相關申請交叉參考

本申請根據35u.s.c.§119要求2014年10月08日提交的美國臨時申請系列號62/061,385，以及2015年08月14日提交的美國臨時申請系列號62/205,120的優(yōu)先權，本文以這些申請的內容為基礎并通過參考將其完整地結合于此。

背景

領域

實施方式涉及玻璃和玻璃陶瓷組合物，具體來說，涉及具有透鋰長石相和硅酸鋰相組合的高強玻璃陶瓷組合物。

背景技術：

已開發(fā)和出售在sio2-li2o-k2o-zno-p2o5-al2o3-zro2系統中的焦硅酸鋰玻璃-陶瓷，用作牙冠、牙科橋和牙科覆蓋物。它們的互鎖的扁平晶體的微觀結構提供高機械強度和斷裂韌度以及優(yōu)異的化學耐久性。這個領域的組合物在康寧股份有限公司(corning,inc.)發(fā)明，且通過beall等在us5,219,799(“‘799專利”)中進行專利保護。

此外，已知的玻璃基材料常常呈現固有的脆性或較低的耐裂紋擴展性。例如，固有的較低斷裂韌度(例如，氧化物玻璃和玻璃陶瓷的0.5-1.0mpa·m^1/2)使得氧化物玻璃對于存在較小的缺陷和瑕疵較敏感。作為比較點，市售的單晶基材呈現約2.4-約4.5mpa·m^1/2的斷裂韌度數值。通過例如離子交換過程的化學強化可通過下述在玻璃或玻璃陶瓷的表面處為裂紋穿透提供一些阻力：在玻璃或玻璃陶瓷中施加距離表面一定深度(例如，50-100微米)的壓縮應力層；然而，裂紋穿透阻力可為有限的，且一旦裂紋擴展穿過壓縮應力層進入玻璃或玻璃陶瓷的本體，就不再有效。雖然強化提供對裂紋穿透的一些阻力，但材料的固有性質(k1c)不受離子交換影響。改善玻璃基材料的機械性能，特別是耐損壞性和斷裂韌度方面的機械性能，是持續(xù)關注的焦點。因此，本領域需要提供具有改善的耐損壞性和斷裂韌度的材料。

已知β-鋰輝石家族中可離子交換的含鋰的鋁硅酸鹽玻璃-陶瓷制品提供耐損壞性和斷裂韌度。然而，β-鋰輝石基玻璃-陶瓷通常是不透明的，這限制了將它們用于顯示器相關應用或需要透明度或半透明度的其它應用。因此，本領域需要具有快速離子交換能力和高斷裂韌度的透明或半透明玻璃-陶瓷材料。

概述

第一方面包含玻璃-陶瓷制品，其具有透鋰長石晶相和硅酸鋰晶相,其中透鋰長石晶相和硅酸鋰晶相具有比在玻璃-陶瓷制品中存在的其它晶相更高的重量百分數。在一些實施方式中,透鋰長石晶相占玻璃-陶瓷制品的20-70重量％，且硅酸鋰晶相占玻璃陶瓷制品的20-60重量％。在一些實施方式中,透鋰長石晶相占玻璃-陶瓷制品的45-70重量％，且硅酸鋰晶相占玻璃陶瓷制品的20-50重量％。在一些實施方式中,透鋰長石晶相占玻璃-陶瓷制品的40-60重量％，且硅酸鋰晶相占玻璃陶瓷制品的20-50重量％。

在一些實施方式中,玻璃-陶瓷制品是透明的。在一些實施方式中,對于400nm-1,000nm波長范圍的光，玻璃-陶瓷制品具有至少85％的透光率。在一些實施方式中,對于400nm-1,000nm波長范圍的光，玻璃-陶瓷制品具有至少90％的透光率。在一些實施方式中,玻璃-陶瓷制品是透明的。在一些實施方式中,玻璃-陶瓷制品包含晶粒，所述晶粒具有500nm或更小或者100nm或更小的最長維度。

在一些實施方式中,以重量％計，玻璃-陶瓷具有下述組成:

sio2:55-80％；

al2o3:2-20％；

li2o:5-20％；

b2o3:0-10％；

na2o:0-5％；

zno:0-10％；

p2o5:0.5-6％；和

zro2:0.2-15％。

在一些實施方式中,以重量％計，玻璃-陶瓷制品具有還包括下述任選的額外組分的組成:

k2o:0-4％；

mgo:0-8％；

tio2:0-5％；

ceo2:0-0.4％和

sno2:0.05-0.5％。

在一些實施方式中,以重量％計，玻璃-陶瓷制品具有下述組成:

sio2:69-80％；

al2o3:6-9％；

li2o:10-14％；

b2o3:0-2％；

p2o5:1.5-2.5％；和

zro2:2-4％。

在一些實施方式中,以重量％計，玻璃-陶瓷制品具有下述組成:

sio2:69-80％；

al2o3:6-9％；

li2o:10-14％；

na2o:1-2％；

k2o:1-2％；

b2o3:0-12％；

p2o5:1.5-2.5％；和

zro2:2-4％。

在一些實施方式中,以重量％計，玻璃-陶瓷制品具有下述組成:

sio2:65-80％；

al2o3:5-16％；

li2o:8-15％；

na2o:0-3％；

k2o:0-3％；

b2o3:0-6％；

zno:0-2％；

p2o5:0.5-4％；和

zro2:0.2-6％。

在一些實施方式中,以重量％計，玻璃-陶瓷制品具有下述組成:

sio2:60-80％；

al2o3:5-20％；

li2o:5-20％；

na2o:0-3％；

k2o:0-3％；

b2o3:0-6％；

zno:0-4％；

p2o5:0.5-4％；和

zro2:0.2-8％。

在一些實施方式中,玻璃-陶瓷組成中p2o5和zro2的重量百分數之和大于3。

在一些實施方式中,玻璃-陶瓷制品具有下述中的一種或多種:1mpa·m^1/2或更大的斷裂韌度,約600kgf/mm²或更大的維氏硬度,或至少300mpa的環(huán)疊環(huán)(ring-on-ring)強度。在一些實施方式中,玻璃-陶瓷制品具有通過離子交換形成的壓縮應力層，其具有至少約30微米的層深度(dol)。在一些實施方式中,離子交換的玻璃-陶瓷制品不是易碎的。

第二方面包括一種形成玻璃-陶瓷制品的方法,所述方法包括形成玻璃組合物，以重量％計，所述玻璃組合物包含:

sio2:55-80％；

al2o3:2-20％；

li2o:5-20％；

b2o3:0-10％；

na2o:0-5％；

zno:0-10％；

p2o5:0.5-6％；和

zro2:0.22-15％；以及

對所述玻璃組合物進行陶瓷化來形成玻璃-陶瓷制品，其具有透鋰長石晶相和硅酸鋰晶相,其中透鋰長石晶相和硅酸鋰晶相具有比在玻璃-陶瓷制品中存在的其它晶相更高的重量百分數。

在一些實施方式中，所述方法還包括形成以重量％計還包含下述組分的玻璃組合物:

k2o:0-4％；

mgo:0-8％；

tio2:0-5％；

ceo2:0-0.4％和

sno2:0.05-0.5％。

在一些實施方式中，所述方法還包括形成以重量％計包含下述組分的玻璃組合物:

sio2:69-80％；

al2o3:6-9％；

li2o:10-14％；

b2o3:0-2％；

p2o5:1.5-2.5％；和

zro2:2-4％。

在一些實施方式中，所述方法還包括形成以重量％計包含下述組分的玻璃組合物:

sio2:69-80％；

al2o3:6-9％；

li2o:10-14％；

na2o:1-2％；

k2o:1-2％；

b2o3:0-12％；

p2o5:1.5-2.5％；和

zro2:2-4％。

在一些實施方式中，所述方法還包括形成以重量％計包含下述組分的玻璃組合物:

sio2:65-80％；

al2o3:5-16％；

li2o:8-15％；

na2o:0-3％；

k2o:0-3％；

b2o3:0-6％；

zno:0-2％；

p2o5:0.5-4％；和

zro2:0.2-6％。

在一些實施方式中，所述方法還包括形成以重量％計包含下述組分的玻璃組合物:

sio2:60-80％；

al2o3:5-20％；

li2o:5-20％；

na2o:0-3％；

k2o:0-3％；

b2o3:0-6％；

zno:0-4％；

p2o5:0.5-4％；和

zro2:0.2-8％。

在一些實施方式中,玻璃組合物中p2o5和zro2的重量百分數之和大于3。

在一些實施方式中,所述方法還包括對玻璃-陶瓷制品進行離子交換，以形成具有至少30微米層深度的壓縮應力層。在一些實施方式中,離子交換的玻璃-陶瓷制品不是易碎的。

在一些實施方式中,陶瓷化包括下述順序步驟:將玻璃組合物加熱到玻璃預成核溫度；將玻璃預成核溫度保持預定時間；將組合物加熱到成核溫度；將成核溫度保持預定時間；將組合物加熱到結晶溫度；和將結晶溫度保持預定時間。

在一些實施方式中,陶瓷化包括下述順序步驟:將組合物加熱到成核溫度；將成核溫度保持預定時間；將組合物加熱到結晶溫度；和將結晶溫度保持預定時間。

在一些實施方式中,所述方法形成玻璃-陶瓷制品，其中透鋰長石晶相占玻璃-陶瓷制品的20-70重量％，且硅酸鋰晶相占玻璃陶瓷制品的20-60重量％。

從以下詳細描述、附圖和所附權利要求書能明顯地看出本發(fā)明的上述及其他方面、優(yōu)點和顯著特征。

附圖

圖1是用于示例性玻璃-陶瓷組合物的差示掃描量熱法(dsc)跡線的圖表。

圖2是用于1毫米樣品厚度下具有從400nm到1,000nm波長的光的示例性玻璃-陶瓷組合物的透光率圖表。

圖3a是在200nm標尺上的示例性玻璃-陶瓷組合物的掃描電子顯微鏡(sem)圖像。

圖3b是在100nm標尺上的示例性玻璃-陶瓷組合物的掃描電子顯微鏡(sem)圖像。

圖4顯示示例性非離子交換的玻璃-陶瓷組合物的環(huán)疊環(huán)(ror)測試和磨損環(huán)疊環(huán)(aror)測試結果。

圖5顯示用于示例性玻璃-陶瓷組合物的以摩爾百分數計的na2o濃度隨樣品厚度變化的圖表。

圖6顯示示例性玻璃-陶瓷組合物在離子交換之前和之后的ror測試結果。

圖7顯示經過離子交換的示例性玻璃-陶瓷組合物的aror測試結果。

圖8顯示示例性玻璃-陶瓷組合物離子交換不同持續(xù)時間的ror測試結果。

圖9顯示經過離子交換且在不同壓力下磨損的示例性玻璃-陶瓷組合物的aror測試結果。

圖10的光學照片顯示具有不同破碎圖案的離子交換玻璃-陶瓷片材。

圖11是用于示例性玻璃-陶瓷組合物的差示掃描量熱法(dsc)跡線的圖表。

圖12顯示示例性玻璃-陶瓷組合物的晶相的x射線衍射圖譜(xrd)。

圖13顯示示例性玻璃-陶瓷組合物的環(huán)疊環(huán)(ror)測試結果。

圖14顯示用于示例性玻璃-陶瓷組合物的以重量百分數計的na2o濃度隨樣品厚度變化的圖表。

詳細描述

在以下詳細描述中，為了提供對本文所述的實施方式的透徹理解，陳述了許多具體的細節(jié)。但是，對本領域技術人員清楚的是，實施方式可以在沒有這些具體細節(jié)中的一些或全部的情況下實施。在其它情況中，為了不使本發(fā)明難理解，沒有詳細描述眾所周知的特征或工藝。此外，類似或相同的附圖編號可用于標識共有或類似的零件。此外，除非另外定義，否則，本文中所使用的所有技術和科學術語都具有本發(fā)明所屬領域普通技術人員通常所理解的同樣含義。在抵觸的情況下，以本說明書(包括本文定義在內)為準。

雖然在本發(fā)明的實施方式的實施或測試中可以采用其它方法和材料，但是，下面描述了一些合適的方法和材料。

揭示了可用于所揭示的方法和組合物、可結合所揭示的方法和/或組合物而使用、可用于所揭示的方法和組合物的制備、或者是所揭示的方法和組合物的實施方式的材料、化合物、組合物、以及組分。在本文中揭示了這些和其它的材料，應理解當揭示了這些材料的組合、子集、相互作用、組等等而未明確地揭示每個不同的單獨的和集合的組合的具體參考以及這些化合物的排列時，在本文中具體設想和描述了它們中的每一個。

因此，如果公開了一類取代物a、b、和c并且還公開了一類取代物d、e、和f和組合的實施方式a-d的實例，則可單獨地和共同地設想每一個。因此，在本例中，具體設想了以下組合a-e、a-f、b-d、b-e、b-f、c-d、c-e和c-f中的每一個，應認為以上這些都是從a、b和/或c；d、e和/或f；以及實例組合a-d的內容揭示的。同樣，也具體設想并揭示了上述的任何子集或這些子集的組合。因此，例如，具體設想了a-e、b-f和c-e的亞組，并應認為它們是從a、b和/或c；d、e和/或f；以及實例組合a-d的內容揭示的。這種概念應用于本內容的所有方面，包括但不限于組合物的任何組分以及所揭示組合物的制備方法和使用方法中的各步驟。具體來說，將本文給出的示例性組成范圍看作是說明書的一部分，且進一步認為提供示例性數值范圍端點，在所有方面等同于其包含在文本中，且具體設想和披露了所有組合。此外，如果存在可進行的多個附加步驟，應當理解可通過所公開方法的任一特定實施方式或實施方式的組合來進行這些附加步驟中的每一個，而且可具體設想每一個這樣的組合且應當認為它是公開的。

除非在具體情況下另外指出，本文所列出的數值范圍包括上限和下限值，且旨在包括范圍的端點，該范圍之內的所有整數和分數。本發(fā)明的范圍并不限于定義范圍時所列舉的具體值。此外，當以范圍、一種或更多種優(yōu)選范圍、或者優(yōu)選的數值上限以及優(yōu)選的數值下限的形式表述某個量、濃度或其它值或參數的時候,應當理解相當于具體揭示了通過將任意一對范圍上限或優(yōu)選數值與任意范圍下限或優(yōu)選數值結合起來的任何范圍，而不考慮這種成對結合是否具體揭示。最后，當使用術語“約”來描述范圍的值或端點時，應理解本發(fā)明包括所參考的具體值或者端點。

如本文所使用，術語“約”指量、尺寸、配方、參數和其它數量以及特征不是且無需是精確的，但如有需要，可近似和/或更大或更低，這反映公差、換算因子、四舍五入(roundingoff)、測量誤差等。一般來說，不管是否明確陳述，量、尺寸、配方、參數或其它數量或特征是“約”或“近似”的。

如本文所使用，術語“或”是包含性的，具體來說，短語"a或b"指"a,b,或者a和b"。在本文中，例如，排他性的“或”通過例如"要么a要么b"以及"a或b中之一"的術語來指定。

使用不定冠詞“一個”或“一種”對本公開的元件和部件進行描述。使用這些冠詞時指存在一種或至少一種這些元件或組件。盡管這些冠詞通常用于預示修飾的名詞是單數名詞，但除非另有說明，本文所用的冠詞“一個”或“一種”也包括復數。類似的，同樣除非另有說明，如本文所使用，定冠詞“該”也預示修飾的名詞可以是單數或復數。

出于描述本發(fā)明的實施方式的目的，應注意的是，本文涉及的一個變量是一個參數或另一變量的“函數”并不旨在表示該變量僅僅是所列出的參數或變量的函數。相反，本文涉及的一個變量是所列出的參數的“函數”是開放式的，從而該變量可以是單個參數或者多個參數的函數。

應當指出，本文所用的諸如“優(yōu)選”、“常用”和“通常”之類的詞語不是用來限制本發(fā)明的范圍，也不表示某些特征對本發(fā)明所述實施方式的結構或者功能來說是重要的、關鍵的、或者甚至是必不可少的。相反地，這些術語僅僅用來表示本發(fā)明實施方式的特定方面，或者強調可以或者不可以用于本發(fā)明特定實施方式的替代的或附加的特征。

應注意，權利要求書中的一項或多項權利要求使用術語“其特征在于”作為過渡語。出于限定本發(fā)明的目的，應當指出，在權利要求中用該術語作為開放式過渡短語來引出對一系列結構特征的描述，應當對其作出與更常用的開放式引導語“包含”類似的解釋。

作為生產玻璃組合物的原材料和/或設備的結果，會在最終的玻璃組合物中存在某些不是故意添加的雜質或組分。這種材料以少量存在于玻璃或玻璃陶瓷組合物中，且在本文中稱作“不確定材料”。

如本文所使用，玻璃或玻璃陶瓷組合物包括0重量％的化合物定義為沒有故意將該化合物、分子或元素添加到該組合物中，但該組合物可能仍然包括該化合物，通常是以不確定的數量或痕量的方式。類似的，“不含鐵”、“不含鈉”、“不含鋰”、“不含鋯”、“不含堿土金屬”、“不含重金屬”等定義為沒有故意將該化合物、分子或元素添加到該組合物中，但該組合物可能仍然包括鐵、鈉、鋰、鋯、堿土金屬或重金屬等，但是是以接近不確定的數量或痕量的方式。

除非另有說明，否則本文所引用的所有組分的濃度是以重量百分數(重量％)表示。

玻璃和玻璃陶瓷

如上所述，期望獲得具有透鋰長石和硅酸鋰作為主要晶相的透明或半透明含鋰鋁硅酸鹽玻璃陶瓷組合物。硅酸鋰晶相可為焦硅酸鋰或偏硅酸鋰。本文所述的玻璃和玻璃陶瓷組合物的改善的性質包括:1)玻璃保留低熔融溫度(低于1500℃),但提供更高的液相線粘度(>2000泊)以及與常規(guī)輥壓、模塑和浮法兼容的長工作范圍；2)將硅酸鋰保留為主要晶相,為玻璃-陶瓷提供固有的高機械強度和斷裂韌度；和3)透鋰長石是第二主要晶相且具有精細晶粒尺寸，這貢獻于玻璃-陶瓷的透明度或半透明度，且還可進行離子交換用于額外的機械強度。此外，材料可陶瓷化成具有極少形變的形狀，易于加工成精確的形狀，切割，鉆孔，倒角，攻螺孔(tapped)，使用常規(guī)陶瓷加工工具來拋光到高光澤，甚至基于組成和熱處理呈現不同程度的半透明度。這些性質使得玻璃陶瓷可用于許多應用，例如工作臺面和其它表面，手持、桌面和壁安裝的消費者電子裝置覆蓋件，電器門和外部，地磚，壁板，天花板磚，白板，材料儲存容器(盤子)如飲料瓶，食物銷售和儲存容器，需要輕量、良好耐磨損性和精確尺寸的機械零件。因為玻璃陶瓷的更低粘度，可使用各種方法在三維制品中形成玻璃陶瓷。

透鋰長石lialsi4o10是單斜晶體，其具有包括通過li和al四面體連接的具有折疊si2o5層的層狀結構的三維框架結構。li與氧四面體配位。礦物透鋰長石是鋰源，且用作低熱膨脹相來提高玻璃-陶瓷或陶瓷零件的耐熱沖擊性。此外，基于透鋰長石相的玻璃-陶瓷制品可在鹽浴中進行化學強化，其中na⁺(和/或k⁺)取代透鋰長石結構中的li⁺，這導致表面壓縮和強化。在一些實施方式中,玻璃-陶瓷組合物中透鋰長石晶相的重量百分數可為約20-約70重量％,約20-約65重量％,約20-約60重量％,約20-約55重量％,約20-約50重量％,約20-約45重量％,約20-約40重量％,約20-約35重量％,約20-約30重量％,約20-約25重量％,約25-約70重量％,約25-約65重量％,約25-約60重量％,約25-約55重量％,約25-約50重量％,約25-約45重量％,約25-約40重量％,約25-約35重量％,約25-約30重量％,約30-約70重量％,約30-約65重量％,約30-約60重量％,約30-約55重量％,約30-約50重量％,約30-約45重量％,約30-約40重量％,約30-約35重量％,約35-約70重量％,約35-約65重量％,約35-約60重量％,約35-約55重量％,約35-約50重量％,約35-約45重量％,約35-約40重量％,約40-約70重量％,約40-約65重量％,約40-約60重量％,約40-約55重量％,約40-約50重量％,約40-約45重量％,約45-約70重量％,約45-約65重量％,約45-約60重量％,約45-約55重量％,約45-約50重量％,約50-約70重量％,約50-約65重量％,約50-約60重量％,約50-約55重量％,約55-約70重量％,約55-約65重量％,約55-約60重量％,約60-約70重量％,約60-約65重量％,或約65-約70重量％。在一些實施方式中,玻璃-陶瓷具有約20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,或70重量％透鋰長石晶相。

如上所述，硅酸鋰晶相可為焦硅酸鋰或偏硅酸鋰。焦硅酸鋰li2si2o5是基于{si2o5}四面體陣列的波紋片材的斜方晶體。晶體形狀通常是扁平的或板狀的，且具有明顯的解離面。因為無規(guī)取向的互鎖晶體的微觀結構-迫使裂紋通過繞著這些晶體的扭曲路徑穿過材料擴展的一種晶體結構，基于焦硅酸鋰的玻璃-陶瓷提供高度所需的機械性能，包括高的體強度和斷裂韌度。偏硅酸鋰li2sio3具有斜方對稱性，且(si2o6)鏈平行c軸且通過鋰離子連接在一起。在稀氫氟酸中，偏硅酸鋰晶體可容易地從玻璃-陶瓷溶解。在一些實施方式中,玻璃-陶瓷組合物的硅酸鋰晶相的重量百分數可為約20-約60重量％,約20-約55重量％,約20-約50重量％,約20-約45重量％,約20-約40重量％,約20-約35重量％,約20-約30重量％,約20-約25重量％,約25-約60重量％,約25-約55重量％,約25-約50重量％,約25-約45重量％,約25-約40重量％,約25-約35重量％,約25-約30重量％,約30-約60重量％,約30-約55重量％,約30-約50重量％,約30-約45重量％,約30-約40重量％,約30-約35重量％,約35-約60重量％,約35-約55重量％,約35-約50重量％,約35-約45重量％,約35-約40重量％,約40-約60重量％,約40-約55重量％,約40-約50重量％,約40-約45重量％,約45-約60重量％,約45-約55重量％,約45-約50重量％,約50-約60重量％,約50-約55重量％,或約55-約60重量％。在一些實施方式中,玻璃-陶瓷具有20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,或60重量％硅酸鋰晶相。

存在兩大家族的焦硅酸鋰玻璃-陶瓷。第一組包括用二氧化鈰和如銀的貴金屬摻雜的那些。這些可通過uv光光敏性地成核，且后續(xù)地進行熱處理來制備高強度玻璃-陶瓷，例如第二家族焦硅酸鋰玻璃-陶瓷通過添加p2o5來成核，其中成核相是li3po4。已將p2o5-成核的焦硅酸鋰玻璃-陶瓷開發(fā)用于各種應用，例如高溫密封材料、計算機硬驅動的盤、透明裝甲和口腔應用。

本文所述的玻璃和玻璃陶瓷可概括地描述為含鋰的鋁硅酸鹽玻璃或玻璃陶瓷，且包含sio2,al2o3,和li2o。除了sio2,al2o3,和li2o以外,本文所述的玻璃和玻璃陶瓷還可包含堿性鹽，例如na2o,k2o,rb2o,或cs2o,以及p2o5,和zro2和如下文所述的多種其它組分。在一種或多種實施方式中,取決于前體玻璃的組成，主要晶相包括透鋰長石和硅酸鋰,但也可存在作為次要晶相的β-鋰輝石ss,β-石英ss,磷酸鋰,方石英,和金紅石。在一些實施方式中,玻璃-陶瓷組合物具有下述殘留玻璃含量：約5-約30重量％,約5-約25重量％,約5-約20重量％,約5-約15重量％約5-約10重量％,約10-約30重量％,約10-約25重量％,約10-約20重量％,約10-約15重量％,約15-約30重量％,約15-約25重量％,約15-約20重量％,約20-約30重量％約20-約25重量％,或約25-約30重量％。在一些實施方式中，殘留玻璃含量可為5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,或30重量％。

sio2是涉及玻璃成形的一種氧化物，可用于穩(wěn)定玻璃和玻璃陶瓷網絡結構。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物包含約55-約80重量％sio2。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物包含69-約80重量％sio2。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約55-約80重量％,約55-約77重量％,約55-約75重量％,約55-約73重量％,60-約80重量％,約60-約77重量％,約60-約75重量％,約60-約73重量％,65-約80重量％,約65-約77重量％,約65-約75重量％,約65-約73重量％,69-約80重量％,約69-約77重量％,約69-約75重量％,約69-約73重量％,約70-約80重量％,約70-約77重量％,約70-約75重量％,約70-約73重量％,約73-約80重量％,約73-約77重量％,約73-約75重量％,約75-約80重量％,約75-約77重量％,或約77-約80重量％,sio2。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物包含約55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,或80,重量％sio2。

關于粘度和機械性能，粘度和機械性能受到玻璃組成的影響。在玻璃和玻璃陶瓷中,sio2用作用于前體玻璃的主要形成玻璃的氧化物，且可用于穩(wěn)定玻璃和玻璃陶瓷的網絡結構。當對前體玻璃進行熱處理來轉化成玻璃-陶瓷時，sio2的濃度應足夠高以形成透鋰長石晶相。可限制sio2的量來控制熔融溫度(200泊溫度),因為純sio2或高-sio2玻璃的熔融溫度是不理想地高。

al2o3也可穩(wěn)定網絡，且還提供改善的機械性能和化學耐久性。但是，如果al2o3的量過高，可降低硅酸鋰的分數，可能到達不能形成互鎖結構的程度?？烧{節(jié)al2o3的量來控制粘度。此外，如果al2o3的量過高，也通常增加熔體的粘度。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約2-約20重量％al2o3。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約6-約9重量％al2o3。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約2-約20％,約2-約18重量％,約2-約15重量％,約2-約12重量％,約2-約10重量％,約2-約9重量％,約2-約8重量％,約2-約5重量％,約5-約20％,約5-約18重量％,約5-約15重量％,約5-約12重量％,約5-約10重量％,約5-約9重量％,約5-約8重量％,約6-約20％,約6-約18重量％,約6-約15重量％,約6-約12重量％,約6-約10重量％,約6-約9重量％,約8-約20％,約8-約18重量％,約8-約15重量％,約8-約12重量％,約8-約10重量％,約10-約20％,約10-約18重量％,約10-約15重量％,約10-約12重量％,約12-約20％,約12-約18重量％,或約12-約15重量％,al2o3。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,或20重量％al2o3。

在本文所述的玻璃和玻璃陶瓷中,li2o有助于形成透鋰長石和硅酸鋰晶相。實際上，為了實現將透鋰長石和硅酸鋰作為主要晶相,理想地在組成中具有至少約7重量％li2o。此外，已發(fā)現一旦li2o變得過高–大于約15重量％-組合物變得非常具有流動性。在一些實施的組合物中,玻璃或玻璃陶瓷可包含約5重量％-約20重量％li2o。在其它實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷可包含約10重量％-約14重量％li2o。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約5-約20重量％,約5-約18重量％,約5-約16重量％,約5-約14重量％,約5-約12重量％,約5-約10重量％,約5-約8重量％,7-約20重量％,約7-約18重量％,約7-約16重量％,約7-約14重量％,約7-約12重量％,約7-約10重量％,10-約20重量％,約10-約18重量％,約10-約16重量％,約10-約14重量％,約10-約12重量％,12-約20重量％,約12-約18重量％,約12-約16重量％,約12-約14重量％,14-約20重量％,約14-約18重量％,約14-約16重量％,約16-約20重量％,約16-約18重量％,或約18-約20重量％li2o。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,或20重量％li2o。

如上所述，li2o通常用于形成實施的玻璃陶瓷,但其它堿性氧化物趨于降低玻璃陶瓷的形成，且在玻璃-陶瓷中形成鋁硅酸鹽殘留玻璃。已發(fā)現大于約5重量％na2o或k2o,或其組合，導致不利量的殘留玻璃，這可導致在結晶過程中的變形以及從機械性能角度看不利的微觀結構。可調節(jié)殘留玻璃的組成來控制結晶過程中的粘度，最小化變形或不利的熱膨脹，或控制微觀結構性質。因此，一般來說，本文所述的組合物具有較低量的非鋰堿性氧化物。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約0-約5重量％r2o,其中r是一種或多種堿性陽離子na和k。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約1-約3重量％r2o,其中r是一種或多種堿性陽離子na和k。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含0-約5重量％,0-4重量％,0-3重量％,0-約2重量％,0-約1重量％,>0-約5重量％,>0-約4重量％,>0-約3重量％,>0-約2重量％,>0-約1重量％,約1-約5重量％,約1-約4重量％,約1-約3重量％,約1-約2重量％,約2-約5重量％,約2-約4重量％,約2-約3重量％,約3-約5重量％,約3-約4重量％,或約4-約5重量％na2o或k2o,或其組合。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約0,>0,1,2,3,4,或5重量％r2o。

玻璃和玻璃陶瓷組合物可包括p2o5。p2o5可用作成核劑來形成本體成核。如果p2o5濃度過低，前體玻璃不結晶，但只在更高溫度下(因為更低的粘度)以及從表面向內形成微弱且常常變形的主體；但是，如果p2o5濃度過高，在前體玻璃形成過程中進行冷卻時，會難以控制失透。實施方式可包含>0-約6重量％p2o5。其它實施方式可包含約2-約4重量％p2o5。又其它實施方式可包含約1.5-約2.5重量％p2o5。實施的組合物可包含0-約6重量％,0-約5.5重量％,0-約5重量％,0-約4.5重量％,0-約4重量％,0-約3.5重量％,0-約3重量％,0-約2.5重量％,0-約2重量％,0-約1.5重量％,0-約1重量％,>0-約6重量％,>0-約5.5重量％,>0-約5重量％,>0-約4.5重量％,>0-約4重量％,>0-約3.5重量％,>0-約3重量％,>0-約2.5重量％,>0-約2重量％,>0-約1.5重量％,>0-約1重量％,約0.5-約6重量％,約0.5-約5.5重量％,約0.5-約5重量％,約0.5-約4.5重量％,約0.5-約4重量％,約0.5-約3.5重量％,約0.5-約3重量％,約0.5-約2.5重量％,約0.5-約2重量％,約0.5-約1.5重量％,約0.5-約1重量％,約1-約6重量％,約1-約5.5重量％,約1-約5重量％,約1-約4.5重量％,約1-約4重量％,約1-約3.5重量％,約1-約3重量％,約1-約2.5重量％,約1-約2重量％,約1-約1.5重量％,約1.5-約6重量％,約1.5-約5.5重量％,約1.5-約5重量％,約1.5-約4.5重量％,約1.5-約4重量％,約1.5-約3.5重量％,約1.5-約3重量％,約1.5-約2.5重量％,約1.5-約2重量％,約2-約6重量％,約2-約5.5重量％,約2-約5重量％,約2-約4.5重量％,約2-約4重量％,約2-約3.5重量％,約2-約3重量％,約2-約2.5重量％,約2.5-約6重量％,約2.5-約5.5重量％,約2.5-約5重量％,約2.5-約4.5重量％,約2.5-約4重量％,約2.5-約3.5重量％,約2.5-約3重量％,約3-約6重量％,約3-約5.5重量％,約3-約5重量％,約3-約4.5重量％,約3-約4重量％,約3-約3.5重量％,約3.5-約6重量％,約3.5-約5.5重量％,約3.5-約5重量％,約3.5-約4.5重量％,約3.5-約4重量％,約4-約6重量％,約4-約5.5重量％,約4-約5重量％,約4-約4.5重量％,約4.5-約6重量％,約4.5-約5.5重量％,約4.5-約5重量％,約5-約6重量％,約5-約5.5重量％,或約5.5-約6重量％p2o5。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約0,>0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5,5.5,或6重量％p2o5。

在本文所述的玻璃和玻璃陶瓷中，通常發(fā)現zro2可通過在形成過程中顯著降低玻璃失透以及降低液相線溫度，來提高li2o-al2o3-sio2-p2o5玻璃的穩(wěn)定性。在8重量％以上的濃度下,在高溫下，zrsio4可形成主要液相線相，其顯著降低液相線粘度。當玻璃包含超過2重量％zro2時，可形成透明玻璃。添加zro2還可有助于降低透鋰長石晶粒尺寸,這有助于形成透明玻璃-陶瓷。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約0.2-約15重量％zro2。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可為約2-約4重量％zro2。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約0.2-約15重量％,約0.2-約12重量％,約0.2-約10重量％,約0.2-約8重量％,約0.2-6重量％,約0.2-約4重量％,0.5-約15重量％,約0.5-約12重量％,約0.5-約10重量％,約0.5-約8重量％,約0.5-6重量％,約0.5-約4重量％,1-約15重量％,約1-約12重量％,約1-約10重量％,約1-約8重量％,約1-6重量％,約1-約4重量％,2-約15重量％,約2-約12重量％,約2-約10重量％,約2-約8重量％,約2-6重量％,約2-約4重量％,約3-約15重量％,約3-約12重量％,約3-約10重量％,約3-約8重量％,約3-6重量％,約3-約4重量％,約4-約15重量％,約4-約12重量％,約4-約10重量％,約4-約8重量％,約4-6重量％,約8-約15重量％,約8-約12重量％,約8-約10重量％,約10-約15重量％,約10-約12重量％,或約12-約15重量％zro2。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約0.2,0.5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,或15重量％zro2。

b2o3有助于提供具有低熔融溫度的前體玻璃。此外，在前體玻璃中添加b2o3，因此玻璃-陶瓷有助于獲得互鎖晶體微觀結構，且還可改善玻璃陶瓷的耐損壞性。當殘留玻璃中的硼沒有通過堿性氧化物或二價陽離子氧化物電荷平衡時，硼將處于三角-配位狀態(tài)(或三重配位的硼)，其打開玻璃的結構。繞著這些三重配位硼的網絡不如四面體配位(或四重配位)硼那么有剛性。雖然無意受限于理論，但據信包含三重配位硼的前體玻璃和玻璃陶瓷在形成裂紋前可容忍一定程度的變形。通過容忍一些變形，增加維氏(vickers)壓痕裂紋引發(fā)數值。還可增加包含三重配位硼的前體玻璃和玻璃陶瓷的斷裂韌度。雖然無意受限于理論，但據信在玻璃陶瓷的殘留玻璃(和前體玻璃)中存在硼會降低殘留玻璃(或前體玻璃)的粘度，這促進硅酸鋰晶體的生長，特別是具有較高長徑比的大晶體的生長。據信更大量的三重配位硼(相對于四重配位硼)得到呈現更大維氏壓痕裂紋引發(fā)負載的玻璃陶瓷。在一些實施方式中,三重配位硼的量(基于總b2o3的百分比)可為約40％或更大,50％或更大,75％或更大,約85％或更大或甚至約95％或更大。一般來說，應控制硼的量來保持陶瓷化本體玻璃陶瓷的化學耐久性和機械強度。

在一種或多種實施方式中,本文所述的玻璃和玻璃陶瓷可包含0-約10重量％或0-約2重量％b2o3。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含0-約10重量％,0-約9重量％,0-約8重量％,0-約7重量％,0-約6重量％,0-約5重量％,0-約4重量％,00-約3重量％,0-約2重量％,0-約1重量％,>0-約10重量％,>0-約9重量％,>0-約8重量％,>0-約7重量％,>0-約6重量％,>0-約5重量％,>0-約4重量％,>0-約3重量％,>0-約2重量％,>0-約1重量％,約1-約10重量％,約1-約8重量％,約1-約6重量％,約1-約5重量％,約1-約4重量％,約1-約2重量％,約2-約10重量％,約2-約8重量％,約2-約6重量％,約2-約4重量％,約3-約10重量％,約3-約8重量％,約3-約6重量％,約3-約4重量％,約4-約5重量％,約5重量％-約8重量％,約5重量％-約7.5重量％,約5重量％-約6重量％,或約5重量％-約5.5重量％b2o3。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約0,>0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,或10重量％b2o3。

mgo可以部分固溶體的形式進入透鋰長石晶體。在一種或多種實施方式中,本文所述的玻璃和玻璃陶瓷可包含0-約8重量％mgo。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含0-約8重量％,0-約7重量％,0-約6重量％,0-約5重量％,0-約4重量％,0-約3重量％,0-約2重量％,0-約1重量％,約1-約8重量％,約1-約7重量％,約1-約6重量％,約1-約5重量％,約1-約4重量％,約1-約3重量％,約1-約2重量％,約2-約8重量％,約2-約7重量％,約2-約6重量％,約2-約5重量％,約2-約4重量％,約2-約3重量％,約3-約8重量％,約3-約7重量％,約3-約6重量％,約3-約5重量％,約3-約4重量％,約4-約8重量％,約4-約7重量％,約4-約6重量％,約4-約5重量％,約5-約8重量％,約5-約7重量％,約5-約6重量％,約6-約8重量％,約6-約7重量％,或約7重量％-約8重量％mgo。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約0,>0,1,2,3,4,5,6,7,或8重量％mgo。

zno可以部分固溶體的形式進入透鋰長石晶體。在一種或多種實施方式中,本文所述的玻璃和玻璃陶瓷可包含0-約10重量％zno。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含0-約10重量％,0-約9重量％,0-約8重量％,0-約7重量％,0-約6重量％,0-約5重量％,0-約4重量％,0-約3重量％,0-約2重量％,0-約1重量％,約1-約10重量％,約1-約9重量％,約1-約8重量％,約1-約7重量％,約1-約6重量％,約1-約5重量％,約1-約4重量％,約1-約3重量％,約1-約2重量％,約2-約10重量％,約2-約9重量％,約2-約8重量％,約2-約7重量％,約2-約6重量％,約2-約5重量％,約2-約4重量％,約2-約3重量％,約3-約10重量％,約3-約9重量％,約3-約8重量％,約3-約7重量％,約3-約6重量％,約3-約5重量％,約3-約4重量％,約4-約10重量％,約4-約9重量％,約4-約8重量％,約4-約7重量％,約4-約6重量％,約4-約5重量％,約5-約10重量％,約5-約9重量％,約5-約8重量％,約5-約7重量％,約5-約6重量％,約6-約10重量％,約6-約9重量％,約6-約8重量％,約6-約7重量％,約7-約10重量％,約7-約9重量％,約7重量％-約8重量％,約8-約10重量％,約8-約9重量％,或約9-約10重量％zno。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約0,>0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,或10重量％zno。

在一種或多種實施方式中,本文所述的玻璃和玻璃陶瓷可包含0-約5重量％tio2。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含0-約5重量％,0-約4重量％,0-約3重量％,0-約2重量％,0-約1重量％,約1-約5重量％,約1-約4重量％,約1-約3重量％,約1-約2重量％,約2-約5重量％,約2-約4重量％,約2-約3重量％,約3-約5重量％,約3-約4重量％,或約4-約5重量％tio2。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約0,>0,1,2,3,4,或5重量％tio2。

在一種或多種實施方式中,本文所述的玻璃和玻璃陶瓷可包含0-約0.4重量％ceo2。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含0-約0.4重量％,0-約0.3重量％,0-約0.2重量％,0-約0.1重量％,約0.1-約0.4重量％,約1-約0.3重量％,約1-約0.2重量％,約0.2-約0.4重量％,約0.2-約0.3重量％,或約0.3-約0.4重量％ceo2。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約0,>0,0.1,0.2,0.3,或0.4重量％ceo2。

在一種或多種實施方式中,本文所述的玻璃和玻璃陶瓷可包含0-約0.5重量％sno2。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含0-約0.5重量％,0-約0.4重量％,0-約0.3重量％,0-約0.2重量％,0-約0.1重量％,約0.05-約0.5重量％,0.05-約0.4重量％,0.05-約0.3重量％,0.05-約0.2重量％,0.05-約0.1重量％,約0.1-約0.5重量％,約0.1-約0.4重量％,約0.1-約0.3重量％,約0.1-約0.2重量％,約0.2-約0.5重量％,約0.2-約0.4重量％,約0.2-約0.3重量％,約0.3-約0.5重量％,約0.3-約0.4重量％,或約0.4-約0.5重量％sno2。在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷組合物可包含約0,>0,0.05,0.1,0.2,0.3,0.4,或0.5重量％sno2。

在一些實施方式中,本文所述的玻璃和玻璃陶瓷中p2o5和zro2的重量百分數之和可大于或等于約3重量％,4重量％,或5重量％，從而增加成核。成核的增加可導致形成更細的晶粒。

在一些實施方式中,玻璃-陶瓷在可見光范圍中呈現透明度(即,玻璃-陶瓷是透明的)。在一些實施方式中,玻璃-陶瓷的透明度可通過下述來實現：制備小于光的解調波長的晶體，以及匹配殘留玻璃的折射率與透鋰長石的折射率(1.51)和焦硅酸鋰的折射率(1.55)。在一些實施方式中,在約400nm-約1,000nm的波長范圍中，厚度為1mm的透明玻璃-陶瓷可具有≥90％的透光率(包括表面反射損失)。在一種或多種實施方式中,對于厚度為1mm的玻璃-陶瓷制品而言，在約400nm-約1000nm的波長范圍中，透明玻璃-陶瓷制品的平均透光率是約85％或更大,約86％或更大,約87％或更大,約88％或更大,約89％或更大,約90％或更大,約91％或更大,約92％或更大,約93％或更大(包括表面反射損失)。在其它實施方式中,在可見光范圍，玻璃-陶瓷可為半透明的。在一些實施方式中，對于厚度為1mm的玻璃-陶瓷制品而言，在約400nm-約1000nm的波長范圍中，半透明玻璃-陶瓷可具有約20％-小于約85％的平均透光率。在玻璃-陶瓷是半透明的實施方式中,玻璃-陶瓷可具有白色。

在一些實施方式中,玻璃-陶瓷中的晶粒尺寸可影響透明度或半透明度。在一些實施方式中,透明玻璃-陶瓷的晶?？删哂行∮诩s100nm的最長維度。在一些實施方式中,半透明玻璃-陶瓷的晶?？删哂屑s100nm-約500nm的最長維度。在一些實施方式中,透明玻璃-陶瓷的晶?？删哂屑s2或更大的長徑比。在一些實施方式中,半透明玻璃-陶瓷的晶?？删哂屑s2或更小的長徑比。

作為生產本公開的玻璃組合物的原材料和/或設備的結果，會在最終的玻璃組合物中存在某些不是故意添加的雜質或組分。這種材料以少量存在于玻璃或玻璃陶瓷組合物中，且在本文中稱作不確定“材料”。

如本文所使用，玻璃或玻璃陶瓷組合物包括0重量％的某化合物定義為沒有故意將該化合物、分子或元素添加到該組合物中，但該組合物可能仍然包括該化合物，通常是以不確定的數量或痕量的方式。類似的，不含“鐵”、“不含鈉”、“不含鋰”、“不含鋯”、“不含堿土金屬”、“不含重金屬”等定義為沒有故意將該化合物、分子或元素添加到該組合物中，但該組合物可能仍然包括鐵、鈉、鋰、鋯、堿土金屬或重金屬等，但是是以接近不確定的數量或痕量的方式?？稍诒疚乃龅牟ＡЩ虿Ａ沾芍邪l(fā)現的不確定化合物包括但不限于na2o,tio2,mno,zno,nb2o5,moo3,ta2o5,wo3,zro2,y2o3,la2o3,hfo2,cdo,sno2,fe2o3,ceo2,as2o3,sb2o3,硫基化合物例如硫酸鹽，鹵素，或其組合。

在一些實施方式中,可將抗微生物組分添加到玻璃或玻璃陶瓷組合物。這是特別優(yōu)選的，因為本文所述的玻璃陶瓷可用于例如廚房或餐飲工作臺面的應用，其中很可能暴露于有害細菌。可添加到玻璃或玻璃陶瓷的抗微生物組分包括但不限于ag,ago,cu,cuo,cu2o等。在一些實施方式中,可將抗微生物組分的濃度保持在下述水平：約3,2,1,或0.5,>0重量％。在一些實施方式中,抗微生物組分是>0到約3重量％。在一些實施方式中,抗微生物組分是>0到約1重量％。

在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷還可包括化學澄清劑。這種澄清劑包括但不限于sno2,as2o3,sb2o3,f,cl和br。在一些實施方式中,將化學澄清劑的濃度保持在下述水平：3,2,1,或0.5,>0重量％。在一些實施方式中,澄清劑量是>0到約3重量％?；瘜W澄清劑還可包括ceo2,fe2o3,和其它過渡金屬氧化物如mno2。通過在玻璃中處于氧化物最終價態(tài)的可見光吸收，這些氧化物會將不想要的顏色引入到玻璃或玻璃陶瓷，因此，當存在時，通常將這些氧化物的濃度保持在下述水平：0.5,0.4,0.3,0.2,0.1或>0重量％。

玻璃或玻璃陶瓷還可通過下述來包含sno2：作為使用錫-氧化物電極時的焦耳熔融的結果；通過用含錫材料如sno2,sno,snco3,snc2o2等來配料,或通過添加sno2作為試劑來調節(jié)各種物理、熔融、顏色或成形特征。玻璃或玻璃陶瓷可包含0-約3重量％,0-約2重量％,0-約1重量％,0-0.5重量％,或0-0.1重量％sno2。

在一些實施方式中,玻璃或玻璃陶瓷可基本上不含sb2o3,as2o3,或其組合。例如,玻璃或玻璃陶瓷可包含0.05重量百分數或更少的sb2o3或as2o3或其組合,玻璃或玻璃陶瓷可包含0重量％sb2o3或as2o3或其組合,或玻璃或玻璃陶瓷可例如不含任何故意添加的sb2o3,as2o3,或其組合。

可將額外的組分結合進入玻璃組合物來提供額外的益處，或者還可包括通常在商業(yè)化制備玻璃中發(fā)現的污染物。例如，可添加額外的組分來調節(jié)各種物理、熔融和成形特征。根據一些實施方式的玻璃還可包含與批料相關的污染物和/或由制備玻璃所用的熔融、澄清和/或成形設備引入的污染物(如zro2)。在一些實施方式中，玻璃可包含用作紫外輻射吸收劑的一種或多種化合物。在一些實施方式中，所述玻璃還可包含等于或小于3重量％的tio2,mno,zno,nb2o5,moo3,ta2o5,wo3,zro2,y2o3,la2o3,hfo2,cdo,fe2o3,ceo2,或其組合。在一些實施方式中,玻璃可包含0-約3重量％,0-約2重量％,0-約1重量％,0-0.5重量％,0-0.1重量％,0-0.05重量％,或0-0.01重量％tio2,mno,zno,nb2o5,moo3,ta2o5,wo3,zro2,y2o3,la2o3,hfo2,cdo,sno2,fe2o3,ceo2,as2o3,sb2o3或其組合。

在一些實施方式中,可通過各種工藝將本文所述的玻璃制造成片材，所述工藝包括但不限于狹縫拉制、浮法、輥壓和本技術領域所公知的其它形成片材的工藝?；蛘?，可通過本技術領域所公知的浮法或輥壓法來成形玻璃組合物。

在一些實施方式中,通過調節(jié)液相線粘度，本文所述的玻璃組合物可與浮法類型的成形工藝兼容。在一些實施方式中,玻璃組合物可具有約1500p-約3000p的液相線粘度。在一些實施方式中,玻璃組合物可具有約1000,1200,1500,2000,2500,或3000p的液相線粘度。

在一些實施方式中,玻璃可具有下述熱膨脹系數：約50x10^-7/k或更大,約50x10^-7/k或更大,約60x10^-7/k或更大,約61x10^-7/k或更大,約62x10^-7/k或更大,約63x10^-7/k或更大,約64x10^-7/k或更大,約65x10^-7/k或更大,約66x10^-7/k或更大,約67x10^-7/k或更大,約68x10^-7/k或更大,約69x10^-7/k或更大,約70x10^-7/k或更大,約71x10^-7/k或更大,約72x10^-7/k或更大,約73x10^-7/k或更大,約74x10^-7/k或更大,約75x10^-7/k或更大,約76x10^-7/k或更大,約77x10^-7/k或更大,約78x10^-7/k或更大,約79x10^-7/k或更大,或約80x10^-7/k或更大。

由本文所述的玻璃和玻璃陶瓷形成的制品可具有合理有用的任何厚度。玻璃片材和/或玻璃陶瓷的實施方式可具有在約0.8mm-約10mm中的任意厚度。一些實施方式具有下述厚度：約6mm或更小,約5mm或更小,約3mm或更小,約1.0mm或更小,約750μm或更小,約500μm或更小,或約250μm或更小。一些玻璃或玻璃陶瓷片材實施方式可具有下述厚度：約200μm-約5mm,約500μm-約5mm,約200μm-約4mm,約200μm-約2mm,約400μm-約5mm,或約400μm-約2mm。在一些實施方式中,厚度可為約3mm-約6mm或約0.8mm-約3mm。

在一些實施方式中,在1mm厚的玻璃-陶瓷上，玻璃陶瓷具有下述等軸撓曲強度：約300mpa或更大,約325mpa或更大,約350mpa或更大,約375mpa或更大,約400mpa或更大,約425mpa或更大,或約450mpa或更大。還可將等軸撓曲強度稱作環(huán)疊環(huán)(ror)強度，其根據在astm：c1499-05中詳述的步驟來測量,且對測試固定器和測試條件進行一些修改，如美國專利申請公開號2013/0045375,第[0027]段所述，該文的全部內容通過引用納入本文。如果首先對玻璃-陶瓷進行磨損(通常使用碳化硅顆粒)，則還可使用如上所述的步驟來測量磨損環(huán)疊環(huán)(aror)強度。一些實施方式還包括可化學強化的玻璃陶瓷，其具有帶來增加的撓曲強度的透鋰長石相。在這種實施方式中,ror強度可為約500mpa或更大,約550mpa或更大,約600mpa或更大,約650mpa或更大,約700mpa或更大,約750mpa或更大,或約800mpa或更大。

玻璃陶瓷的一些實施方式呈現高斷裂韌度和固有的耐損壞性。如上所述，玻璃陶瓷的一些實施方式包括互鎖的硅酸鋰晶體，其帶來高斷裂韌度。一種或多種實施方式的玻璃陶瓷可包括硼，其可作為三重配位硼存在于玻璃陶瓷的殘留玻璃相中。在這種實施方式中,通過在前體玻璃中包含b2o3來提供三重配位硼。當玻璃或玻璃陶瓷遭受壓痕負載時，三重配位硼提供致密化機理。

在一種或多種實施方式中,玻璃陶瓷呈現下述斷裂韌度：約1.0mpa·m^1/2或更大,約1.1mpa·m^1/2或更大,1.2mpa·m^1/2或更大,1.3mpa·m^1/2或更大,1.4mpa·m^1/2或更大,1.5mpa·m^1/2或更大,1.6mpa·m^1/2或更大,1.7mpa·m^1/2或更大,1.8mpa·m^1/2或更大,1.9mpa·m^1/2或更大,或約2.0mpa·m^1/2。在一些實施方式中,斷裂韌度是約1-約2mpa·m^1/2。斷裂韌度可使用本技術領域所公知的方法來進行測量，例如使用v形切口短梁，根據astmc1421–10,“用于在環(huán)境溫度下測定先進陶瓷的斷裂韌度的標準測試方法”。

在一種或多種實施方式中,通過呈現維氏硬度，玻璃陶瓷具有高耐裂紋性和耐刮擦性。在一些實施方式中,非離子交換的玻璃陶瓷呈現下述維氏硬度：約600-約900kgf/mm²,約600-約875kgf/mm²,約600-約850kgf/mm²,約600-約825kgf/mm²,約600-約800kgf/mm²,約600-約775kgf/mm²,約600-約750kgf/mm²,約600-約725kgf/mm²,約600-約700kgf/mm²,約700-約900kgf/mm²,約700-約875kgf/mm²,約700-約850kgf/mm²,約700-約825kgf/mm²,或約700-約800kgf/mm²。在一些實施方式中,維氏硬度是600kgf/mm²或更大,625kgf/mm²或更大,650kgf/mm²或更大,675kgf/mm²或更大,700kgf/mm²或更大,725kgf/mm²或更大,750kgf/mm²或更大,775kgf/mm²或更大,800kgf/mm²或更大,825kgf/mm²或更大,850kgf/mm²或更大,875kgf/mm²或更大,或900kgf/mm²或更大。維氏硬度可使用astmc1326和c1327(及其后續(xù)版本，以上各文的全部內容通過引用納入本文)“用于先進陶瓷的維氏壓痕硬度的標準測試方法,”astm國際，美國賓夕法尼亞州康舍霍肯。在一些實施方式中,在通過離子交換的化學強化之后，玻璃陶瓷呈現這種維氏壓痕裂紋引發(fā)負載數值。

在一些實施方式中,在進行離子交換時，本文所述的玻璃陶瓷不是易碎的。在本文中，術語“易碎的”和“易碎性”表示玻璃陶瓷板或玻璃陶瓷片在受到物體尖端沖擊或者落在固體表面上，在受到的力足以使玻璃陶瓷板破碎成多塊小片的時候，玻璃板或玻璃片發(fā)生強力破裂,可包括以下情況：在玻璃中分支出多條裂紋(即從最初的裂紋分支出超過5條的多條裂紋),碎片從其初始位置崩脫的距離至少為2英寸(約5厘米),碎裂密度約大于5塊碎片/厘米²玻璃板,或者這三種情況的任意組合。相反地，當玻璃陶瓷板受到物體的尖端沖擊或者落在固體表面上，受到足以使得該玻璃陶瓷板破裂的力的時候,該玻璃陶瓷板沒有破碎，或者破裂時由初始的裂紋分支成小于5條的多條裂紋，而且碎片從初始位置崩脫的距離小于2英寸，則認為玻璃是非易碎的。

圖10顯示了厚度為0.5毫米的5厘米×5厘米的玻璃陶瓷板所觀察到的易碎性和非易碎性的例子。玻璃陶瓷板a具有易碎性,其證據是多塊小碎片崩脫的距離超過2英寸,從初始裂紋產生很大程度的裂紋分支，產生小碎片。與玻璃陶瓷板a相比，玻璃陶瓷板b,c和d不具有易碎性。在這些情況下，玻璃陶瓷板破碎成少數的大碎片，這些大碎片并沒有強有力地從初始位置崩脫出2英寸(“x”是破裂之前玻璃板的大致的中心)。玻璃陶瓷板b破碎成兩塊大碎片，這兩塊大碎片上沒有裂紋分支；玻璃陶瓷板c破碎成四塊碎片，從初始裂紋分支出兩條裂紋；玻璃陶瓷板d破碎成四塊碎片，從初始裂紋分支出兩條裂紋。

此外，全部的組合物和玻璃和/或玻璃陶瓷組合物都是可通過本技術領域所公知的方法進行離子交換的。在典型的離子交換過程中，玻璃中的較小的金屬離子被靠近玻璃和/或玻璃陶瓷的外部表面的層之內的具有相同價態(tài)的較大金屬離子置換或“交換”。用較大的離子置換較小的離子在玻璃和/或玻璃陶瓷的層之內構建壓縮應力。在一種實施方式中,金屬離子是單價堿金屬離子(例如,na⁺,k⁺,rb⁺，cs⁺等),離子交換通過將玻璃和/或玻璃陶瓷浸沒在包含較大的金屬離子的至少一種熔融鹽的浴中來進行，該較大的金屬離子用于置換玻璃中的較小的金屬離子?；蛘撸渌麊蝺r金屬離子例如ag⁺、tl⁺、cu⁺等也可用于交換單價離子。用來強化玻璃和/或玻璃陶瓷的一種或更多種離子交換過程可包括，但不限于：將其浸沒在單一浴中，或者將其浸沒在具有相同或不同組成的多個浴中，在浸沒之間有洗滌和/或退火步驟。在一種或多種實施方式中,玻璃和/或玻璃-陶瓷可通過在約430℃的溫度下暴露于熔融nano3來進行離子交換。在這種實施方式中,na⁺離子置換玻璃陶瓷中的部分li離子，從而形成表面壓縮層且呈現高耐裂紋性。在約2小時后，所得壓縮應力層可在玻璃表面上具有至少100微米的深度(也稱作“層深度”)。在這種實施方式中，可從na2o濃度分布來測定層深度。在其它實施例中，可通過在410℃的溫度下暴露于熔融kno32小時來對實施方式進行離子交換，從而形成具有至少約100微米的層深度的壓縮應力層。在一些實施方式中,玻璃-陶瓷可進行離子交換來獲得下述層深度：約30μm或更大,約40μm或更大,約50μm或更大,約60μm或更大,約70μm或更大,約80μm或更大,約90μm或更大,或約100μm或更大。在其它實施方式中，玻璃進行離子交換來獲得至少10mpa的中央張力。形成這種表面壓縮層對于相對于非離子交換的材料來獲得更好的耐裂紋性和更高的撓曲強度是有益的。與玻璃-陶瓷制品的主體(即，不包括表面壓縮區(qū)域)的交換進入玻璃-陶瓷制品的離子濃度相比，表面壓縮層具有更高濃度的交換進入玻璃-陶瓷制品的離子。

在一些實施方式中,玻璃-陶瓷可具有下述表面壓縮應力：約100mpa-約500mpa,約100mpa-約450mpa,約100mpa-約400mpa,約100mpa-約350mpa,約100mpa-約300mpa,約100mpa-約250mpa,約100mpa-約200mpa,約100mpa-約150mpa,150mpa-約500mpa,約150mpa-約450mpa,約150mpa-約400mpa,約150mpa-約350mpa,約150mpa-約300mpa,約150mpa-約250mpa,約150mpa-約200mpa,200mpa-約500mpa,約200mpa-約450mpa,約200mpa-約400mpa,約200mpa-約350mpa,約200mpa-約300mpa,約200mpa-約250mpa,250mpa-約500mpa,約250mpa-約450mpa,約250mpa-約400mpa,約250mpa-約350mpa,約250mpa-約300mpa,300mpa-約500mpa,約300mpa-約450mpa,約300mpa-約400mpa,約300mpa-約350mpa,350mpa-約500mpa,約350mpa-約450mpa,約350mpa-約400mpa,400mpa-約500mpa,約400mpa-約450mpa,或約450mpa-約500mpa。在一些實施方式中,玻璃-陶瓷可具有下述表面壓縮應力：約100mpa或更大,約150mpa或更大,約200mpa或更大,約250mpa或更大,約300mpa或更大,約350mpa或更大,約400mpa或更大,約450mpa或更大,或約500mpa或更大。使用本領域已知的那些方法來測量壓縮應力和壓縮應力層的深度(“dol”)。dol通過下述來測定：使用諸如luceo有限公司(日本東京)制造的fsm-6000或者類似的商用儀器，來測量表面應力(fsm)，測量壓縮應力和層深度的方法如astm1422c-99所述，題為“用于化學強化的平坦玻璃的標準規(guī)格”和astm1279.19779“用于退火的、熱強化的、完全回火的平坦玻璃中的邊緣和表面應力的非破壞性光彈性測量的標準測試方法”，其全文通過引用結合入本文。表面應力測量依賴于應力光學系數(soc)的精確測量，其與玻璃的雙折射相關。進而通過本領域已知的那些方法來測量soc，例如纖維和四點彎曲方法(它們都參見astm標準c770-98(2008)所述，題為“用于測量玻璃的應力-光學系數的標準測試方法”，其全文通過引用結合入本文)以及塊圓柱體方法。

在一種或多種實施方式中,用于制備玻璃陶瓷的方法包括在一種或多種預先選定的溫度下，將前體玻璃熱處理一種或多種預先選定的時間來誘導玻璃勻化以及一種或多種晶相(例如,具有一種或多種組合物,量，形貌，尺寸分布等)的結晶(即，成核和生長)。在一些實施方式中，熱處理可包括(i)在1-10℃/min的速率下，將前體玻璃加熱到玻璃預成核溫度：(ii)將可結晶的玻璃在玻璃預成核溫度下保持約1/4小時到約4小時的時間，從而形成預成核的可結晶的玻璃；(iii)在1-10℃/min的速率下，將預成核的可結晶的玻璃加熱到成核溫度(tn)；(iv)將可結晶的玻璃在成核溫度下保持約1/4小時到約4小時的時間，從而形成成核的可結晶的玻璃；(v)在1℃/min-約10℃/min的速率下，將成核的可結晶的玻璃加熱到結晶溫度(tc)；(vi)將成核的可結晶的玻璃在結晶溫度下保持約1/4小時到約4小時的時間，從而形成本文所述的玻璃陶瓷；以及(vii)將形成的玻璃陶瓷冷卻到室溫。如本文所使用，術語結晶溫度可與陶瓷溫度或陶瓷化溫度互換使用。此外，在這些實施方式中，術語“陶瓷”或“陶瓷化”可用來統一地指代步驟(v),(vi)以及任選的(vii)。在一些實施方式中,玻璃預成核溫度可為540℃,成核溫度可為600℃,且結晶溫度可為630℃-730℃。在其它實施方式中,熱處理不包括將可結晶的玻璃在玻璃預成核溫度下保持。因此，熱處理可包括(i)在1-10℃/min的速率下，將前體玻璃加熱到成核溫度(tn)；(ii)將可結晶的玻璃在成核溫度下保持約1/4小時-約4hr的時間，從而形成可結晶的玻璃；(iii)在約1℃/min-約10℃/min的速率下，將成核的可結晶的玻璃加熱到結晶溫度(tc)；(iv)將成核的可結晶的玻璃在結晶溫度下保持約1/4小時-約4小時的時間，從而形成本文所述的玻璃陶瓷；和(v)將形成的玻璃陶瓷冷卻到室溫。此外，在這些實施方式中，術語“陶瓷”或“陶瓷化”可用來統一地指代步驟(iii),(iv)以及任選的(v)。在一些實施方式中,成核溫度可為約700℃,結晶溫度可為約800℃。在一些實施方式中,結晶溫度越高,將形成更多的β-鋰輝石ss作為次要晶相。

明智地限定加熱到結晶溫度以及將溫度保持在結晶溫度下時熱處理步驟的溫度-時間分布以及前體玻璃組成，從而產生下述所需的性能特征中的一種或多種:玻璃陶瓷的晶相,一種或多種主導晶相和/或一種或多種次要晶相和殘留玻璃的比例,一種或多種主導晶相和/或一種或多種次要晶相和殘留玻璃的晶體相集合體,和一種或多種主導晶相和/或一種或多種次要晶相的晶粒尺寸或晶粒尺寸分布,這進而可影響所得形成的玻璃陶瓷的最終整體性、質量、顏色和/或不透明度。

然后，可將所得玻璃陶瓷提供成片材，其可通過壓制、吹塑、彎曲、彎垂、真空成形或其它方式再成形為曲線的或彎曲的具有均勻厚度的工件?？稍跓崽幚碇斑M行再成形，或者成形步驟也可用作熱處理步驟，其中基本上同時地進行成形步驟和熱處理。

又在其它實施方式中，可例如制備用來形成玻璃陶瓷的前體玻璃組成，從而玻璃陶瓷能使用一種或多種離子交換技術進行化學強化。在這些實施方式中，可通過下述來進行離子交換：將這種玻璃陶瓷的一個或多個表面暴露于具有特殊組成和溫度的一個或多個離子交換浴，并暴露規(guī)定的時間，從而賦予一個或多個表面壓縮應力層。壓縮應力層可包含一種或多種平均表面壓縮應力(cs),和/或一種或多種層深度。

實施例

已經進行了諸多努力，以確保數值(例如數量、溫度等)的精確性，但是必須考慮到存在一些誤差和偏差。除非另有說明，否則，溫度用℃表示或是環(huán)境溫度，壓力為大氣壓或接近大氣壓。組成自身基于氧化物以重量％給出，且已標準化成100％。存在例如組分濃度、溫度、壓力之類的反應條件的多種變化和組合和可用來優(yōu)化從所描述的過程獲得的產物純凈度和產量的其它反應范圍和條件。僅需要合理的和常規(guī)的實驗方法來優(yōu)化這樣的工藝條件。

實施例1

示例玻璃和玻璃陶瓷組合物(以重量％表示)和用于獲得透明玻璃陶瓷的性質如表1所示，且根據玻璃領域中的常規(guī)技術來測定。形成具有表1所列的組成1-16的前體玻璃。然后，將前體玻璃暴露于陶瓷化循環(huán)，其具有在540℃下4小時的玻璃勻化保持，在600℃下4小時的成核保持，以及在630-730℃溫度下4小時的結晶保持。在表1中，使用下述術語來描述陶瓷化循環(huán)：玻璃勻化溫度-保持時間/成核溫度-保持時間/結晶溫度-保持時間。

液相線溫度是在標準梯度舟液相線測量(astmc829-81及其后續(xù)版本)中，觀察到第一顆晶體時的溫度。該方法包括將粉碎的玻璃顆粒置于鉑舟中，將該舟放入具有梯度溫度區(qū)的爐中，在適當溫度區(qū)域加熱該舟24或72小時，通過用顯微鏡檢測玻璃內部出現晶體的最高溫度的方式進行測定。具體來說，將玻璃樣品完整地從pt舟取出，然后使用極化光學顯微鏡來確定在靠近pt和空氣界面、以及樣品內部形成的晶體的位置和性質。因為爐子的梯度是熟知的，可較好地估計溫度相對于位置的關系，在5-10℃之內。將在樣品的內部觀察到的晶體的溫度看作代表玻璃的液相線(用于對應的測試周期)。測試有時進行更長的時間(如72小時)，從而觀察到更慢的生長相。由液相線溫度和fulcher等式的系數確定液相線粘度，單位為泊。

表1

表1(續(xù))

在陶瓷化之后，對組成2進行了多種測試來測定組成2的玻璃陶瓷的各種性質。如圖1所示，測量組成2的差示掃描量熱法(dsc)跡線，且將dsc/(mw/mg)相對于單位為攝氏度的溫度作圖。跡線用來表明相對于結晶溫度，可通過在較低溫度下的陶瓷化來實現精細晶粒微觀結構。

測量厚度為1mm的玻璃-陶瓷組成2對于波長為400nm-1,000nm的光的透光率。如圖2所示，在可見光波長中，玻璃-陶瓷組成2的平均透光率是大于90％。

使用掃描電子顯微鏡(sem)來觀察玻璃-陶瓷組成2的樣品，以測定透鋰長石的晶粒尺寸。圖3a顯示200nm標尺的sem，且圖3b顯示100nm標尺的sem。透鋰長石晶粒在50-100nm的量級。據信晶粒的細度貢獻于圖2所證實的玻璃-陶瓷的透明度。

對玻璃陶瓷組成2的兩個50mm*50mm*1mm樣品進行如上所述的環(huán)疊環(huán)測試，以測定樣品強度。一個樣品已進行磨損(15psi)，且另一個樣品沒有進行磨損。圖4顯示環(huán)疊環(huán)測試的結果。對于環(huán)疊環(huán)測試，獲得514mpa的強度。

使用v形切口短梁測量，來測量玻璃陶瓷組成2的樣品的斷裂韌度。斷裂韌度是1.13mpa·m^1/2。

使用可從英斯特朗(instron)公司購買的型號5948microtester，來測量玻璃陶瓷組成的樣品的硬度，以測定如上所述的維氏硬度。維氏硬度約為750kgf/mm²。

對組成2的玻璃陶瓷進行離子交換過程，其中將樣品在熔融nano3浴中于430℃下放置2小時,4小時,8小時,和16小時。如圖5所示，獲得超過100微米的層深度。圖5還顯示用于每一種離子交換處理的樣品以摩爾％表示的na2o濃度和樣品厚度的關系圖。如從圖可知，層深度隨著離子交換處理的持續(xù)時間增加而增加。此外，在離子交換16小時之后，獲得拋物線na2o濃度。

對組成2的玻璃陶瓷的兩個50mm*50mm*1mm樣品進行離子交換。一個樣品在熔融nano3浴中于430℃下離子交換2小時，另一個樣品在熔融kno3浴中于430℃下離子交換2小時。對兩離子交換樣品以及未離子交換的組成2的玻璃陶瓷的50mm*50mm*1mm樣品進行如上所述的環(huán)疊環(huán)測試。結果見圖6。在使用nano3離子交換之后，玻璃陶瓷的強度具有約30％的增加，且在使用kno3進行離子交換之后約翻倍。據信，使用kno3浴的離子交換形成更大的用于在離子交換過程中在樣品表面上形成的壓縮應力層的層深度(dol)。

將組成2的玻璃陶瓷的50mm*50mm*1mm樣品在熔融nano3浴中于430℃下離子交換2小時。將玻璃a的50mm*50mm*1mm樣品在熔融kno3浴中于420℃下離子交換5.5小時。將玻璃b的50mm*50mm*1mm樣品在32％kno3熔融浴中于540℃下離子交換8小時，然后在100％kno3熔融浴中于390℃下離子交換15分鐘。將樣品全部在15psi下磨損，且進行如上所述的磨損環(huán)疊環(huán)測試。結果見圖7。玻璃陶瓷具有比玻璃a更高的強度，且具有接近玻璃b強度的強度。因此，離子交換的玻璃陶瓷的強度可與離子交換的玻璃的強度剛好一樣或更高。

將組成2的玻璃陶瓷的50mm*50mm*1mm樣品在熔融nano3浴中于430℃下離子交換2小時,4小時,8小時,和16小時。然后，對離子交換的樣品以及未離子交換的組成2的玻璃陶瓷樣品進行如上所述的環(huán)疊環(huán)測試。結果見圖8。玻璃陶瓷的強度基于離子交換的持續(xù)時間而增加。

將組成2的玻璃陶瓷的50mm*50mm*1mm樣品在熔融nano3浴中于430℃下離子交換16小時。將樣品在15psi，25psi或45psi下磨損，且進行如上所述的磨損環(huán)疊環(huán)測試。結果見圖9。在15psi下磨損的樣品具有約253mpa的負載失效,在25psi下磨損的樣品具有約240mpa的負載失效,且在45psi下磨損的樣品具有約201mpa的負載失效。

實施例2

示例玻璃和玻璃陶瓷組合物(以重量％表示)和用于獲得半透明玻璃陶瓷的性質如表2所示，且根據玻璃領域中的常規(guī)技術來測定。形成具有表2所列的組成17-29的前體玻璃。然后，對前體玻璃進行下文表2所示的陶瓷化循環(huán)。

表2

表2(續(xù))

使用v形切口短梁測量，來測量玻璃陶瓷組成17，18和22的樣品的斷裂韌度。斷裂韌度分別是1.2mpa·m^1/2,1.13mpa·m^1/2,和1.2mpa·m^1/2。

如圖11所示，測量組成18的差示掃描量熱法(dsc)跡線，且將dsc/(mw/mg)相對于單位為攝氏度的溫度作圖。圖12是在組成18中形成的晶相的x射線衍射圖譜(xrd)。從xrd圖譜可知，透鋰長石和焦硅酸鋰是主要晶相。

對玻璃陶瓷組成19，20和21的兩個50mm*50mm*1mm樣品進行如上所述的環(huán)疊環(huán)測試，以測定樣品強度。圖13顯示環(huán)疊環(huán)測試的結果。對于環(huán)疊環(huán)測試，分別獲得352mpa,304mpa,和313mpa的強度。因此，對于本文所述的半透明玻璃陶瓷，可獲得超過300mpa的強度。

對通過將1.4摩爾％的na2o濃度加入本體玻璃形成的組成18的玻璃陶瓷進行離子交換過程，其中將樣品在nano3浴中于430℃下放置4小時。如圖14所示，獲得超過100微米的層深度。圖14還顯示用于樣品以重量％表示的na2o濃度和樣品厚度的關系圖。

雖然為了說明給出了典型的實施方式，但是前面的描述不應被認為是對本說明書或所附權利要求書的范圍的限制。因此，在不偏離本說明書或者所附權利要求書的精神和范圍的情況下，本領域的技術人員可想到各種改進、修改和替換形式。