延迟失效风险减小且具有高储存应变能的玻璃基制品的制作方法

本说明书一般涉及具有高储存应变能和减小的延迟失效风险的玻璃基制品。背景技术：原始玻璃(例如光纤)的机械强度极其地高(gpa范围)，但是日常玻璃产品(例如窗或瓶子)明显更低(mpa范围)，这主要是因为预先存在的表面瑕疵的缘故。已知这些玻璃可通过在玻璃表面上形成压缩应力层而被制造成机械强度更高且更耐磨损。人们早就认识到，当提高玻璃的机械性能时，期望具有防止瑕疵/裂纹成核和/或生长的表面压缩应力(cs)。不仅需考虑压缩的大小，还需考虑进入到玻璃表面中的压缩应力深度(doc)。期望在同一玻璃制品中同时实现高的表面压缩和深的压缩深度。有两种在玻璃表面上产生表面压缩应力的普遍方法——热回火和离子交换。为了对玻璃进行热回火，玻璃产品被加热到接近软化温度，接着淬火。结果，在冷却期间，玻璃将具有比内部温度更低的表面温度。这一温度差异在玻璃表面冷却到室温之前会一直保持。由于玻璃的中心也更慢地冷却到室温，其将收缩到较小的比体积，而表面层的高比体积保持不变。这得到了表面压缩层，其使得回火玻璃具有强度。该工艺常用于对汽车侧窗和后窗进行强化。第二种普遍的强化方法，即离子交换(iox)或化学回火，其限于用在含有移动性阳离子的玻璃中。在该方法中，在低于玻璃化转变温度的温度下，含有碱金属离子(例如na+)的玻璃在含有更大的碱金属离子(k+)的熔融盐中被处理。虽然碱金属离子停留在刚性玻璃网络中的特定位置，但是它们有能力在位点之间跳跃。因此，当将含碱金属的玻璃浸没在含有另一类型的更大的碱金属离子的熔融盐中时，来自熔融盐的一些更大的离子将与玻璃外层中的那些碱金属离子交换。如果这一过程在低于玻璃化转变温度的温度下进行以使得应力松弛相比于离子交换速率更缓慢，则大的离子将被塞到过于小的刚性位点中。由于结构不能松弛以容纳新获得的更大的离子，因此形成了双轴压缩应力。这一过程有时被称为离子填塞(ion-stuffing)或化学回火，其可在玻璃上产生具有高压缩应力的表面层，并且常用于强化诸如飞行器窗以及电子装置上的耐刮擦盖板玻璃之类的产品。储存能高的强化玻璃制品在失效时可被碎片化成许多片，并且可产生危险的碎屑和/或喷射颗粒。具有高表面压应力值和高中心张力值的所谓抛物线应力分布由于为玻璃提供高程度的强化和抗断裂性而具有吸引力。然而，这种高储存能应力分布可能带来不便性以及潜在危险的延迟断裂属性。因此，需要强化玻璃制品，其提供高储存能应力分布的益处和减小的延迟断裂倾向。

背景技术

0、背景

技术实现思路

1、根据方面(1)，提供了一种玻璃基制品。所述玻璃基制品包括：厚度t；具有第一厚度tc1的第一包覆层；具有第一厚度tc2的第二包覆层；具有第一厚度to的芯体层，其中，芯体层被设置在第一包覆层与第二包覆层之间并与它们结合；第一压缩应力区域，其从第一包覆层的表面延伸到第一压缩深度doc1，第一压缩应力区域包含大于或等于500mpa的第一最大压缩应力cs1；第二压缩应力区域，其从第二包覆层的表面延伸到第二压缩深度doc2，第二压缩应力区域包含大于或等于500mpa的第二最大压缩应力cs2；以及从doc1延伸到doc2的中心张力区域，其包括大于或等于250mpa的最大中心张力ct，其中，产生延迟断裂的瑕疵尺寸差异小于或等于3μm。

2、根据方面(2)，提供了方面(1)的玻璃基制品，其中，第一压缩应力区域包含抛物线应力分布。

3、根据方面(3)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，tc1大于或等于100μm。

4、根据方面(4)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，tc1大于或等于0.2t。

5、根据方面(5)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，tc1＝tc2。

6、根据方面(6)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，tc1+tc2+to＝t。

7、根据方面(7)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，doc1大于或等于0.2t。

8、根据方面(8)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，doc1-2μm的深度处的应力比doc1+2μm的深度处的应力高大于或等于40mpa。

9、根据方面(9)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，doc1-2μm的深度处的应力比doc1+2μm的深度处的应力高大于或等于100mpa。

10、根据方面(10)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，玻璃基制品的应力分布在doc1处具有斜率不连续性。

11、根据方面(11)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，t小于或等于2mm。

12、根据方面(12)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，t大于或等于0.2mm。

13、根据方面(13)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，第一包覆层和第二包覆层包含锂铝硅酸盐。

14、根据方面(14)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，第一包覆层和第二包覆层由相同的玻璃组合物形成。

15、根据方面(15)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，第一包覆层和芯体层具有基本匹配的碱金属离子扩散率和扩散网络扩张(diffusivitynetwork dilation)。

16、根据方面(16)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，第一包覆层具有第一热膨胀系数cte1并且芯体层具有芯体热膨胀系数cteo，并且cte1<cteo。

17、根据方面(17)，提供了方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品，其中，第一包覆层具有第一扩散网络扩张，并且芯体层具有芯体扩散网络扩张，并且第一扩散网络扩张大于芯体扩散网络扩张。

18、根据方面(18)，提供了一种消费电子产品。所述消费电子产品包括：包括前表面、后表面和侧表面的壳体；至少部分位于所述壳体内的电学部件，所述电学部件包括控制器、存储器和显示器，所述显示器位于所述壳体的前表面处或与之相邻；以及设置在所述显示器上方的盖板基材，其中，壳体和盖板基材中的至少一者的至少一部分包括方面(1)至前述方面中任一方面的玻璃基制品。

19、在方面(19)中，提供了一种方法。所述方法包括：在玻璃基基材中形成阶梯型应力分布以形成强化玻璃基基材；以及对强化玻璃基基材进行离子交换以形成玻璃基制品，其中，所述玻璃基制品包括：厚度t；具有第一厚度tc1的第一包覆层；具有第一厚度tc2的第二包覆层；具有第一厚度to的芯体层，其中，芯体层被设置在第一包覆层与第二包覆层之间并与它们结合；第一压缩应力区域，其从第一包覆层的表面延伸到第一压缩深度doc1，第一压缩应力区域包含大于或等于500mpa的第一最大压缩应力cs1；第二压缩应力区域，其从第二包覆层的表面延伸到第二压缩深度doc2，第二压缩应力区域包含大于或等于500mpa的第二最大压缩应力cs2；以及从doc1延伸到doc2的中心张力区域，其包括大于或等于250mpa的最大中心张力ct，其中，产生延迟断裂的瑕疵尺寸差异小于或等于3μm。

20、根据方面(20)，提供了方面(19)的方法，其中，形成阶梯型应力分布包括热回火。

21、根据方面(21)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，第一压缩应力区域包含抛物线应力分布。

22、根据方面(22)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，tc1大于或等于100μm。

23、根据方面(23)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，tc1大于或等于0.2t。

24、根据方面(24)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中tc1＝tc2。

25、根据方面(25)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，tc1+tc2+to＝t。

26、根据方面(26)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，doc1大于或等于0.2t。

27、根据方面(27)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，doc1-2μm的深度处的应力比doc1+2μm的深度处的应力高大于或等于40mpa。

28、根据方面(28)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，doc1-2μm的深度处的应力比doc1+2μm的深度处的应力高大于或等于100mpa。

29、根据方面(29)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，玻璃基制品的应力分布在doc1处具有斜率不连续性。

30、根据方面(30)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，t小于或等于2mm。

31、根据方面(31)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，t大于或等于0.2mm。

32、根据方面(32)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，第一包覆层和第二包覆层包含锂铝硅酸盐。

33、根据方面(33)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，第一包覆层和第二包覆层由相同的玻璃组合物形成。

34、根据方面(34)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，第一包覆层和芯体层具有基本匹配的碱金属离子扩散率和扩散网络扩张。

35、根据方面(35)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，第一包覆层具有第一热膨胀系数cte1并且芯体层具有芯体热膨胀系数cteo，并且cte1<cteo。

36、根据方面(36)，提供了方面(19)至前述方面中任一方面的方法，其中，第一包覆层具有第一扩散网络扩张，并且芯体层具有芯体扩散网络扩张，并且第一扩散网络扩张大于芯体扩散网络扩张。

37、在以下的具体实施方式中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的各个实施方式而被认识。

38、应理解，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本说明书的一部分。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。