在后一种意义上，碎片通常表征为划刻附近的凹痕。当本文所述的玻璃基材料被划刻时，其在形成为距离d的划痕轨迹(即由努氏金刚石形成的划痕)的任一侧上侧向延伸的区域以外不展现出掉屑(即不产生碎屑或者玻璃不含碎屑)，所述距离d大于划痕宽度w的两倍，且在另一种实施方式中，大于划痕宽度w的三倍。换言之，由划刻产生的掉屑被限制在与划痕轨迹任一侧接壤的区域中，其中，该区域的宽度不大于划痕宽度w的两倍(在一些实施方式中，不大于三倍)。换言之，当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对玻璃基材料的表面进行划刻以形成宽度w的划痕时，所导致的划痕不含尺寸大于3w或2w的碎屑。
49.所述玻璃基材料可展现出相对较低的热膨胀系数。例如在一种或更多种实施方式中，玻璃基材料具有小于约45
×
107k-1
的热膨胀系数。在一些例子中，热膨胀系数可约为40
×
107k-1
或更小、约35
×
107k-1
或更小、或约30
×
107k-1
或更小。热膨胀系数的下限可约为15
×
107k-1
。
50.所述玻璃基材料可展现出相比于已知的展现出相同或相当透射率的玻璃材料增加的杨氏模量(e)。例如，在一种或更多种实施方式中，玻璃基材料可展现出大于约70mpa或大于约75mpa的杨氏模量(e)。在一些例子中，杨氏模量(e)可在约80gpa～约100gpa的范围内(例如约80mpa～约95mpa、约80mpa～约90mpa、约85mpa～约100mpa、或约90mpa～约100mpa)。
51.当对本文所述的玻璃基材料反复进行坠落测试时，其展现出改善的耐断裂性。应当注意的是，玻璃基材料为了所述测试而以板材的形式提供。这些坠落测试的目的在于对这些玻璃基材料作为用于诸如手机、智能电话等手持式电子装置的显示窗口或盖板的普通用途的性能进行表征。
52.一种目前使用的典型的落球测试概念示于图1。落球测试组件150包含诸如花岗岩平板等的固体硬质基材112和具有预定质量和直径的钢球130。试样120(例如材料板)被固定在基材112上，并且将一片具有所需粒度号的砂纸114放置在基材112对面的试样120的上表面上。将砂纸114置于试样120上，以使砂纸的粗糙化表面114a与试样120的上表面122接触。允许钢球130从预定高度h自由坠落至砂纸114上。试样220的上表面122或压缩面与砂纸114的粗糙化表面114a接触，将裂纹引入上表面/压缩面122的表面中。可使高度h递增，直至达到最大高度或者玻璃试样断裂。
53.当使用玻璃基试样时，上述的落球测试150不能反应玻璃基材料坠落在粗糙表面上并与其接触时的真实表现。而是，已知玻璃基材料的面因张力而向外弯曲，而不是如图1所示的那样因压缩而向内弯曲。
54.倒球在砂纸上(ibos)测试是动态组件水平测试，其模拟了用于移动或手持式电子装置中的玻璃基材料中通常发生的损伤引入和弯曲所导致的失效的主要机理，如图2示意性所示。在现场，损伤引入(图3中的a)发生在玻璃基材料的顶表面。断裂始于玻璃基材料的顶表面上，且损伤穿入玻璃基材料(图3中的b)，或者，断裂从顶表面上的弯曲或从玻璃基材料的内部部分蔓延(图3中的c)。ibos测试被设计成同时向玻璃表面引入损伤以及在动态负荷下施加弯曲。在一些例子中，当包含压缩应力时，玻璃基材料相比于不包含压缩应力的相同的玻璃基材料而言展现出改善的坠落性能。
55.一种ibos测试设备示意性地示于图2。设备200包含测试架210和球230。球230是刚性或固体的球，例如不锈钢球等。在一种实施方式中，球230是直径为10mm的4.2克不锈钢
球。球230从预定高度h直接坠落至玻璃基材料试样218上。测试架210包含固体基座212，所述固体基座212包含坚硬的刚性材料，例如花岗岩等。在表面上设置有磨损材料的板材214被置于固体基座212的上表面上，以使具有磨损材料的表面面朝上。在一些实施方式中，板材214是具有30号砂粒表面的砂纸，而在另一些实施方式中，是具有180号砂粒表面的砂纸。利用试样固定器215将玻璃基材料试样218固定在板材214上方的位置处，以使得在玻璃基材料试样218与板材214之间存在空气间隙216。板材214与玻璃基材料试样218之间的空气间隙216允许玻璃基材料试样218在受到球230的撞击后弯曲并弯曲到板材214的磨损表面上。在一种实施方式中，夹紧玻璃基材料试样218的所有角落，以保持仅在球的撞击点处发生弯曲，从而确保可重复性。在一些实施方式中，调整试样固定器214和测试架210以适应厚达约2mm的试样厚度。空气间隙216在约50μm～约100μm的范围内。调整空气间隙216以针对材料硬度(杨氏模量，emod)的不同进行调节，但是也包括弹性模量以及试样的厚度。可使用粘胶带220覆盖玻璃基材料试样的上表面，以收集玻璃基材料试样218在受到球230撞击后发生断裂事件中所产生的碎片。
56.可使用各种材料作为磨损表面。在一种具体的实施方式中，磨损表面是砂纸，例如碳化硅或氧化铝砂纸、经过加工的砂纸或者本领域技术人员已知的具有相当的硬度和/或锋利度的任何磨损材料。在一些实施方式中，可使用30号砂粒砂纸，因为其具有比混凝土或沥青更均匀的表面形貌、以及能够产生所需水平的试样表面损伤的粒径和锋利度。
57.在一个方面中，使用上述设备200来进行ibos测试的方法300示于图4。在步骤310中，将玻璃基材料试样(图2中的218)置于上述测试架210中，并且固定在试样固定器215中，以使得在玻璃基材料试样218与具有磨损表面的板材214之间形成空气间隙216。方法300假设具有磨损表面的板材214已被置于测试架210中。然而，在一些实施方式中，该方法可包括将板材214置于测试架210中，以使具有磨损材料的表面面朝上。在一些实施方式(步骤310a)中，在将玻璃基材料试样218固定在试样固定器210中之前，对玻璃基材料试样218的上表面施用粘胶带220。
58.在步骤320中，具有预定质量和尺寸的固体球230从预定高度h坠落至玻璃基材料试样218的上表面上，以使球230在上表面的大致中心处(即中心的1mm内、或3mm内、或5mm内、或10mm内)撞击上表面(或者固定在上表面上的粘胶带220)。在步骤320的撞击之后，确定玻璃基材料试样218的损伤程度(步骤330)。如上文所述，这里，术语“断裂”是指当基材坠落或者受到物体撞击时，裂纹蔓延穿过基材的整个厚度和/或整个表面。
59.在方法300中，可在每次坠落之后更换具有磨损表面的板材218，以避免发生已在重复使用其它类型(例如混凝土或沥青)的坠落测试表面中观察到的“老化”效应。
60.方法300中通常使用各种预定的坠落高度h和增量。可例如采用最小坠落高度(例如约10～20cm)来开始测试。然后，对于成功的坠落，可以固定的增量或者可变的增量来增加高度。一旦玻璃基材料试样218破裂或者断裂，就停止进行方法300中所描述的测试(步骤331)。或者，如果坠落高度h达到最大坠落高度(例如约100cm)而没有发生断裂，也停止进行方法300的坠落测试，或者，可在最大高度处反复进行步骤320直至发生断裂。
61.在一些实施方式中，只对各个玻璃基材料试样218在每一个预定高度h下进行一次方法300的ibos测试。但在另一些实施方式中，在每一个高度下对各试样进行多次测试。
62.如果玻璃基材料试样218的断裂已经发生(图4中的步骤331)，就终止按照方法300
的ibos测试(步骤340)。如果未观察到在预定坠落高度下发生因落球而导致的断裂(步骤332)，则以预定增量(例如5、10或20cm)增加坠落高度(步骤334)，且反复进行步骤320和330直至观察到试样断裂(331)或者到达最大测试高度(336)而没有发生试样断裂。当到达步骤331或336时，终止进行按照方法300的测试。
63.当进行上述倒球在砂纸上(ibos)测试时，当球从80cm的高度坠落至玻璃表面上时，本文所述的玻璃基材料的实施方式具有至少约60％的幸存率。例如，玻璃基材料在以下情况下被描述成当从给定高度坠落时具有60％的幸存率：当从规定高度(此处是80cm)坠落时，五个完全相同(或接近完全相同)的试样(即具有大致相同的组成，且强化后具有大致相同的压缩应力以及压缩深度或者压缩应力层深度，如上所述)中有三个在ibos坠落测试中幸存而未发生断裂。在另一些实施方式中，经过强化的玻璃基材料在80cm的ibos测试中的幸存率至少约为70％，在另一些实施方式中，至少约为80％，而在另一些实施方式中，至少约为90％。在另一些实施方式中，在ibos测试中从100cm的高度坠落的经过强化的玻璃基材料的幸存率至少约为60％，在另一些实施方式中，至少约为70％，在另一些实施方式中，至少约为80％，而在另一些实施方式中，至少约为90％。
64.为了确定玻璃基材料在使用上述ibos测试方法和设备从预定高度坠落时的幸存率，至少测试了五个完全相同(或接近完全相同)的玻璃基材料试样(即具有大致相同的组成，且如果进行强化，则强化后具有大致相同的压缩应力以及压缩深度或者层深度)，虽然可对更多个(例如10个、20个、30个等)试样进行测试以提高测试结果的可信度。使各试样从预定高度(例如80cm)坠落一次，或者在不发生断裂时从递增的高度坠落直至到达预定高度，然后视觉检查(即，用裸眼)断裂情况(裂纹形成并蔓延穿过试样的整个厚度和/或整个表面)。如果在从预定高度坠落后未观察到断裂，则认为试样从坠落测试中“幸存”，如果当试样从低于或等于预定高度的高度坠落时观察到了断裂，则认为试样“失效”(或者“未幸存”)。测定试样总数中从坠落测试中幸存的百分比作为幸存率。例如，当从预定高度坠落时，如果一组10个试样中有7个未断裂，则该玻璃的幸存率为70％。
65.当对本文所述的玻璃基材料进行环叠环(ror)测试和磨损环叠环(aror)测试时，其还展现出改善的表面强度。ror测试与aror测试相同，除了试样未在环叠环测试前磨损。利用ror测试和aror测试测量的材料强度定义为断裂发生时的应力。磨损环叠环测试是一种用于测量平板玻璃试样的表面强度测量方法，题为《环境温度下的高级陶瓷的单调等双轴挠曲强度的标准测试方法》(standard test method for monotonic equibiaxial flexural strength of advanced ceramics at ambient temperature)的astm c1499-09(2013)提供了本文所述的环叠环磨损ror测试方法的基础。astm c1499-09的内容通过引用全文纳入本文。在一种实施方式中，玻璃基材料试样以板材提供，且在进行环叠环测试之前，用90号碳化硅(sic)颗粒对玻璃基材料试样进行磨损，利用题为《通过挠曲的玻璃强度的标准测试方法(确定断裂模量)》(standard test methods for strength of glass by flexure(determination of modulus of rupture))的astm c158-02(2012)附录a2(题为“磨损程序(abrasion procedures)”)中所述的方法和设备将上述颗粒递送至试样。astm c158-02以及附录2的具体内容通过引用全文纳入本文。
66.在进行环叠环测试之前，按照astm c158-02、附录2中所述的内容对玻璃基材料试样的表面进行磨损，以使用astm c158-02的图a2.1中所示的设备标准化和/或控制试样的
表面瑕疵情况。使用304kpa(44psi)的空气压力以15psi的负荷将磨损材料喷砂至试样表面上。在建立起空气流之后，将5cm3的磨损材料倒入漏斗中，在引入了磨损材料之后对试样进行5秒的喷砂。
67.对于环叠环测试，具有至少一个磨损表面的玻璃基材料试样被置于两个尺寸不同的同心圆环之间，以测定等双轴挠曲强度(即，当在两个同心圆环之间受到弯曲时，材料能够维持的最大应力)，也如图5示意性所示。在aror构造400中，磨损的玻璃基材料试样410被具有直径d2的支承环420支承。利用负荷元件(未图示)将作用力f通过直径为d1的负荷环430施加至玻璃基材料试样的表面。对于ror，以相同的方式支承未磨损的玻璃基材料试样410，并且以相同的方式施加作用力f。
68.负荷环与支承环的直径比d1/d2可在约0.2～约0.5的范围内。在一些实施方式中，d1/d2约为0.5。负荷环和支承环430、420应当同心对齐，不超过支承环直径d2的0.5％。用于进行测试的负荷元件应当精确至所选范围内的任何负荷的
±
1％以内。在一些实施方式中，测试在23
±
2℃的温度、40
±
10％的相对湿度下进行。
69.对于固定装置的设计，负荷环430的凸出表面的半径r满足h/2≤r≤3h/2，其中，h是试样410的厚度。负荷环和支承环430、420通常由硬度hrc＞40的硬化钢制成。ror固定装置是市售可得的。
70.ror或aror测试的目标失效机制是观察源自负荷环430内的表面430a的玻璃基材料试样410的断裂。发生在该区域(即，负荷环430和支承环420之间)以外的失效在数据分析时忽略不计。但是，在一些例子中，由于玻璃基材料试样410是薄的且具有强度，有时会观察到超出试样厚度h的1/2的较大的挠曲。因此，观察到来源于负荷环430下方的高比例失效也不足为奇。如果不知道每个试样的环内和环下(统称为应变计分析)的应力发展和失效来源，就不能精确地计算应力。因此，ror和aror测试聚焦于作为测量反馈的失效时的峰值负荷。
71.玻璃基材料的强度取决于表面缺陷的存在。然而，无法准确预测给定尺寸缺陷的存在可能性，因为玻璃基材料的强度在统计学上是固有的。因此，通常利用韦布尔(weibull)可能性分布作为所得数据的统计学代表。
72.在一些实施方式中，当本文所述的玻璃基材料以板材提供时，其具有约250mpa或更大、甚至550mpa或更大的表面或等双轴挠曲强度，所述结果利用aror测试测量。
73.本文所提供的数值：利用aror测试测得的玻璃基材料的表面或等双轴挠曲强度、以及玻璃基材料在ibos测试中从各种高度(例如80cm或100cm)坠落时的幸存率是关于具有板材形式且厚度在约0.1mm～约2mm范围内的玻璃基材料的。
74.应当理解的是，玻璃基材料的形状和尺寸(例如厚度)可以改变。在一种或更多种实施方式中，玻璃基材料可以是基本上平面的或板状的。还可弯曲或塑形或雕刻玻璃基材料。附加地或替代地，出于美观和/或功能原因，玻璃基材料的物理厚度可沿着其一个或多个维度变化。例如，玻璃基材料的边缘可比更靠近中心的区域更厚。玻璃基材料的长度、宽度和物理厚度尺寸也可根据制品的应用或用途而改变。例如，玻璃基材料可以是厚度在约100μm～约2mm范围内的板材。示例性的厚度在约100μm～约1mm的范围内(例如100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000μm)。玻璃基材料可具有大于约1mm(例如约2、3、4或5mm)的物理厚度。玻璃基材料可经过酸抛光，或者以其他方式处理，以消除或减少表面缺陷
的影响。
75.玻璃基材料可采用各种不同的工艺来提供。例如，各种形成方法可包括浮法玻璃或辊轧法和下拉法，例如熔合拉制和狭缝拉制。在一些实施方式中，玻璃基材料可描述为可利用本领域已知的工艺下拉，例如狭缝拉制、熔合拉制、重新拉制等，且具有至少130千泊的液相线粘度。
76.一旦形成，可利用一种或更多种工艺对玻璃基材料进行强化。示例性的工艺包括化学强化法(例如离子交换法，其中，用较大的离子置换材料表面中较小的离子)、热强化法(例如热钢化)以及使用玻璃基材料与另一种材料之间的热膨胀系数错配来产生具有压缩应力(cs)的区域和具有拉伸应力或中心张力(ct)的区域。
77.在利用离子交换法对玻璃基材料进行化学强化的情况下，玻璃基材料的表面层中的离子被具有相同价态或氧化态的更大的离子替换或交换。离子交换法通常这样进行：将玻璃基材料浸入一种/个或更多种/个熔融盐浴中，所述熔融盐浴含有将要与玻璃基材料中的较小离子进行交换的较大离子。本领域技术人员应理解，离子交换法的参数包括但不限于浴的组成和温度、浸泡时间、玻璃基材料在一种/个或多种/个盐浴中的浸泡次数、多种/个盐浴的使用、其它的步骤(例如退火、洗涤等)，这些参数通常是根据以下的因素确定的：玻璃基材料的组成和所需的cs、压缩应力层深度(dol)或压缩深度(doc)。例如，玻璃基材料的离子交换可以通过以下方式实现：在至少一种/个包含盐的熔融浴中进行浸泡，所述盐例如但不限于较大碱金属离子的硝酸盐、硫酸盐和盐酸盐。取决于玻璃基材料的组成，一种/个或更多种/个浴可包含熔融碱金属盐，例如锂盐、钠盐和/或钾盐。在一些实施方式中，一种/个或更多种/个浴可包含熔融形态的lino3、licl、li2so4、kno3、kcl、k2so4、nanao、naso4、ca硝酸盐、kno3以及其它类似的组合物或它们的组合。在一种或更多种实施方式中，熔融盐浴包含90重量％的li2so
4-10％的k2so4的混合物。熔融盐浴的温度通常在300至高达约900℃的范围内，而浸泡时间在约15分钟至高达约40小时的范围内。温度取决于盐浴的组成。应当注意的是，这些温度可达到约700℃，且由于在这些高温下的腐蚀性，熔融盐浴可储存在铂容器内。浴组成、浴温和浸泡时间可与上述内容有所不同。
78.在一些实施方式中，可利用银、铜、其它元素对玻璃基材料进行离子交换，以引入其它性质或者降低盐浴混合物的熔点。
79.另外，以下文献描述了在多离子交换浴中浸泡玻璃基材料且在浸泡之间进行洗涤和/或退火步骤的离子交换法的非限制性示例：2009年7月10日提交的douglas c.allan等人的美国专利申请第12/500650号，题为《用于消费用途的具有压缩表面的玻璃》(glass with compressive surface for consumer applications)，其要求2008年7月11日提交的美国临时专利申请号61/079995的优先权，其中通过在具有不同浓度的盐浴中多次浸泡，相继进行离子交换处理，从而对该玻璃进行强化；和2012年11月20日获得授权的christopher m.lee等人的美国专利8312739，题为《用于玻璃化学强化的两步离子交换》(dual stage ion exchange for chemical strengthening of glass)，其要求2008年7月29日提交的美国临时专利申请号61/084398的优先权，其中玻璃通过以下方式进行强化：首先在用流出离子稀释的第一浴中进行离子交换，然后在第二浴中浸泡，所述第二浴的流出离子的浓度小于第一浴的流出离子的浓度。美国专利申请号12/500650和美国专利号8312739的内容通过引用全文纳入本文。
80.通过离子交换获得的化学强化程度可基于ct、表面cs和dol或doc等参数进行量化。使用本领域已知的手段来测定压缩应力和层深度。这些手段包括但不限于使用题为《用于测量玻璃试样的曲线特征的系统和方法》(systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample)的美国专利号8854623b2中所述的折射近红外(rnf)测量的表面应力测量(fsm)，该文献通过引用全文纳入本文。
81.曲线可以是非线性的、误差函数等。在本文的各个部分，ct和cs在这里以兆帕(mpa)表示，物理厚度t以微米(μm)或毫米(mm)表示，而dol或doc以微米(μm)表示。
82.在一种或更多种实施方式中，玻璃基材料可具有250mpa或更大、300mpa或更大的表面cs，例如400mpa或更大、450mpa或更大、500mpa或更大、550mpa或更大、600mpa或更大、650mpa或更大、700mpa或更大、750mpa或更大或800mpa或更大。经过强化的玻璃基材料可具有40μm或更大的dol(例如45μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm或140μm或更大)和/或50mpa或更小、40mpa或更大、20mpa或更大、或10mpa或更大的ct。无意受限于理论，本文所述的玻璃基材料展现出与其它材料(例如玻璃)相同的cs水平和比这些材料更高的ct水平，同时不易碎。
83.本文所述的玻璃基材料可用于各种应用中。例如，玻璃基材料可用于各种玻璃制品中，例如用于消费类电子产品中以保护产品内关键装置的盖板、壳体或外壳，从而提供用于输入和/或显示和/或许多其它功能的用户界面。这种消费类电子产品包括移动设备，如智能手机、mp3播放器和平板电脑。如本文所用，术语“壳体”、“盖板”和“窗口”可以互换使用，且是指形成显示屏的外侧部分、窗口或移动电子设备的结构的制品，包括窗口、盖板、屏幕、平板和基材。玻璃基材料可用于建筑制品、与运输相关的制品、家用电器制品或任何需要透明度、耐划痕性、断裂韧度或以上性质的组合的制品。
实施例
84.通过以下实施例对各种实施方式进行进一步阐述。
85.配制表1中所述的组合物1～5，通过将1000克原料置于铂坩埚中并将坩埚置于预热在1500℃下的炉中来使这些组合物熔化。在引入原料后在1小时内使炉温升至1600℃，并在1600℃下对这些原料再加热4小时。倒出熔融玻璃并辊轧成6mm厚度且在650℃下退火。
86.然后，按照陶瓷化程序a或陶瓷化程序b对由组合物1～5得到的玻璃进行陶瓷化，以分别提供玻璃基材料1～5，如表2所示。陶瓷化程序a包括在750℃的温度(“成核温度”或tn)下对玻璃进行4小时的热处理以使玻璃成核，随后在775℃的温度(“陶瓷化温度”或tc)下对玻璃进行2小时的热处理以形成第二相。陶瓷化程序b包括在750℃的温度(tn)下对玻璃进行4小时的热处理以使玻璃成核，随后在830℃的温度(tc)下对玻璃进行2小时的热处理以形成第二相。成核温度与陶瓷化温度之间的加热速率为10℃/分钟。
87.按照陶瓷化程序a或陶瓷化程序b进行了陶瓷化后所得到的玻璃基材料1～5的性质示于表2。表2中所报告的cte值在约25℃～约700℃范围的温度下测得。断裂韧度值(k
1c
)利用维氏压痕测得。还利用x射线衍射分析检测了所得到的玻璃基材料1～5，显示存在包含具有莫来石结构的晶体的第二相。表2中还包含利用里特维德分析测定的晶体的平均粒度。
88.如表2所示，玻璃基材料1～5展现出高透射率(即大于约90％/mm)和高断裂韧度(即大于约1.3mpa
·m1/2
)。图6显示了利用sem摄取的使用陶瓷化程序b形成的玻璃基材料1
的图像。观察到莫来石晶体具有长形。无意受限于理论，认为晶体形状可有助于所观察到的增加的断裂韧度。
89.表1：组合物1～5
[0090][0091]
表2：测得的玻璃基材料1～5的性质
[0092][0093]
*注：xrd分析显示主晶相呈莫来石(3al2o
3-2sio2)结构。该结构可以是包含一些硼的固溶体。
[0094]
通过充分混合干燥批料并将这些批料置于铂坩埚中来制备表3中所述的组合物6。将铂坩埚置于碳硅棒炉中并在1615℃下保持6小时。将熔融玻璃的饼料辊轧至6mm的厚度，并且在675℃下退火1小时。然后，在电阻加热炉中按照陶瓷化程序c对所得到的玻璃进行陶瓷化以形成第二相。陶瓷化程序c包括在820℃的温度(tn)下对玻璃进行4小时的热处理以使玻璃成核，随后在875℃的温度(tc)下对玻璃进行4小时的热处理。成核温度与陶瓷化温度之间的加热速率为5℃/分钟。
[0095]
表3：组合物6
[0096] 重量％摩尔％sio266.170.52al2o321.013.2mgo5.79.07li2o1.94.08zro24.82.5na2o0.50.52sno20.30.13
[0097]
如表4所示，所得到的玻璃基材料6在可见光谱上是透明的且高度结晶的(玻璃基材料6中小于5重量％包含残余玻璃)。玻璃基材料6的特征可在于包含第二相，所述第二相具有高比例的细晶粒填塞的β-石英固溶体晶体。第二相通过mgo-li2o-al2o
3-sio2玻璃的受控结晶来得到，所述mgo-li2o-al2o
3-sio2玻璃含有适量的成核剂，例如tio2和/或zro2。图7a显示了利用sem摄取的玻璃基材料6的图像。如图7a所示，玻璃基材料6是高度结晶的，且包含填塞的尺寸为100nm～约150nm的β-石英固溶体晶体。
[0098]
然后，使用包含试剂纯的碱金属盐的熔融盐浴对玻璃基材料6进行化学强化，所述碱金属盐包含90重量％的li2so
4-10％的k2so4的混合物。当包含填塞β-石英固溶体的第二相的玻璃基材料被浸入熔融锂和/或钾盐浴中时，离子交换反应导致来自熔融盐浴的锂取代晶格中的镁。由改变固溶体晶格参数而导致的表面“拥挤”在玻璃基材料中产生压缩应力和表面压缩应力层。无意受限于理论，认为这种经过强化的玻璃基材料可展现出高达增加了5倍的挠曲强度。图7b显示了离子交换后利用氢氟酸进行蚀刻的玻璃基材料6。如图7b所示，离子交换法改变了残余玻璃表面处的组成。
[0099]
所得到的玻璃基材料6的性质示于表4。表4中所报告的cte值在约25℃～约700℃范围内的温度下测得。断裂韧度值(k
1c
)利用维氏压痕测得。还利用x射线衍射分析检测了玻璃基材料6，显示存在包含β-石英晶体的第二相。表4中还包含利用里特维德分析测定的晶体的平均粒度。所提供的透射率值是在约400nm～约800nm的可见波长范围的透射率值。
[0100]
表4：测得的玻璃基材料6的性质
[0101][0102]
研究了锂浴温度和离子交换时间对玻璃基材料6的影响。按照表5，将玻璃基材料6的试样6a～6d中的每一个浸入包含90重量％的li2so
4-10％的k2so4的熔融浴中。
[0103]
表5：试样6a～6d的熔融盐浴温度和浸入时间
[0104][0105]
试样6a～6d各自具有2.1mm的厚度，且(使用以15psi递送5秒的90号碳化硅(sic)颗粒)对它们进行ror和aror测试。还测量了试样6a～6d的dol值。经过强化的试样6a～6d的ror强度、aror强度和dol数据示于图8中。试样6b展现出强度和dol(＞100μm)的良好组合。
[0106]
所测得的试样6a的机械性能示于表6。利用rnf测量压缩应力。使用努氏硬度计在100g负荷下测量试样6a的硬度。
[0107]
表6：所测得的试样6a的机械性能
[0108] 强化前强化后
ꢀꢀꢀ
cs(rnf)(mpa)na600dol(μm)na40aror(mpa) 412维氏ift(kgf)0.35-6hk100(mpa)652mpa636杨氏模量(gpa)96.6gpa98k
1c
(mpa.m
1/2
)0.94na
[0109]
无意受限于理论，认为相互扩散过程中所包含的阳离子在低温和高温下是不同
的，因此强化效果不同。将玻璃基材料6的试样6e浸入除了温度为750℃以外与试样6d时相同的熔融浴中4小时。图9～10分别显示了试样6e和6d的压缩应力层的edx扫描。在“低浴温”(即750℃，试样6e)下，mgo从玻璃基材料中扩散出，来自熔融盐浴的锂扩散入玻璃基材料中，而来自熔融盐浴的钾根本不扩散。在“高浴温”(即775℃，试样6d)下，来自熔融盐浴的钾发生了优选的扩散，但不认为镁参与到离子交换中。相互扩散反应中所包含的这种阳离子差异意味着强化原理的改变。在“低温”下，因晶体填塞而发生压缩，而在高温下，钾扩散后的玻璃陶瓷无定形化导致了压缩。通过“晶体填塞”的强化比无定形化更有效率，因而优选。
[0110]
测试了玻璃基材料1和6b的努氏划痕阈值(kst)以及划痕的深度和宽度。玻璃基材料1展现出约5n～约6n范围内的kst。
[0111]
用努氏金刚石以0.4mm/s的速率对玻璃基材料1的试样进行划刻，其中，设定所述努氏金刚石的朝向，以使努氏金刚石尖端的先导和拖尾边缘之间的角度在5n和6n负荷下分别为172
°
30
′
。所得到的划痕的图像示于图11a～11d。图11a和11b分别显示了在5n和6n的负荷下在相同试样上得到的划痕。图11c和11d分别显示了在5n和6n的负荷下在相同试样上得到的划痕。所测得的这些划痕的深度示于表7。
[0112]
用努氏金刚石在不同负荷下以相同的方式对玻璃基材料6b的试样进行划刻。所测得的这些划痕的深度示于表7。
[0113]
表7：玻璃基材料1和6b的划痕深度
[0114][0115]
图12显示了玻璃基材料1在利用5n负荷划刻后的图像。划痕具有约13微米的宽度w和尺寸不超过25微米的碎屑。因此，玻璃基材料1显示碎屑尺寸小于约2w。所以，玻璃基材料1不含尺寸大于2w的碎屑。
[0116]
图13显示了玻璃基材料6b在利用5n负荷划刻后的图像。如表7所示，包含碎屑的划痕宽度为75.5微米，且图13显示划痕宽度w(不包括碎屑)约为25微米。因此，玻璃基材料6b显示碎屑尺寸约为3w。所以，玻璃基材料6b不含尺寸大于3w的碎屑。
[0117]
通过充分混合干燥批料并将这些批料置于铂坩埚中来制备表8中所述的组合物7～12。将铂坩埚置于碳硅棒炉中并在1615℃下保持6小时。将熔融玻璃的饼料辊轧至6mm的厚度，并且在675℃下退火1小时。然后，在电阻加热炉中对所得到的玻璃进行陶瓷化以形成第二相。
[0118]
表8：玻璃基材料7～12的组合物7～12和dol
[0119][0120][0121]
然后，使用温度为725℃的包含试剂纯的碱金属盐的熔融盐浴对所得到的玻璃基材料7～12进行化学强化，所述碱金属盐包含90重量％的li2so
4-10％的k2so4的混合物。将这些玻璃基材料浸入熔融盐浴中4小时。所得到的压缩应力层深度(dol)示于表8。
[0122]
对十个厚度为0.8mm的玻璃基材料7试样进行化学强化，展现出900mpa的压缩应力和100微米的dol。然后，使用4.1g球和30号砂纸对这些试样进行ibos测试。如图14所示，十个试样中的四个未在190cm的最大坠落高度下失效。将这些结果与具有标称组成且厚度为0.8mm的已知玻璃基材(不含第二相的“比较例玻璃材料13”)的坠落测试结果进行比较，所述标称组成为58摩尔％的sio2、16.5摩尔％的al2o3、16.7摩尔％的na2o、2.8摩尔％的mgo、6.5摩尔％的p2o5和0.05摩尔％的sno2。对十个比较例玻璃材料13试样进行化学强化，展现出865mpa的压缩应力和97微米的dol。如图14所示，比较例玻璃材料13的所有试样都未能在超过150cm的坠落高度下幸存。
[0123]
尽管为了说明给出了典型的实施方式，但是前面的描述不应被认为是对本说明书或所附权利要求书的范围内的限制。因此，在不偏离本说明书或者所附权利要求书的精神和范围内的情况下，本领域的技术人员可想到各种改进、修改和替换形式。
[0124]
本技术还涉及以下项目。
[0125]
1.一种玻璃基材料，所述玻璃基材料包含玻璃相和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中，所述玻璃基材料在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少约88％的透射率，且具有至少约0.9mpa
·m1/2
的断裂韧度，且当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对所述玻璃基材料的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述玻璃基材料的表面不含尺寸大于3w的碎屑。
[0126]
2.如项目1所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相为晶体陶瓷相。
[0127]
3.如项目2所述的玻璃基材料，其特征在于，所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定。
[0128]
4.如项目2或3所述的玻璃基材料，其特征在于，所述晶相占所述玻璃基材料的高达98体积％。
[0129]
5.如项目2～4中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述晶相包含莫来石、尖晶石、β-石英、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种。
[0130]
6.如项目2～5中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，还包含第二晶相，所述第二晶相包含霞石或钙长石。
[0131]
7.如前述项目中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种。
[0132]
8.如前述项目中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含纳米晶体、纤维和无定形颗粒中的至少一种。
[0133]
9.如前述项目中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含金刚石、碳和金属中的至少一种的纳米晶体。
[0134]
10.如前述项目中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含碳、陶瓷和玻璃中的至少一种的纤维。
[0135]
11.如项目9所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃相的折射率与所述第二相的折射率之间的差异小于约0.025。
[0136]
12.如前述项目中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料经过离子交换，且在磨损后具有至少约250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量。
[0137]
13.如前述项目中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有小于约45
×
107k-1
的热膨胀系数。
[0138]
14.如前述项目中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。
[0139]
15.如前述项目中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度，且当所述玻璃基材料在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述玻璃基材料具有至少约60％的幸存率。
[0140]
16.一种玻璃基材料，其包含玻璃相和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，所述玻璃基材料在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少88％/mm的透射率，且具有至少约0.9mpa
·m1/2
的断裂韧度，其中：
[0141]
a.所述第二相包含平均粒径在5nm～200nm范围内的颗粒；
[0142]
b.所述玻璃相具有第一折射率，所述第二相具有第二折射率，且所述第一折射率与所述第二折射率之间的差异小于约0.025；且
[0143]
c.所述玻璃基材料中的所述第二相的体积分数在10～约98％的范围内。
[0144]
17.如项目16所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相为晶体陶瓷相。
[0145]
18.如项目17所述的玻璃基材料，其特征在于，所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定。
[0146]
19.如项目17或18所述的玻璃基材料，其特征在于，所述晶相包含莫来石、尖晶石、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种。
[0147]
20.如项目17～19中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，还包含第二晶相，所
述第二晶相包含霞石或钙长石。
[0148]
21.如项目16～20中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种。
[0149]
22.如项目16～21中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含纳米晶体、纤维和无定形颗粒中的至少一种。
[0150]
23.如项目22所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含金刚石、碳和金属中的至少一种的纳米晶体。
[0151]
24.如项目16～23中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含碳、陶瓷和玻璃中的至少一种的纤维。
[0152]
25.如项目16～24中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料经过离子交换，且在磨损后具有至少约250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量。
[0153]
26.如项目16～25中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有小于约45
×
107k-1
的热膨胀系数。
[0154]
27.如项目16～26中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。
[0155]
28.如项目16～27中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对所述玻璃基材料的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述玻璃基材料的表面不含尺寸大于3w的碎屑。
[0156]
29.如项目16～28中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度，且当所述玻璃基材料在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述玻璃基材料具有至少约60％的幸存率。
[0157]
30.如项目16～29中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对所述玻璃基材料的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述玻璃基材料的表面不含尺寸大于3w的碎屑。
[0158]
31.一种玻璃基材料，其包含玻璃相和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，所述玻璃基材料在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少88％/mm的透射率，且具有至少约0.9mpa
·m1/2
的断裂韧度、小于约45
×
107k-1
的热膨胀系数和约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。
[0159]
32.如项目31所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃相的折射率与所述第二相的折射率之间的差异小于约0.025。
[0160]
33.如项目31或32所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料经过离子交换，且在磨损后具有至少约250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量。
[0161]
34.如项目31～33中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度，且当所述玻璃基材料在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述玻璃基材料具有至少约60％的幸存率。
[0162]
35.如项目31～34中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对所述玻璃基材料的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述玻璃基材料的表面不含尺寸大于3w的碎屑。
[0163]
36.如项目31～35中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相占所述玻璃基材料的高达98体积％。
[0164]
37.如项目31～36中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相为晶体陶瓷相。
[0165]
38.如项目37所述的玻璃基材料，其特征在于，所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定。
[0166]
39.如项目37或38所述的玻璃基材料，其特征在于，所述晶相包含莫来石、尖晶石、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种。
[0167]
40.如项目37～39中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，还包含第二晶相，所述第二晶相包含霞石或钙长石。
[0168]
41.如项目31～40中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种。
[0169]
42.如项目31～41中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含纳米晶体、纤维和无定形颗粒中的至少一种。
[0170]
43.如项目42所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含金刚石、碳和金属中的至少一种的纳米晶体。
[0171]
44.如项目42所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含碳、陶瓷和玻璃中的至少一种的纤维。

技术特征：
1.一种玻璃基材料，所述玻璃基材料包含玻璃相和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中，所述玻璃基材料在约400nm～约800nm的可见光谱上具有至少约90％的透射率，且具有至少约1.3mpa
·
m
1/2
的断裂韧度，且玻璃基材料包含具有小于约100nm主尺寸的微晶，当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对所述玻璃基材料的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述玻璃基材料的表面不含尺寸大于3w的碎屑，其中所述第二相为晶体陶瓷相，其包含莫来石、尖晶石、β-石英、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种，其中所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种,并且其中玻璃相基本上不含氧化砷或氧化锑。2.如权利要求1所述的玻璃基材料，其特征在于，所述晶相占所述玻璃基材料的高达98体积％。3.如权利要求1或2所述的玻璃基材料，其特征在于，还包含第二晶相，所述第二晶相包含霞石或钙长石。4.如前述权利要求中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含纳米晶体、纤维和无定形颗粒中的至少一种。5.如前述权利要求中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含金刚石、碳和金属中的至少一种的纳米晶体。6.如前述权利要求中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含碳、陶瓷和玻璃中的至少一种的纤维。7.如权利要求6所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃相的折射率与所述第二相的折射率之间的差异小于约0.025。8.如前述权利要求中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料经过离子交换，且在磨损后具有至少约250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量。9.如前述权利要求中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有小于约45
×
107k-1
的热膨胀系数。10.如前述权利要求中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。11.如前述权利要求中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度，且当所述玻璃基材料在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述玻璃基材料具有至少约60％的幸存率。12.一种玻璃基材料，所述玻璃基材料包含玻璃相和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中，所述玻璃基材料在约400nm～约800nm的可见光谱上具有至少约90％的透射率，且具有至少约1.3mpa
·
m
1/2
的断裂韧度，且玻璃基材料包含具有小于约100nm主尺寸的微晶，当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对所述玻璃基材料的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述玻璃基材料的表面不含尺寸大于3w的碎屑，其中所述第二相为晶体陶瓷相，其包含莫来石、尖晶石、β-石英、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种，其中所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种,并且其中玻璃相包含约0摩尔％～约4摩尔％范围内的sro和约0摩尔％～约4摩尔％的cao中的任一种或更多种。
13.如权利要求12所述的玻璃基材料，其特征在于，所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定。14.如权利要求13所述的玻璃基材料，其特征在于，所述晶相占所述玻璃基材料的高达98体积％。15.如权利要求13或14所述的玻璃基材料，其特征在于，还包含第二晶相，所述第二晶相包含霞石或钙长石。16.如权利要求12-14中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含纳米晶体、纤维和无定形颗粒中的至少一种。17.如权利要求12-14中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含金刚石、碳和金属中的至少一种的纳米晶体。18.如权利要求12-14中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述第二相包含碳、陶瓷和玻璃中的至少一种的纤维。19.如权利要求12-14中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料经过离子交换，且在磨损后具有至少约250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量。20.如权利要求12-14中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有小于约45
×
107k-1
的热膨胀系数。21.如权利要求12-14中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。22.如权利要求12-14中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，所述玻璃基材料具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度，且当所述玻璃基材料在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述玻璃基材料具有至少约60％的幸存率。23.一种用于消费类电子产品中以保护产品内关键装置的盖板、壳体或外壳，从而提供用于输入和/或显示的用户界面，所述盖板、壳体或外壳包含：玻璃相，其中所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种；和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中所述第二相是晶体陶瓷相，其中所述晶相包含莫来石、尖晶石、β-石英、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种；其中所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定；其中所述晶相占所述盖板、壳体或外壳的高达98体积％；其中所述盖板、壳体或外壳具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度；其中所述盖板、壳体或外壳在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少约88％的透射率；其中所述盖板、壳体或外壳具有至少约0.9mpa
·
m
1/2
的断裂韧度；以及其中当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对所述盖板、壳体或外壳的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述盖板、壳体或外壳的表面不含尺寸大于3w的碎屑。24.如权利要求23所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述玻璃相的折射率与
所述第二相的折射率之间的差异小于约0.025。25.如权利要求23至24中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳经过离子交换，且在磨损后具有至少约250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量。26.如权利要求23至25中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳具有小于约45
×
107k-1
的热膨胀系数。27.如权利要求23至26中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。28.如权利要求23至27中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，当所述的盖板、壳体或外壳在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述的盖板、壳体或外壳具有至少约60％的幸存率。29.一种消费类电子产品，其包含权利要求23至28中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其中所述的盖板、壳体或外壳是形成显示屏的外侧部分的所述盖板，并且消费类电子产品是智能手机。30.一种用于消费类电子产品中以保护产品内关键装置的盖板、壳体或外壳，从而提供用于输入和/或显示的用户界面，所述盖板、壳体或外壳包含：玻璃相，其中所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种；和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中所述第二相是晶体陶瓷相，其中所述晶相包含莫来石、尖晶石、β-石英、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种；其中所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定；其中所述晶相占所述盖板、壳体或外壳的高达98体积％；其中所述盖板、壳体或外壳具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度；其中所述盖板、壳体或外壳在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少约88％的透射率；其中所述盖板、壳体或外壳具有至少约0.9mpa
·
m
1/2
的断裂韧度；以及其中所述玻璃相的折射率与所述第二相的折射率之间的差异小于约0.025。31.如权利要求30所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳经过离子交换，且在磨损后具有至少约250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量。32.如权利要求30至31中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳具有小于约45
×
107k-1
的热膨胀系数。33.如权利要求30至32中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。34.如权利要求30至33中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，当所述的盖板、壳体或外壳在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述的盖板、壳体或外壳具有至少约60％的幸存率。
35.一种消费类电子产品，其包含权利要求30至34中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其中所述的盖板、壳体或外壳是形成显示屏的外侧部分的所述盖板，并且消费类电子产品是智能手机。36.一种用于消费类电子产品中以保护产品内关键装置的盖板、壳体或外壳，从而提供用于输入和/或显示的用户界面，所述盖板、壳体或外壳包含：玻璃相，其中所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种；和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中所述第二相是晶体陶瓷相，其中所述晶相包含莫来石、尖晶石、β-石英、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种；其中所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定；其中所述晶相占所述盖板、壳体或外壳的高达98体积％；其中所述盖板、壳体或外壳具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度；其中所述盖板、壳体或外壳在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少约88％的透射率；其中所述盖板、壳体或外壳具有至少约0.9mpa
·
m
1/2
的断裂韧度；以及其中所述的盖板、壳体或外壳经过离子交换，且在磨损后具有至少约250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量。37.如权利要求36所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳具有小于约45
×
107k-1
的热膨胀系数。38.如权利要求36至37中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。39.如权利要求36至38中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，当所述的盖板、壳体或外壳在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述的盖板、壳体或外壳具有至少约60％的幸存率。40.一种消费类电子产品，其包含权利要求36至38中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其中所述的盖板、壳体或外壳是形成显示屏的外侧部分的所述盖板，并且消费类电子产品是智能手机。41.一种用于消费类电子产品中以保护产品内关键装置的盖板、壳体或外壳，从而提供用于输入和/或显示的用户界面，所述盖板、壳体或外壳包含：玻璃相，其中所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种；和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中所述第二相是晶体陶瓷相，其中所述晶相包含莫来石、尖晶石、β-石英、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种；其中所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定；其中所述晶相占所述盖板、壳体或外壳的高达98体积％；
其中所述盖板、壳体或外壳具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度；其中所述盖板、壳体或外壳在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少约88％的透射率；其中所述盖板、壳体或外壳具有至少约0.9mpa
·
m
1/2
的断裂韧度；以及其中所述的盖板、壳体或外壳具有小于约45
×
107k-1
的热膨胀系数。42.如权利要求41所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。43.如权利要求40至41中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，当所述的盖板、壳体或外壳在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述的盖板、壳体或外壳具有至少约60％的幸存率。44.一种消费类电子产品，其包含权利要求40至42中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其中所述的盖板、壳体或外壳是形成显示屏的外侧部分的所述盖板，并且消费类电子产品是智能手机。45.一种用于消费类电子产品中以保护产品内关键装置的盖板、壳体或外壳，从而提供用于输入和/或显示的用户界面，所述盖板、壳体或外壳包含：玻璃相，其中所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种；和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中所述第二相是晶体陶瓷相，其中所述晶相包含莫来石、尖晶石、β-石英、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种；其中所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定；其中所述晶相占所述盖板、壳体或外壳的高达98体积％；其中所述盖板、壳体或外壳具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度；其中所述盖板、壳体或外壳在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少约88％的透射率；其中所述盖板、壳体或外壳具有至少约0.9mpa
·
m
1/2
的断裂韧度；以及其中当所述的盖板、壳体或外壳在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述的盖板、壳体或外壳具有至少约60％的幸存率。46.一种消费类电子产品，其包含权利要求45所述的盖板、壳体或外壳，其中所述的盖板、壳体或外壳是形成显示屏的外侧部分的所述盖板，并且消费类电子产品是智能手机。47.一种用于消费类电子产品中以保护产品内关键装置的盖板、壳体或外壳，从而提供用于输入和/或显示的用户界面，所述盖板、壳体或外壳包含：玻璃相，其中所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种；和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中所述第二相包含平均粒径在5nm～200nm范围内的颗粒，更具体地其中所述第二相是晶体陶瓷相，其中所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定；
其中所述盖板、壳体或外壳在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少88％/mm的透射率；且其中所述盖板、壳体或外壳具有至少约0.9mpa
·
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1/2
的断裂韧度；所述玻璃相具有第一折射率，所述第二相具有第二折射率，且所述第一折射率与所述第二折射率之间的差异小于约0.025；以及其中所述盖板、壳体或外壳中的所述第二相的体积分数在10～约98％的范围内。48.如权利要求47所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳经过离子交换，且在磨损后具有至少约250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量。49.如权利要求47至48中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳具有小于约45
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107k-1
的热膨胀系数。50.如权利要求47至49中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。51.如权利要求47至50中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对所述盖板、壳体或外壳的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述盖板、壳体或外壳的表面不含尺寸大于3w的碎屑。52.如权利要求47至51中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述盖板、壳体或外壳具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度，并且其中当所述的盖板、壳体或外壳在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述的盖板、壳体或外壳具有至少约60％的幸存率。53.一种消费类电子产品，其包含权利要求47至52中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其中所述的盖板、壳体或外壳是形成显示屏的外侧部分的所述盖板，并且消费类电子产品是智能手机。54.一种用于消费类电子产品中以保护产品内关键装置的盖板、壳体或外壳，从而提供用于输入和/或显示的用户界面，所述盖板、壳体或外壳包含：玻璃相，其中所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种；和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中所述第二相是晶体陶瓷相，其中所述盖板、壳体或外壳具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度；其中所述盖板、壳体或外壳在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少88％/mm的透射率，其中所述盖板、壳体或外壳具有至少约0.9mpa
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1/2
的断裂韧度，其中所述的盖板、壳体或外壳具有小于约45
×
107k-1
的热膨胀系数，以及其中所述的盖板、壳体或外壳具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。55.如权利要求54所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述玻璃相的折射率与所述第二相的折射率之间的差异小于约0.025。56.如权利要求54或55所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述的盖板、壳体或外壳经过离子交换，且在磨损后具有至少约250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量。57.如权利要求54至56中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中当所述的
盖板、壳体或外壳在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述的盖板、壳体或外壳具有至少约60％的幸存率。58.如权利要求54至57中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对所述盖板、壳体或外壳的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述盖板、壳体或外壳的表面不含尺寸大于3w的碎屑。59.如权利要求54至58中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述第二相占所述的盖板、壳体或外壳的高达98体积％。60.如权利要求54至59中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其特征在于，其中所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定。61.一种消费类电子产品，其包含权利要求56至60中任一项所述的盖板、壳体或外壳，其中所述的盖板、壳体或外壳是形成显示屏的外侧部分的所述盖板，并且消费类电子产品是智能手机。62.一种盖板、壳体或外壳，所述盖板、壳体或外壳包含玻璃相和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中所述盖板、壳体或外壳在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少约88％的透射率且具有至少约0.9mpa
·
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的断裂韧度，并且其中当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对所述盖板、壳体或外壳的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述盖板、壳体或外壳的表面不含尺寸大于3w的碎屑。63.一种消费类电子产品，其包含权利要求62所述的盖板、壳体或外壳，其中所述的盖板、壳体或外壳是形成显示屏的外侧部分的所述盖板，并且消费类电子产品是智能手机。64.一种盖板、壳体或外壳，所述盖板、壳体或外壳包含：玻璃相；和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中所述盖板、壳体或外壳在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少88％/mm的透射率；其中所述盖板、壳体或外壳具有至少约0.9mpa
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的断裂韧度；其中所述第二相包含平均粒径在5nm～200nm范围内的颗粒；所述玻璃相具有第一折射率，所述第二相具有第二折射率，且所述第一折射率与所述第二折射率之间的差异小于约0.025；以及其中所述盖板、壳体或外壳中的所述第二相的体积分数在10～约98％的范围内。65.一种消费类电子产品，其包含权利要求64所述的盖板、壳体或外壳，其中所述的盖板、壳体或外壳是形成显示屏的外侧部分的所述盖板，并且消费类电子产品是智能手机。66.一种盖板、壳体或外壳，所述盖板、壳体或外壳包含：玻璃相；和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中所述盖板、壳体或外壳在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少88％/mm的透射率，其中所述盖板、壳体或外壳具有至少约0.9mpa
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的断裂韧度，其中所述的盖板、壳体或外壳具有小于约45
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107k-1
的热膨胀系数，以及其中所述的盖板、壳体或外壳具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。
67.一种消费类电子产品，其包含权利要求66所述的盖板、壳体或外壳，其中所述的盖板、壳体或外壳是形成显示屏的外侧部分的所述盖板，并且消费类电子产品是智能手机。68.一种玻璃基材料，包含玻璃相和分散于所述玻璃相中的晶体陶瓷相，所述玻璃基材料在400nm～700nm的可见光谱上具有至少88％/mm的透射率，至少0.9mpa
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的断裂韧度，小于45
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107k-1
的热膨胀系数和80gpa～100gpa范围内的杨氏模量；其中所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定；以及所述晶相包含莫来石、尖晶石、α-石英、β-石英固溶体、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种。69.如权利要求68所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述玻璃相与所述第二相在折射率上的差异小于0.025。70.如权利要求68或69所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述玻璃基材料经过离子交换，且在磨损后具有至少250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量。71.如权利要求68-70中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述玻璃基材料具有0.1mm～2mm范围内的厚度，且当所述玻璃基材料在倒置落球测试中从80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述玻璃基材料具有至少60％的幸存率。72.如权利要求68-71中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对所述玻璃基材料的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述玻璃基材料的表面不含尺寸大于3w的碎屑。73.如权利要求68-72中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述第二相占所述玻璃基材料的高达98体积％。74.如权利要求68-73中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，还包含第二晶相，所述第二晶相包含霞石或钙长石。75.如权利要求68-74中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述玻璃相包含钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种。76.一种玻璃基材料，所述玻璃基材料包含玻璃相和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，其中所述玻璃基材料在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少约88％的透射率，且具有至少约0.9mpa
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的断裂韧度，以及其中当使用努氏金刚石以至少5n的负荷对所述玻璃基材料的表面进行划刻以形成宽度为w的划痕时，所述玻璃基材料的表面不含尺寸大于3w的碎屑。77.如权利要求76所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述第二相为晶体陶瓷相且其中所述晶相包含以下任意一个或多个：具有平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定；所述玻璃基材料的高达98体积％；莫来石、尖晶石、β-石英、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种。78.如权利要求77所述的玻璃基材料，其特征在于，还包含第二晶相，所述第二晶相包含霞石或钙长石。79.如权利要求76-78中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述玻璃相包含
钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃和硅酸锂铝玻璃中的至少一种。80.如权利要求76所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述第二相包含纳米晶体、纤维和无定形颗粒中的至少一种。81.如权利要求76-80中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述玻璃相的折射率与所述第二相的折射率之间的差异小于约0.025。82.如权利要求76-81中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述玻璃基材料经过离子交换，且在磨损后具有至少约250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量，其中所述玻璃基材料具有小于约45x 107k-1
的热膨胀系数。83.如权利要求76-82中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述玻璃基材料具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。84.如权利要求76-83中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述玻璃基材料具有约0.1mm～约2mm范围内的厚度，且其中当所述玻璃基材料在倒置落球测试中从约80cm的高度坠落至磨损材料上时，所述玻璃基材料具有至少约60％的幸存率。85.一种玻璃基材料，其包含玻璃相和不同于所述玻璃相且分散于所述玻璃相中的第二相，所述玻璃基材料在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少88％/mm的透射率，且具有至少约0.9mpa
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的断裂韧度，其中：a.所述第二相包含晶相，所述晶相包含平均晶粒粒度在5nm～200nm范围内的晶体，所述平均晶粒粒度通过x射线衍射/里特维德分析测定；b.所述玻璃相具有第一折射率且所述第二相具有第二折射率，其中所述第一折射率与所述第二折射率之间的差异小于约0.025；且c.所述玻璃基材料中的所述第二相的体积分数在10～约98％的范围内。86.如权利要求85所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述晶相包含莫来石、尖晶石、β-锂辉石、霞石和氧化铝中的至少一种。87.如权利要求85或86所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述玻璃基材料经过离子交换，且在磨损后具有至少约250mpa的残留强度，所述残留强度通过磨损环叠环测试测量。88.如权利要求85-87中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述玻璃基材料具有小于约45x 107k-1
的热膨胀系数。89.如权利要求85-88中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，其中所述玻璃基材料具有约80gpa～约100gpa范围内的杨氏模量。90.如权利要求85-89中任一项所述的玻璃基材料，其特征在于，具有大于1.2mpa的断裂韧度。

技术总结
本文提供了透明玻璃基材料的实施方式，所述透明玻璃基材料包含玻璃相和不同于该玻璃相且分散于该玻璃相中的第二相。第二相可包含晶相或纳米晶相、纤维和/或玻璃颗粒。在一些实施方式中，第二相为晶相。在一种或更多种实施方式中，玻璃基材料在约400nm～约700nm的可见光谱上具有至少约88％的透射率，且具有至少约0.9MPa


技术研发人员：G
受保护的技术使用者：康宁股份有限公司
技术研发日：2016.03.23
技术公布日：2023/10/7