lt;V2O5S6 摩爾％，0摩爾％彡NiO彡6摩爾％，0摩爾％彡CuO彡6摩爾％，0摩爾％彡Cr2O3彡6摩 爾％，0摩爾％彡MnO2S6摩爾％，0摩爾％彡Fe203彡6摩爾％，0摩爾％彡Co304彡6摩 爾％，0摩爾％彡Nb2O5彡6摩爾％，以及0摩爾％彡TiO2彡6摩爾％。
[0037] 在一些方面中，本文所述的玻璃通過本技術(shù)領(lǐng)域所公知的那些方法來進行離子交 換，例如浸沒在熔鹽浴中，該熔鹽浴包含置換玻璃中陽離子的陽離子的鹽。存在于這些玻 璃中的陽離子（通常是單價堿金屬陽離子）被更大的陽離子（通常是單價堿金屬陽離子） 置換，但可使用具有相同價態(tài)或氧化狀態(tài)的其它陽離子例如Ag+或Tl+。用更大的陽離子 置換更小的陽離子，形成處于壓縮下的表面層，或壓縮應(yīng)力CS。該層從玻璃表面延伸到玻 璃的內(nèi)部或本體的層深度DOL。用在玻璃內(nèi)部或里面區(qū)域的拉伸應(yīng)力或中央張力CT來平 衡在玻璃的表面層中的壓縮應(yīng)力。在一些實施方式中，離子交換的玻璃具有處于至少約 800MPa，在一些實施方式中，至少900MPa的壓縮應(yīng)力下的表面層，其中層延伸到至少約 45ym，在一些實施方式中，至少約30ym的層深度。使用本領(lǐng)域已知的那些方法來測量壓 縮應(yīng)力和層深度。此類方法包括但不限于，使用諸如露西歐（Luce0)(日本東京）有限公 司制造的FSM-6000之類的商用儀器，來測量表面應(yīng)力（FSM)。測量壓縮應(yīng)力和層深度的方 法如題為"用于化學(xué)強化平坦玻璃的標(biāo)準(zhǔn)說明（StandardSpecificationforChemically StrengthenedFlatGlass)，"的標(biāo)準(zhǔn)ASTM1422C-99和題為"用于非破壞性光彈性測 量在退火、熱強化和全回火平坦玻璃中的邊緣和表面應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)測試方法（Standard TestMethodforNon-DestructivePhotoelasticMeasurementofEdgeandSurface StressesinAnnealed,Heat-Strengthened,andFully-TemperedFlatGlass)'，的標(biāo)準(zhǔn) ASTM1279. 19779所述，以上各文的全部內(nèi)容通過引用納入本文。表面應(yīng)力測量依賴于應(yīng)力 光學(xué)系數(shù)（SOC)的精確測量，其與應(yīng)力誘導(dǎo)的玻璃的雙折射相關(guān)。進而通過本領(lǐng)域已知的 那些方法來測量S0C，例如纖維和四點彎曲方法（它們都參見ASTM標(biāo)準(zhǔn)C770-98 (2008)所 述，題為"用于測量玻璃的應(yīng)力-光學(xué)系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)測試方法"，其全文通過引用結(jié)合入本文） 以及塊圓柱體方法。
[0038] 本文所述的離子交換的玻璃具有一定程度的固有的耐損壞性（IDR)，這可通過離 子交換的玻璃的維氏裂紋引發(fā)閾值來表征。在一些實施方式中，離子交換的玻璃的維氏裂 紋引發(fā)閾值為至少約15千克力。在一些實施方式中，離子交換的玻璃的維氏裂紋引發(fā)閾值 為約20千克力-約30千克力，在其他實施方式中，為至少約25千克力。通過如下方式 來測量本文所述的維氏裂紋引發(fā)閾值：向玻璃表面施加壓痕負(fù)荷，然后以〇. 2mm/分鐘的速 率移除該壓痕負(fù)荷。最大壓痕負(fù)荷保持10秒。裂紋引發(fā)閾值定義為10次壓痕中的50%顯 示出任意數(shù)量的徑向/中間裂紋從凹痕印記角落延伸出來的壓痕負(fù)荷。增加最大負(fù)載，直 到對于給定的玻璃組合物滿足閾值。所有的壓痕測量都是在50%相對濕度和室溫下進行。
[0039] 其中離子交換之后維氏壓痕閾值受到快速冷卻的顯著影響的玻璃組合物非限制 性例子，以及這些玻璃的各物理性質(zhì)見表1。所有玻璃都是熔合形成和快速冷卻的。使用 X-射線熒光和/或光學(xué)發(fā)射光譜（ICP-OES)加上FES來分析組成。通過梁彎曲粘度法測定 退火點和應(yīng)變點，通過平行板粘度法測定軟化點。熱膨脹系數(shù)（CTE)是室溫-300°C之間的 平均值。通過共振超聲光譜確定彈性模量。報道的折射率是相對于589. 3nm而言的。通過 徑向壓縮方法來測定應(yīng)力光學(xué)系數(shù)（SOC)。
[0040] 表2列出了其它組合物，其中離子交換的玻璃的維氏壓痕閾值顯著受到快速冷卻 的影響。表2中所列的所有玻璃都是熔合形成和假想化的，報道的組成是使用X-射線熒 光或ICP批量分析的。
[0041] 表1.熔合拉制的和快速冷卻的玻璃的組成和物理性質(zhì)。
[0042]
[0054] 表3a列出來自表1的玻璃2-6的離子交換性質(zhì)。對熔合形成的玻璃（表3a中的 "剛拉制的"）以及在600°C下退火20小時的玻璃和在630°C下退火2小時的玻璃進行離子 交換（表3a和3b中的"IX"）。將退火樣品在KNO3(精制級）中于410°C下處理足以獲得 約50ym的層深度的時間，來獲得壓縮應(yīng)力（CS)和層深度（DOL)。表1和3a所列的玻璃的 平均壓縮應(yīng)力（CS)和層深度（DOL)見圖1的圖表。表3b列出選自表2的硅酸鹽玻璃的離 子交換性質(zhì)，該玻璃進行退火或進行如本文所述的假想化。
[0055] 表3a.表1和2中所列硅酸鹽玻璃的離子交換性質(zhì)。
[0056]
[0057] 表3b.表2所列的假想化的和退火硅酸鹽玻璃的離子交換性質(zhì)。
[0058]
[0059] 研究了表1和3a所列玻璃的維氏壓痕閾值的熱歷程依賴性。圖2中比較了用于 熔合拉制的玻璃和退火玻璃所得的維氏壓痕閾值。玻璃組成見表1，相應(yīng)的壓縮應(yīng)力和層深 度見表3。在各條件下測試了 4個樣品。測量層深度為40-50ym范圍的離子交換的樣品的 壓痕閾值數(shù)值。研究了退火和熔合形成的樣品中熱歷程對壓痕閾值的影響。將玻璃分別從 比其退火點高約60°C-70°C的溫度假想化或快速冷卻。在硝酸鉀鹽浴中對這樣形成的退火 和假想化的玻璃進行離子交換。研究所有來自這兩種不同方法的離子交換的玻璃的壓痕閾 值。假想化的玻璃（在圖2中標(biāo)記為"a"）呈現(xiàn)比退火玻璃更高的維氏壓痕閾值。
[0060] 具有表2和3b所列玻璃組成離子交換的假想化的和退火樣品的維氏壓痕閾值見 圖3中的圖表。對于所有研究的組合物，假想化得到更高的壓痕閾值。
[0061] 在一些方面中，本文所述的硅酸鹽玻璃的鋯石分解溫度等于玻璃粘度為約30千 泊-約35千泊，在一些實施方式中，約70千泊-約80千泊，以及在具體的實施方式中， 30千泊-約35千泊的溫度。如本文所使用，術(shù)語"鋯石分解溫度"或"T#p"指鋯石（其 通常用作玻璃加工和制造中的耐火材料）分解來形成氧化鋯和氧化硅的溫度。在等粘過 程如熔合中，玻璃遇到的最高溫度對應(yīng)于玻璃的特定粘度。例如，"T35kP"指玻璃粘度為35 千泊（kP)的溫度。我們將分解溫度與對應(yīng)于35000泊粘度的溫度之差定義為分解邊際 (margin)溫度Taps，其中：Taps=T#p -T35kp。當(dāng)分解邊際溫度Taps為負(fù)值時，鋯石將分解， 在等壓槽的某個位置形成氧化鋯缺陷。當(dāng)Tas為零時，仍有可能因溫度漂移而導(dǎo)致鋯石分 解的發(fā)生。因此，不僅需要使分解邊際溫度為正值，而且要盡可能使Taps最大，同時與玻璃 成品中必須保持的所有其它特性一致。在一些實施方式中，硅酸鹽玻璃包含小于約1個包 含物（inclusion)/千克娃酸鹽玻璃，包含物的直徑為至少50ym。
[0062] 還提供一種制備本文所述的硅酸鹽玻璃方法。硅酸鹽玻璃的維氏裂紋引發(fā)閾值為 至少15千克力并包含：至少約50摩爾％SiO2;至少約10摩爾％R2O,其中R2O包含Na2O;Al2O3;以及B2O3,其中B203(摩爾％ ) - (R20(摩爾％ ) -A1203(摩爾％ ))多2摩爾％。首先 將玻璃加熱到大于玻璃的退火點的第一溫度，然后以至少約5°C/秒的速率從第一溫度快 速冷卻到小于玻璃的應(yīng)變點的第二溫度。在一些實施方式中，所述方法還包含通過狹縫拉 制、熔合拉制、輥壓（rolling)或浮法加工來提供硅酸鹽玻璃。在一些實施方式中，所述方 法還包含對所述快速冷卻的硅酸鹽玻璃進行離子交換來形成處于壓縮應(yīng)力下的層，該層 從硅酸鹽玻璃表面延伸進入硅酸鹽玻璃至層深度。
[0063] 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(yīng)被認(rèn)為是對本說明書 或所附權(quán)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(quán)利要求書的精神和 范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可想到各種改進、修改和替換形式。
【主權(quán)項】
1. 一種硅酸鹽玻璃，所述硅酸鹽玻璃具有至少15千克力的維氏裂紋引發(fā)閾值，以及 應(yīng)變點，所述硅酸鹽玻璃包含： 至少約50摩爾％ SiO2; 至少約1〇摩爾％r2〇,其中R2O包含Na2O ; Al2O3,其中，-0? 5摩爾％彡Al2O3(摩爾％ ) - R2O(摩爾％ )彡2摩爾％ ;和 82〇3，其中，8203(摩爾％)-〇? 20(摩爾％)-厶1203 (摩爾％))多4.5摩爾％， 其中，所述硅酸鹽玻璃的假想溫度大于或等于具有硅酸鹽玻璃組成的過冷液體的粘度 為1〇12泊的溫度。2. 如權(quán)利要求1所述的硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述硅酸鹽玻璃的維氏裂紋引發(fā)閾 值為至少約25千克力。3. 如權(quán)利要求1所述的硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述硅酸鹽玻璃具有處于至少約 800MPa的壓縮應(yīng)力下的層，該層從硅酸鹽玻璃表面延伸進入硅酸鹽玻璃到達(dá)至少約45微 米的層深度。4. 如權(quán)利要求1-3中任一項所述的硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述硅酸鹽玻璃包含約 60摩爾％ -約66摩爾％ Si0