;至少約10摩 爾％R20,其中R2O包含Na2O5Al2O3,其中-0.5摩爾％SAl2O3 (摩爾％) -R2O(摩爾％)彡2 摩爾％ ;以及B2O3,其中B203 (摩爾％ ) - (R20(摩爾％ ) -A1203 (摩爾％ ))彡4. 5摩爾％。 在一些實施方式中，這些玻璃包含至少約50摩爾％SiO2，約9摩爾％ -約22摩爾％Al2O3, 約3摩爾％ -約10摩爾％B2O3，約9摩爾％ -約20摩爾％Na2O, 0摩爾％ -約5摩爾％ K2O, 0摩爾MgO彡6摩爾％，以及0摩爾％SZnO彡6摩爾％。此外，玻璃可任選地 包含CaO,BaO和SrO中的至少一種，其中0摩爾％彡Ca0+Sr0+Ba0彡2摩爾％。
[0028] 在其他實施方式中，硅酸鹽玻璃包含至少約50摩爾％SiO2，至少約10摩爾％ 私0，其中私0包含似20 41203，其中八1203 (摩爾％)〈1?20(摩爾％);以及8203，其中820 3 (摩 爾％ ) - (R2O(摩爾％ ) -Al2O3(摩爾％ ))彡2摩爾％。在一些實施方式中，這些玻璃包含 至少約50摩爾％SiO2，約9摩爾％ -約22摩爾％Al2O3，約3摩爾％ -約10摩爾％B2O3, 約9摩爾％ -約20摩爾％Na2O, 0摩爾％ -約5摩爾％K2O, 0摩爾％ -約6摩爾％MgO;以 及0摩爾％ -約6摩爾％ZnO。此外，玻璃可任選地包含CaO,BaO和SrO中的至少一種， 其中〇摩爾％彡Ca0+Sr0+Ba0彡2摩爾％。
[0029] 本文所述的玻璃的假想溫度大于或等于形成玻璃的液體（即，具有相同組成的過 冷液體）的粘度為1〇 12泊的溫度。在一些實施方式中，使玻璃從大于玻璃退火點的第一溫 度快速冷卻或假想化到小于玻璃的應(yīng)變點。在一些實施方式中，把玻璃從第一溫度快速冷 卻到室溫（25°C±10°C)。
[0030] 只有某些玻璃組合物呈現(xiàn)顯著受到熱歷程影響的壓痕閾值的值。在本文所述的硅 酸鹽玻璃組合物中，SiOdt為主要的形成玻璃的氧化物。玻璃中SiO2的濃度應(yīng)足夠高，從而 提供具有足夠高化學(xué)耐久性的玻璃，其適用于一些應(yīng)用例如觸摸屏應(yīng)用。但是，認(rèn)為純SiO2 或具有高SiO2^量的玻璃的熔融溫度（200泊溫度）過高，因為在制造過程中可產(chǎn)生缺陷例 如澄清（fining)氣泡。此外，與大多數(shù)氧化物相比，SiO2降低通過離子交換產(chǎn)生的壓縮應(yīng) 力水平。因此，本文所述的硅酸鹽玻璃包含至少50摩爾％SiO2。在一些實施方式中，這些 玻璃包含約66摩爾％ -約74摩爾％SiO2，在其他實施方式中約60摩爾％ -約66摩爾％ SiO20
[0031] 氧化鋁（Al2O3)也可作為這些硅酸鹽玻璃中的玻璃成形劑。類似于SiO2，氧化鋁通 常增加熔體的粘度。此外，相對于堿金屬或堿土金屬增加Al2O3，通常得到具有改善耐久性的 玻璃。在一些實施方式中，-0.5摩爾％ <A1203 (摩爾％ ) -R2O(摩爾％ )彡2摩爾％。在 其他實施方式中，Al2O3 (摩爾％ ) <R20 (摩爾％ )。鋁離子的結(jié)構(gòu)角色取決于玻璃組成。當(dāng)堿 金屬氧化物的濃度[R2O]大于或等于氧化鋁的濃度[Al2O3]，發(fā)現(xiàn)所有的鋁以四面體配位存 在，堿性離子起了電荷平衡的作用。對于所有本文所述的有些玻璃而言，是這種情況。在其 它玻璃中，堿性氧化物的濃度小于鋁離子的濃度，在這種情況下，二價陽離子氧化物（RO) 也可在一定程度上電荷平衡四面體鋁。雖然元素（例如鈣、鋅、鍶和鋇）的行為與兩個堿性 離子等同，但鎂離子的高場強度導(dǎo)致在四面體配位時它們不能完全電荷平衡鋁，導(dǎo)致形成 五重-和六重-配位的鋁。通常，Al2O3在可離子交換玻璃中起極其重要的作用，因為其實 現(xiàn)強網(wǎng)絡(luò)骨架（即高退火點），同時允許堿金屬離子的較快速的擴散率。但是，高的Al2O3濃 度通常降低液相線粘度。因此，需將Al2O3濃度保持在合理的范圍。在一些實施方式中，本 文所述的硅酸鹽玻璃包含約9摩爾％ -約22摩爾％Al2O3，在其他實施方式中，玻璃包含 約12摩爾％ -約22摩爾％A1203。
[0032] 本文所述的硅酸鹽玻璃包含至少約10摩爾％堿性金屬氧化物R2O,其中R2O包含 Na2O。堿性金屬氧化物（Li20、Na20、K20、Rb2O和Cs2O)對于實現(xiàn)玻璃的低熔融溫度和低液 相線溫度起了助劑的作用。但是，添加堿金屬氧化物顯著增加了玻璃的熱膨脹系數(shù)（CTE) 并降低了化學(xué)耐久性。在一些實施方式中，本文所述的硅酸鹽玻璃包含約9摩爾％ -約20 摩爾％Na2O,在其他實施方式中，約10摩爾％ -約20摩爾％Na20。玻璃還可包含0摩 爾％ -約5摩爾％K20。為了進行離子交換，需要存在小的堿性氧化物例如Li2O和Na2O來 與來自鹽浴或其它離子交換介質(zhì)的較大的堿性離子（例如，K+)進行交換。通?？蓪嵤┤?種離子交換：用Na+交換Li+，其導(dǎo)致深的層深度但是低的壓縮應(yīng)力；用K+交換Li+，其導(dǎo)致 小的層深度但是較大的壓縮應(yīng)力；以及用K+交換Na+，其導(dǎo)致中等的層深度和壓縮應(yīng)力。足 夠高濃度的小的堿性氧化物對于在玻璃中產(chǎn)生大的壓縮應(yīng)力是必須的，因為壓縮應(yīng)力與離 子交換出玻璃的堿性離子的數(shù)量成正比。在有些示例玻璃中，將少量的K2O引入玻璃來改 善擴散系數(shù)和降低液相線溫度，但這通常增加CTE和降低CS。因此，應(yīng)將玻璃的鉀濃度保持 在非常低的水平（例如，<5摩爾％ )，在一些實施方式中，玻璃不含鉀。在一些實施方 式中，硅酸鹽玻璃不含鋰。
[0033] 二價陽離子氧化物（例如，堿土氧化物和ZnO)也改善了玻璃的熔融性。但是， 對于離子交換性能，二價陽離子的存在用于降低堿性迀移率。使用較大的二價陽離子時， 二價陽離子對離子交換性能的負(fù)面影響尤其明顯。此外，較小的二價陽離子氧化物（例 如，MgO,ZnO)通常比較大的二價陽離子更多地有助于增加玻璃的壓縮應(yīng)力。因此，MgO和ZnO對于改善應(yīng)力松弛同時使得對于堿金屬擴散率的負(fù)面作用最小化具有許多優(yōu)勢。但是， 當(dāng)玻璃中的MgO和ZnO的濃度高時，這些氧化物傾向于分別形成鎂橄欖石（Mg2SiO4)和鋅尖 晶石（ZnAl2O4)或者硅酸鋅（Zn2SiO4),從而使得當(dāng)MgO和ZnO含量大于某些水平時，玻璃的 液相線溫度非常陡峭地上升。在一些實施方式中，硅酸鹽玻璃包含至少約〇. 1摩爾％的MgO 和ZnO中的至少一種，在一些實施方式中，0摩爾％彡MgO彡6摩爾％且0摩爾％彡ZnO彡6 摩爾％。在一些實施方式中，MgO或ZnO作為玻璃中唯一的二價陽離子氧化物；S卩，玻璃不 含其它堿土氧化物（CaO,BaO,SrO)。但是，在其他實施方式中，玻璃可包含CaO,BaO,和SrO 中的至少一種，其中0摩爾％彡CaO+SrO+BaO彡2摩爾％。
[0034] 本文所述的玻璃包含B2O3，在一些實施方式中，玻璃包含約3摩爾％-約10摩爾％ B2O3。添加B2O3和P2O5改善玻璃的耐損壞性。當(dāng)硼沒有通過堿性氧化物或二價陽離子氧化物 電荷平衡時，它將處于三角配位狀態(tài)，并因此打開結(jié)構(gòu)和提供更大的耐損壞性。繞著這些 三角配位的硼的網(wǎng)絡(luò)沒有四面體配位的網(wǎng)絡(luò)那么剛性，鍵是松軟（floppy)的，因此在形成 裂紋之前玻璃可容忍一些變形。在一些實施方式中，硅酸鹽玻璃包含大于4. 5摩爾％B2O3, 其中硼陽離子是三重配位的。在其他實施方式中，玻璃包含大于2摩爾％B2O3，其中硼陽離 子是三重配位的，在一些實施方式中，硅酸鹽玻璃包含約2摩爾％ -約4. 5摩爾％的三重配 位的硼陽離子。在一些實施方式中，B203(摩爾％ ) - (R20(摩爾％ ) -A1203 (摩爾％ ))彡2 摩爾％，在一些實施方式中，B203 (摩爾％ ) - (R20(摩爾％ ) -A1203 (摩爾％ ))彡4.5摩 爾％。在一些實施方式中，B203 (摩爾％) - (R20(摩爾％) -A1203 (摩爾％))彡4.5摩爾％。 此外，硼和磷都降低熔融粘度，有效地有助于抑制鋯石分解粘度。
[0035] 不同于B2O3, P2O5可改善堿性陽離子的擴散系數(shù)和減少離子交換時間。在一些 實施方式中，本文所述的玻璃中，P2O5可取代玻璃中至少一部分的B 203，使得4. 5摩爾％SB2O3(摩爾％)+P205(摩爾％ 10摩爾％。但是，由硼和磷形成的柔軟結(jié)構(gòu)犧牲一些壓 縮應(yīng)力能力，其中來自P2O5的影響也是明顯的。B2O3配位數(shù)的變化對假想溫度的影響是壓 痕閾值隨熱歷程變化的根源。本文包含的組合物是含硼玻璃。玻璃中三角配位的硼具有更 高的假想溫度，當(dāng)玻璃的假想溫度下降時，三角配位的硼會部分地轉(zhuǎn)化成四面體配位的。在 退火或熱處理時，將降低玻璃的假想溫度，因此降低三角配位的硼的量。如果這種變化是 顯著的，三角配位的硼的水平將不足以保持開口的玻璃結(jié)構(gòu)。圖4是維氏壓痕閾值和楊氏 模量隨假想溫度變化的圖表，其表明隨著假想溫度降低-彈性模量增加且壓痕閾值降低。 隨著假想溫度降低，玻璃變得更致密，更不能容忍機械損害。從圖4可知，壓痕閾值可因 為假想溫度的降低而顯著降低。
[0036] 在一些實施方式中，本文所述的硅酸鹽玻璃還可包含至少一種過渡金屬氧化物著 色劑，該著色劑包含V205、NiO、CuO、Cr203、Mn02、Fe203、C〇304、Nb2O5和TiO2中的至少一種。在 這種情況下，過渡金屬氧化物著色劑可占最高達6摩爾％的玻璃；S卩，0摩爾％ &