局部强化的玻璃陶瓷及其制造方法与流程

局部强化的玻璃陶瓷及其制造方法
[0001]
背景
[0002]
相关申请的交叉引用
[0003]
本申请根据35 u.s.c.
§
119，要求2018年4月9日提交的美国临时申请第62/654,675号的优先权，其全文通过引用结合入本文。
技术领域
[0004]
本公开内容涉及玻璃陶瓷制品。具体来说，本公开内容涉及具有不同光学机械性质的第一和第二区域的玻璃陶瓷制品，用于提供具有合适的光学透明度和断裂韧度的玻璃陶瓷制品。


背景技术：

[0005]
用于制造透明或半透明制品(例如食物或饮料容器)的常规材料包括塑料(例如，tritan
tm
(一类共聚酯)和聚丙烯)以及不锈钢。此类塑料的问题在于，它可能将有害化学物质(例如，诸如bpa之类的内分泌干扰素)泄漏到容器的内含物中。不锈钢的问题在于，它不是透明的，并且一些消费者报告说它们不喜欢饮品在不锈钢中的口感。许多婴儿进食玻璃瓶是由硼硅酸盐组合物制造的。市场上的许多个人玻璃瓶装水是钠钙玻璃。
[0006]
在许多情况下，由于它们优异的化学性质，玻璃制品(例如，玻璃容器)是优选的。与玻璃接触的食品和饮料通常被认为相比于与金属或塑料容器接触的那些更为安全且尝起来感觉更好。但是，当经受日常使用条件时，玻璃容器可能发生破裂(掉落到地上或者经受热冲击)。所以，对于玻璃容器存在强烈的需求，使得它们足够牢固到经受住与金属和塑料容器相同的使用条件类型。
[0007]
目前，用于对玻璃陶瓷制品进行强化的技术包括：增加制品的壁厚(这意味着更重的重量)，采用离子交换工艺，或者采用回火工艺。这些中的每一种都具有缺点。仍然存在对用于消费者产品的轻量化的强化玻璃陶瓷制品的需求。


技术实现要素：

[0008]
本公开内容涉及局部强化的玻璃陶瓷制品。本文所讨论的玻璃陶瓷制品中的局部区域的强度可以通过操控玻璃陶瓷在这些区域中的晶体结构来进行控制。可以通过控制局部区域的陶瓷化循环来操控晶体结构。对陶瓷化循环进行控制实现了在局部区域中产生所需的晶体结构从而产生所需的性质。除了控制玻璃陶瓷制品的局部强度之外，可以通过对局部区域中的晶体结构进行操控来控制玻璃陶瓷制品上的局部区域的光学透明度。
[0009]
一些实施方式涉及包括由玻璃陶瓷材料形成的主体的玻璃陶瓷制品，所述主体具有第一玻璃陶瓷区域，其包括玻璃陶瓷材料的第一晶相和x mpa*m^1/2的断裂韧度，其中，玻璃陶瓷材料的第一晶相是光学透明的；以及所述主体具有第二玻璃陶瓷区域，其包括玻璃陶瓷材料的第二晶相和y mpa*m^1/2的断裂韧度，其中，玻璃陶瓷材料的第二晶相不是光学透明的，以及其中，y大于x。
[0010]
在一些实施方式中，根据前述段落的制品的第一晶相可以包括透锂长石和二硅酸锂。
[0011]
在一些实施方式中，根据任意前述段落的制品的第二晶相可以包括β-锂辉石、二硅酸锂和氧化锆。
[0012]
在一些实施方式中，根据任意前述段落的制品所包括的x的值可以是0.9mpa*m^1/2或更大。
[0013]
在一些实施方式中，根据任意前述段落的制品所包括的y的值可以是2mpa*m^1/2或更大。
[0014]
在一些实施方式中，根据任意前述段落的制品所包括的y的值可以至少是x的两倍那么大。
[0015]
在一些实施方式中，根据任意前述段落的制品可以包括具有第一平均晶粒尺寸的玻璃陶瓷材料的第一晶相和具有第二平均晶粒尺寸的玻璃陶瓷材料的第二晶相，所述第二平均晶粒尺寸大于所述第一平均晶粒尺寸。
[0016]
在一些实施方式中，根据任意前述段落的制品可以包括第二玻璃陶瓷区域，其具有通过在主体的内表面与外表面之间测量的所述第二玻璃陶瓷区域的厚度所限定的横截面区域，其中，通过所述横截面区域中的所述第二晶相所限定的区域的最大厚度等于所述横截面区域的最大厚度。在一些实施方式中，根据任意前述段落的制品可以包括第二玻璃陶瓷区域，其具有通过在主体的内表面与外表面之间测量的所述第二玻璃陶瓷区域的厚度所限定的横截面区域，其中，通过所述横截面区域中的所述第二晶相所限定的区域的最大厚度小于所述横截面区域的最大厚度。在一些实施方式中，根据任意前述段落的制品可以包括第二玻璃陶瓷区域，其具有通过在主体的内表面与外表面之间测量的所述第二玻璃陶瓷区域的厚度所限定的横截面区域，其中，所述横截面区域包括通过玻璃陶瓷材料的所述第一晶相所限定的第一区域和通过玻璃陶瓷材料的所述第二晶相所限定的第二区域。在一些实施方式中，所述第二区域是布置在所述第一区域的多个部分之间的中心区域。
[0017]
在一些实施方式中，根据任意前述段落的制品可以包括基本由玻璃陶瓷材料的所述第一晶相和玻璃陶瓷材料的所述第二晶相构成的主体。
[0018]
在一些实施方式中，根据任意前述段落的制品可以包括具有小于25重量％的玻璃陶瓷材料的无定形相的主体。
[0019]
在一些实施方式中，根据任意前述段落的制品可以包括具有被圆周侧壁限定的空心内部的主体，以及所述第二玻璃陶瓷区域限定了圆周侧壁的圆周体积。在一些实施方式中，制品可以包括至少两个分开的第二玻璃陶瓷区域，每个第二玻璃陶瓷区域限定了圆周侧壁的圆周体积。在一些实施方式中，在所述第二玻璃陶瓷区域之外，圆周侧壁可以被所述第一玻璃陶瓷区域所限定。在一些实施方式中，根据任意前述段落的制品可以包括主体，所述主体包含被顶表面、底表面和周界边缘所限定的板材，其中，所述第二玻璃陶瓷区域限定了周界边缘。在一些实施方式中，板材可以是用于电子显示器的覆盖基材。
[0020]
一些实施方式涉及玻璃陶瓷容器，其包括由玻璃陶瓷材料形成的主体以及具有由圆周侧壁、开放顶端和底端限定的空心内部，其中，圆周侧壁包括第一圆周玻璃陶瓷区域，所述第一圆周玻璃陶瓷区域包括玻璃陶瓷材料的第一晶相和x mpa*m^1/2的断裂韧度，其中，玻璃陶瓷材料的所述第一晶相是光学透明的；以及圆周侧壁包括第二圆周玻璃陶瓷区
域，所述第二圆周玻璃陶瓷区域包括玻璃陶瓷材料的第二晶相和y mpa*m^1/2的断裂韧度，其中，玻璃陶瓷材料的所述第二晶相不是光学透明的，以及其中，y大于x。
[0021]
在一些实施方式中，根据前述段落的玻璃陶瓷容器可以包括至少两个分开的第二圆周玻璃陶瓷区域。在一些实施方式中，所述第二圆周玻璃陶瓷区域中的一个限定了主体的开放顶端。在一些实施方式中，在所述第二圆周玻璃陶瓷区域之外，圆周侧壁被所述第一圆周玻璃陶瓷区域所限定。
[0022]
一些实施方式涉及玻璃陶瓷制品的制造方法，该方法包括：在第一陶瓷化循环中，以第一温度对包括玻璃陶瓷材料的整个玻璃陶瓷制品进行陶瓷化持续第一时长；以及在第二陶瓷化循环中，以第二温度对一部分的玻璃陶瓷制品进行陶瓷化持续第二时长；其中，所述第一陶瓷化循环形成具有第一断裂韧度的玻璃陶瓷材料的第一光学透明晶相，以及其中，所述第二陶瓷化循环形成具有第二韧度的玻璃陶瓷材料的第二非光学透明晶相，所述第二断裂韧度大于所述第一断裂韧度。
[0023]
在一些实施方式中，根据前述段落的方法的所述第二陶瓷化循环可以包括以如下工艺对玻璃陶瓷制品的所述部分进行选择性陶瓷化，所述工艺包括以下至少一种：激光陶瓷化、烧制抛光、直接接触加热以及热遮蔽。
[0024]
一些实施方式涉及通过前述这两个段落中的任一种的方法制造得到的玻璃陶瓷制品。
[0025]
一些实施方式涉及玻璃陶瓷容器，其包括由玻璃陶瓷材料形成的主体以及具有空心内部，所述空心内部由圆周侧壁、开放顶端和底端所限定，所述圆周侧壁绕着中心纵轴以轴对称的方式形成，其中，所述圆周侧壁包括被圆周侧壁的体积所限定的周界区域，所述周界区域包括玻璃陶瓷材料的第二晶相和y mpa*m^1/2的断裂韧度，其中，玻璃陶瓷材料的所述第二晶相不是光学透明的，以及圆周侧壁包括受压区域(contracted region)，所述受压区域由圆周侧壁相比于周界区域布置成更靠近中心轴的体积所限定且包括玻璃陶瓷材料的第一晶相和x mpa*m^1/2的断裂韧度，其中，玻璃陶瓷材料的所述第一晶相是光学透明的，以及其中，y大于x。
[0026]
在一些实施方式中，根据前述段落的玻璃陶瓷容器的周界区域可以包括布置成最远离中心纵轴的圆周侧壁的最周界区域(peripheral most region)。
[0027]
在一些实施方式中，根据前述这两个段落中的任一种的玻璃陶瓷容器的周界区域可以位于主体的肩部分。在一些实施方式中，周界区域可以是主体的肩部分的最周界区域。在一些实施方式中，根据前述这两个段落中的任一种的玻璃陶瓷容器的周界区域可以位于主体的底座部分。在一些实施方式中，周界区域可以是主体的底座部分的最周界区域。在一些实施方式中，根据前述这两个段落中的任一种的玻璃陶瓷容器的周界区域可以包括主体的开放顶端。在一些实施方式中，根据前述这两个段落中的任一种的玻璃陶瓷容器的周界区域可以包括主体的底端。
[0028]
在一些实施方式中，根据前述这三个段落中的任一个的玻璃陶瓷容器的受压区域可以是布置成最靠近中心纵轴的圆周侧壁的最小直径区域。在一些实施方式中，所述最小直径区域可以位于主体的腰部部分。
附图说明
[0029]
被结合入本文的附图形成说明书的一部分且阐述了本公开内容的实施方式。结合说明书，附图进一步起到解释所公开的实施方式的原理并使得相关领域技术人员能够执行和使用的作用。这些附图旨在是说明性的，而不是限制性的。虽然在这些实施方式的上下文中描述了本公开内容，但是应理解的是，并不旨在将本公开内容的范围限制为这些特定实施方式。在附图中，相同附图标记表示相同或功能相似元件。
[0030]
图1显示根据一些实施方式的玻璃陶瓷制品。
[0031]
图2显示根据一些实施方式的容器。
[0032]
图3显示根据一些实施方式的图2中的容器沿线a-a
’
截取的横截面图。
[0033]
图4显示根据一些实施方式的图2中的容器沿线a-a
’
截取的横截面图。
[0034]
图5a显示根据一些实施方式的制品。图5b显示根据一些实施方式的制品。
[0035]
图6a显示根据一些实施方式的碗。图6b显示根据一些实施方式的盆。
[0036]
图7a-7d显示根据各种实施方式的玻璃陶瓷制品的横截面。
[0037]
图8a-8d显示根据各种实施方式的玻璃陶瓷制品的横截面。
[0038]
图9a-9c显示根据一些实施方式的局部强化玻璃陶瓷制品的制造方法。
[0039]
图10是用于玻璃陶瓷材料的示例性陶瓷化循环图。
[0040]
图11显示根据一些实施方式的玻璃陶瓷容器的高应力区域。
[0041]
图12是根据一些实施方式的局部强化的玻璃陶瓷容器的一部分的照片。
[0042]
图13是根据一些实施方式的局部强化的玻璃陶瓷制品的照片。
[0043]
图14是以不同温度陶瓷化的玻璃陶瓷的威布尔图。
[0044]
图15a-15c显示根据各种实施方式的覆盖基材。
[0045]
图16显示根据一些实施方式的消费者产品。
具体实施方式
[0046]
本公开内容的以下例子是示意性的，而不是限制性的。通常根据各种条件和参数进行其它合适修饰和调节，这对本领域技术人员来说是显而易见的，属于本公开内容的精神和范围。
[0047]
消费者产品的玻璃陶瓷制品可以起到提供所需的透明度、保护消费者产品免受周围环境影响、防止在玻璃陶瓷中形成机械缺陷(例如，划痕或裂纹)和/或提供易清洁透明表面等作用。本文所描述的实施方式包括由无机材料制造的局部强化玻璃陶瓷制品(例如，容器)及其制造方法。局部强化的制品在一个或多个区域中具有增加的强度和断裂韧度，用于增加那些区域中的机械性能。具体来说，制品的一个或多个区域可以通过对所述区域(所述多个区域)的局部陶瓷化来进行局部强化。局部陶瓷化可以应用于未经陶瓷化的玻璃陶瓷制品或者应用于经过部分陶瓷化的玻璃陶瓷制品。局部陶瓷化可以是整个制品的初始陶瓷化(例如，第一陶瓷化循环)的补充。可以通过激光陶瓷化、烧制抛光、局部遮蔽的烘箱陶瓷化、或者直接接触(传导)加热(例如，通过热铁进行)来进行局部陶瓷化。
[0048]
在一些实施方式中，可以仅在制品的小区域上进行局部陶瓷化/强化。在一些实施方式中，可以仅在制品的大区域上进行局部陶瓷化/强化。在一些实施方式中，可以仅对使用过程中经受高应力的区域进行局部陶瓷化。例如，可以对在冲击事件过程中(例如，掉落
事件过程中)可能与地面发生接触的区域或者对由于热冲击或局部弯折倾向于具有过度应力的区域进行局部陶瓷化。通过利用局部陶瓷化，在高度陶瓷化的局部区域之外，制品可以维持制造该制品的玻璃陶瓷材料的整体透明度。这些高度陶瓷化区域可以是半透明的、非透明的或者不透明的。
[0049]
通过利用局部陶瓷化，维持了对于消费者产品而言所希望的透明玻璃陶瓷的其他属性(例如，对于食品和饮料容器的化学耐久性和化学惰性)。相比于由标准玻璃材料(例如，钠钙玻璃或硼硅酸盐玻璃)制造得到的制品，通过局部陶瓷化所赋予的局部的额外强度和断裂韧度使得制品具有优异的机械性能(例如，经受住更厉害的机械滥用情况，如掉落到硬表面或锋利表面上)。此外，相比于没有局部陶瓷化的同样的透明玻璃陶瓷制品，局部陶瓷化的玻璃陶瓷制品的机械表现可以更好。在一些实施方式中，通过局部陶瓷化所提供的额外的强度和断裂韧度可以使得制品更薄(例如，更薄的壁)，同时保留了与没有局部陶瓷化的标准玻璃材料或玻璃陶瓷材料制造的制品相同的机械性能。
[0050]
在经过处理以增加强度的区域之外，本文所讨论的局部陶瓷化保留了玻璃陶瓷制品的光学透明特性。还保留了用于制造制品的玻璃陶瓷材料的其他属性，例如化学惰性和可成形性。并且，在一些实施方式中，可以避免涂层或额外组分用于机械保护。相比于常规玻璃制品而言，本文所讨论的玻璃陶瓷制品可以具有改善的强度，这导致例如：在掉落事件或热冲击事件中增加的可靠性，以及对于裂纹形成、裂纹传播和碎片的抗性的改善。
[0051]
在一些实施方式中，局部陶瓷化可以应用于玻璃陶瓷制品的内侧表面和/或外侧表面。在一些实施方式中，局部陶瓷化可以应用于内侧表面、外侧表面以及位于内侧表面与外侧表面之间的制品的整个厚度(例如，贯穿制品的壁厚)。在一些实施方式中，局部陶瓷化所应用的材料体积的厚度可以小于制品的厚度(例如，小于制品的壁厚)。在一些实施方式中，局部陶瓷化可以应用于位于制品的内侧表面与外侧表面之间的材料体积(例如，在壁厚度中或者在制品的块体中)。在一些实施方式中，局部陶瓷化可以通过制品的区域/体积的陶瓷化产生应力梯度(例如，张力-压缩梯度)。在此类实施方式中，应力梯度可以帮助改善制品的机械性能。可以在一个或多个陶瓷化循环过程中，通过制造玻璃陶瓷制品的玻璃陶瓷材料的不同晶相的固有热膨胀系数差异来产生应力梯度。
[0052]
在一些实施方式中，可以以图案方式(例如，图案化的点和/或线)来应用局部陶瓷化从而限制裂纹沿着制品表面传播和/或传播通过制品厚度(例如，穿过制品的壁厚)。使用图案化的局部陶瓷化可以起到在不产生完全非透明或不透明区域的情况下增加强度和/或减少裂纹形成/传播的作用。
[0053]
除了提供所需的机械性质之外，局部陶瓷化可以为玻璃陶瓷制品提供所需的美学外观。可以应用局部陶瓷化在制品上产生所需的美学特征和/或功能特征。例如，局部陶瓷化可以产生非透明或者不透明的区域，用于遮盖或者隐藏消费者产品的某些组件不被看到(例如，电子显示器的某些组件)。在此类实施方式中，局部陶瓷化可以起到绕着显示器装置产生非透明或者不透明边界(例如，绕着手机上的显示屏的边界)，或者绕着容器上的窗口产生非透明或者不透明边界从而用户可以看到容器内含物。又例如，局部陶瓷化可以在容器上产生测量标记。例如，局部陶瓷化可以起到在饮料容器上或者量杯上产生体积刻度的作用。又例如，局部陶瓷化可以在制品上产生所需的图案或设计，例如：婴儿瓶上的卡通角色、图片和/或图案。又例如，局部陶瓷化可以在制品上产生标示，例如，制造商标示。由于局
部陶瓷化通过改变材料的晶体结构以光学方式使得玻璃陶瓷材料自身发生变化，所以此类美学特征和/或功能特征不会被洗掉或者随时间发生磨损。此外，无法在不明显破坏制品的情况下有目的性地去除掉此类美学特征和/或功能特征。
[0054]
本文所揭示的玻璃陶瓷制品可以被整合到另一制品中，例如具有显示屏的制品(或显示器制品)(例如，消费者电子产品，包括移动电话、平板、电脑、导航系统以及可穿戴装置(例如，手表)等)，建筑制品，运输制品(例如，车辆、火车、飞行器、航海器等)，电器制品，或者任意可以受益于部分透明性、耐划痕性、耐磨性或其组合的制品。
[0055]
在一些实施方式中，本文所讨论的玻璃陶瓷制品可以是用于食品和饮料工业或者药品和药物工业的容器。这些容器起到允许用户容易地看到容器内含物并且保护内含物免受污染等作用。这些容器通常经受严重的机械应力，例如：容器的使用和/或清洁过程中的热冲击或热循环以及当容器掉落时的冲击应力。在严重机械应力过程中抵抗失效(例如，破碎)结果的具有优异的机械性质的透明容器是更为耐用的。在一些情况下，此类容器的重量也是一个因素。可能频繁地运输这些容器，例如在移动过程中或者在实验室实验过程中。因此，可能希望展现出优异的机械性质的轻量化的透明容器。
[0056]
根据本公开内容的容器可以是婴儿瓶、个人饮用水瓶、药瓶、实验室容器等，但不限于此。通过用不造成有害化学物质(例如，内分泌干扰素)泄漏进入到容器内含物中的惰性、安全材料替换塑料，容器相比于塑料容器得到了改善。通过用可重复使用的玻璃陶瓷材料替换不可生物降解的塑料容器，还改善了环境影响。相比于玻璃容器(如上文所述，其自身相比于塑料容器具有改善)，通过提供改善的机械性能使得容器得到改善。容器的机械性能改善使得它们对于失效(例如，破碎)抗性得到改善，并且有助于制造表现与它们的玻璃对照品一样好的更薄且更轻的容器。
[0057]
在一些实施方式中，可以在不使用以下玻璃陶瓷材料的强化方法中的一种或多种的情况下实现本文所讨论的改善：离子交换工艺、回火工艺、或者层叠工艺。在一些实施方式中，可以在没有使用这三种强化方法中的任一种的情况下实现这些改善。消除对于这些方法中的一种或多种的需求可以降低制造成本并且消除与这些方法相关的缺点。
[0058]
离子交换工艺向制品的表面中注入较大的离子，产生压缩应力。使用这种强化方法的难点在于当制品的所有部分是均匀厚度时，其工作最好。由例如压制和吹塑模制方法制造的容器可能不具有良好的厚度均匀性。由此，离子交换产生的容器可能一些区域具有高的中心张力而一些具有低的中心张力。这会倾向于产生较为容易发生失效的局部区域。离子交换还会产生非常高的中心张力，这会提供具有延迟失效的驱动力(裂纹生长直到其足够深从而释放中心张力)。如果旨在将制品在粗糙环境中多次使用的话，延迟失效的可能性是一个问题。
[0059]
回火是对制品进行加热然后对表面进行猝冷的工艺，这在表面处产生压缩应力以及在玻璃壁的中间产生中性张力。将其用于容器的问题包括：a)其通常仅良好地作用于厚壁(3mm或更厚)，这使得容器相当重；b)由于需要对流流动使得从容器内部排出热空气，从容器的内表面释放热量可能具有挑战性；以及c)其对于容器存在一些设计上的限制。
[0060]
层叠是通过多层(例如，多层不同玻璃)来制造制品壁的工艺。例如，层叠的玻璃材料可以包括用于一个或多个包覆层的低的热膨胀系数(cte)玻璃和用于芯层的高cte玻璃。此类方案的挑战在于绕着整个制品(例如，具有封闭底部的容器)实现均匀的层厚度，而没
有将芯中的中心张力暴露出来。
[0061]
可以对多层玻璃管进行调节，使得具有对于目标应用所需要的属性。例如，在三层圆柱体物体上(例如，管上)，可以出于磨损和冲击破坏对靠外的包覆层进行调节，同时可以对靠内的组成层进行调节以增加耐久性。包覆层可以是相同或不同的玻璃。中间芯层的玻璃组成可以具有与包覆玻璃匹配的cte或者不匹配的cte从而具有更大的强度。cte失配越大，应力、中心张力和强度则越大。但是，如果存在高的cte失配的话，则暴露的中心芯会产生表面拉伸应力。在一些情况下，如果制品经受冲击的话，具有暴露的芯可能导致制品失效。
[0062]
在成形过程中，可以进行准备从而具有均匀的层叠体结构。例如，在容器中，取决于所使用的成形工艺，可以维持贯穿容器的壁和底部的均匀壁厚。所要考虑的两个大的区域是圆形玻璃并到一起的底部中心以及容器的开口(mouth)或唇缘。这两个区域容易在成形过程中形成暴露的芯。此类层叠玻璃的任意边缘具有开放的芯层。除非使用成形工艺或者成形后工艺来覆盖暴露芯，否则在高应力水平的边缘处的暴露芯会产生失效。消除了需要形成多层玻璃来实现所需的强度性质的成形工艺消除了会导致制品失效的暴露芯的可能性。
[0063]
在一些实施方式中，本文所述的玻璃陶瓷容器可以包括具有一致且高度受控厚度以及没有中心张力的壁，以及用于产生容器的工艺可以不产生任何类型的中心张力。去除中心张力降低了延迟失效或自发性失效的可能性。此外，一致的壁厚降低了与由于厚度的无意变化所产生的一些区域具有高中心张力而一些具有低中心张力相关的机械失效的可能性。根据本公开内容的容器使得裂纹更难以在容器中传播，这导致更好的机械性能和/或能够制造更薄的壁。
[0064]
在一些实施方式中，由展现出如下质量的玻璃陶瓷材料制造容器：(a)通常认为对于食品和饮料接触是安全的化学惰性材料；(b)相比于其他玻璃材料更高的断裂韧度，但是在任意其他方面无法与玻璃区分开来，其是透明的、惰性的、并且能够以相同的玻璃制造方法形成；以及(c)产生的容器相比于由标准玻璃材料(例如，钠钙和硼硅酸盐)制造的容器而言具有更好的机械性能和/或更薄的壁。在一些实施方式中，玻璃陶瓷材料可以符合欧洲药典8.4抗水解测试的3类水解稳定性。
[0065]
图1显示根据一些实施方式的玻璃陶瓷制品100。玻璃陶瓷制品包括由本文所述的玻璃陶瓷材料形成的主体110。制品100的主体110包括不同区域，用于向主体110的不同区域提供所需的且不同的特性。通过操控玻璃陶瓷主体110的晶体结构来控制主体的不同区域的不同特性。可以通过在主体110的不同区域中控制玻璃陶瓷材料的陶瓷化循环来获得这种晶体结构操控。
[0066]
主体110包括一个或多个第一玻璃陶瓷区域120，其包括形成主体110的玻璃陶瓷材料的第一晶相。形成主体110的玻璃陶瓷材料的第一晶相是光学透明的。在一些实施方式中，第一晶相可以包括透锂长石和二硅酸锂。
[0067]
主体110还包括一个或多个第二玻璃陶瓷区域130，其包括形成主体110的玻璃陶瓷材料的第二晶相。形成主体110的玻璃陶瓷材料的第二晶相不是光学透明的(例如，不透明的)。在一些实施方式中，所述第二晶相可以包括β-锂辉石、二硅酸锂和氧化锆。如本文所用，术语“第一”和“第二”没有暗含制品或主体的组成百分比。例如，“第一”不表示制品或主
体包含超过50％的某种晶相。相反地，“第一”晶相是在一个或多个陶瓷化循环过程中，玻璃陶瓷材料在“第二”晶相之前形成的晶相。
[0068]
如本文所用，“光学透明”表示穿过1.0mm厚的材料片，400nm至700nm波长范围内的平均透射率是70％或更大。在一些实施方式中，对于穿过1.0mm厚的材料片，在400nm至700nm波长范围内，光学透明材料可以具有75％或更大、80％或更大、85％或更大、或者90％或更大的平均透射率。通过测量400nm至700nm之间的所有波长的透射率，并对测量取平均值，来计算400nm至700nm波长范围内的平均透射率。在一些实施方式中，可以通过如下方式实现玻璃陶瓷的光学透明：产生的晶体小于光的“调查(interrogating)”波长的波长，以及使得玻璃陶瓷内的残留玻璃的折射率与第一晶相(透锂长石(1.51)和二硅酸锂(1.55))相匹配。
[0069]
在一些实施方式中，穿过1.0mm厚的材料片，玻璃陶瓷可能在400nm至700nm的波长范围上是半透明的。在一些实施方式中，对于厚度为1mm的玻璃陶瓷制品，对于约400nm至约700nm波长范围上的光，半透明玻璃陶瓷可以具有约20％至小于约75％的平均透射率。“不透明”表示没有在400nm至700nm波长范围内的光能够穿透1.0mm厚的材料片。在玻璃陶瓷是半透明或不透明的实施方式中，玻璃陶瓷可以具有白色颜色。
[0070]
在一些实施方式中，玻璃陶瓷中的晶粒的尺寸可能影响透明度、半透明度或不透明度。在一些实施方式中，光学透明的玻璃陶瓷的晶粒可以具有小于约100nm的最长维度。在一些实施方式中，半透明或不透明玻璃陶瓷的晶粒可以具有约100nm至约500nm的最长维度。在一些实施方式中，透明玻璃陶瓷的晶粒的长宽比可以是约2或更大。在一些实施方式中，半透明或不透明玻璃陶瓷的晶粒的长宽比可以是约2或更小。
[0071]
在一些实施方式中，主体110可以基本上由玻璃陶瓷材料的所述第一晶相和玻璃陶瓷材料的所述第二晶相构成。在一些实施方式中，主体110可以包含小于25重量％(重量百分比)的玻璃陶瓷材料的无定形相。如本文所用，玻璃陶瓷主体/制品的“无定形相”指的是在陶瓷化之后留下的“残留玻璃”相，即，主体/制品的未陶瓷化的并且因此被无序晶体结构所限定的重量％。在一些实施方式中，主体110可以包含小于20重量％、15重量％、或者10重量％的玻璃陶瓷材料的无定形相。可以通过x射线衍射测量玻璃陶瓷制品的无定形相的重量％。
[0072]
第一玻璃陶瓷区域120被具有晶相的连续体积的区域所限定，所述晶相完全或者几乎完全由玻璃陶瓷材料的第一晶相构成，例如至少90体积％、95体积％或者98体积％的第一晶相。第二玻璃陶瓷区域130被具有晶相的连续体积的区域所限定，所述晶相包括显著量的玻璃陶瓷材料的第二晶相，例如至少25体积％、33体积％、50体积％、67体积％或者75体积％的第二晶相。第一和第二玻璃陶瓷区域都可以包括残留玻璃，如本文所述。当确定区域120或130中的第一和第二晶相的体积百分比时，排除了此类残留玻璃。第二玻璃陶瓷区域130可以包括玻璃陶瓷材料的第一和第二晶相这两者，只要第二晶相限定了大部分的区域的连续体积即可。例如，第二玻璃陶瓷区域130可以是包括第一和第二晶相这两者的图案化区域。第二玻璃陶瓷区域130没有与第一玻璃陶瓷区域120重叠，或者没有包括第一玻璃陶瓷区域120。
[0073]
除了向主体110的不同区域提供不同的光学透明度之外，第一和第二玻璃陶瓷区域120/130为主体110的不同区域提供了不同的机械性质。第一玻璃陶瓷区域120可以具有
断裂韧度x mpa*m^1/2(mpa＝兆帕斯卡)。以及第二玻璃陶瓷区域130可以具有大于x的断裂韧度y mpa*m^1/2。在一些实施方式中，y可以至少是x的1.5倍那么大。在一些实施方式中，y可以至少是x的2倍那么大。在一些实施方式中，y可以至少是x的2.5倍那么大。除非另有说明，否则通过astm e1304-97“standard test methods for plane-strain(chevron-notch)fracture toughness of metallic materials(用于金属材料的平-直(人字形槽口)断裂韧度的标准测试方法)”来测量材料的断裂韧度。
[0074]
在一些实施方式中，第一玻璃陶瓷区域120可以具有0.9mpa*m^1/2或更大的断裂韧度。在一些实施方式中，第一玻璃陶瓷区域120可以具有如下断裂韧度：0.5mpa*m^1/2或更大、0.6mpa*m^1/2或更大、0.7mpa*m^1/2或更大、0.75mpa*m^1/2或更大、0.8mpa*m^1/2或更大、0.9mpa*m^1/2或更大、1mpa*m^1/2或更大、1.1mpa*m^1/2或更大、1.2mpa*m^1/2或更大、1.25mpa*m^1/2或更大、1.3mpa*m^1/2或更大、1.4mpa*m^1/2或更大、或者1.5mpa*m^1/2或更大。在一些实施方式中，第一玻璃陶瓷区域120可以具有0.5mpa*m^1/2至1.5mpa*m^1/2的断裂韧度，包括子范围。例如，第一玻璃陶瓷区域120可以具有如下断裂韧度：0.5、0.6、0.7、0.75、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.25、1.3、1.4、或者1.5mpa*m^1/2，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。
[0075]
在一些实施方式中，第二玻璃陶瓷区域130可以具有2mpa*m^1/2或更大的断裂韧度。在一些实施方式中，第二玻璃陶瓷区域130可以具有如下断裂韧度：1.5mpa*m^1/2或更大、1.6mpa*m^1/2或更大、1.7mpa*m^1/2或更大、1.75mpa*m^1/2或更大、1.8mpa*m^1/2或更大、1.9mpa*m^1/2或更大、2mpa*m^1/2或更大、2.1mpa*m^1/2或更大、2.2mpa*m^1/2或更大、2.25mpa*m^1/2或更大、2.3mpa*m^1/2或更大、2.4mpa*m^1/2或更大、或者2.5mpa*m^1/2或更大。在一些实施方式中，第二玻璃陶瓷区域130可以具有1.5mpa*m^1/2至2.5mpa*m^1/2的断裂韧度，包括子范围。例如，第二玻璃陶瓷区域130可以具有如下断裂韧度：1.5、1.6、1.7、1.75、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、或者2.5mpa*m^1/2，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。
[0076]
在一些实施方式中，玻璃陶瓷材料的第一晶相的平均晶粒尺寸可以不同于玻璃陶瓷材料的第二晶相的平均晶粒尺寸。在一些实施方式中，玻璃陶瓷材料的第一晶相可以具有平均晶粒尺寸，而玻璃陶瓷材料的第二晶相的平均晶粒尺寸可以大于所述第一晶相的平均晶粒尺寸。在一些实施方式中，第一晶相的平均晶粒尺寸可以在10纳米至100纳米范围内。在一些实施方式中，第二晶相的平均晶粒尺寸可以在100纳米至1000纳米范围内。通常来说，较大的平均晶粒尺寸会导致具有较高断裂韧度的玻璃陶瓷材料。除非另有说明，否则通过在扫描电子显微镜(sem)下观察玻璃陶瓷的微结构以及采用astm e112“standard test methods for determining average grain size(确定平均晶粒尺寸的标准测试方法)”来确定平均晶粒尺寸。在一些实施方式中，第一和第二晶相的不同的平均晶粒尺寸可以产生玻璃陶瓷制品所需的应力分布。
[0077]
在一些实施方式中，玻璃陶瓷材料的第一晶相的热膨胀系数可以不同于玻璃陶瓷材料的第二晶相的热膨胀系数。在一些实施方式中，玻璃陶瓷材料的第一晶相具有的热膨胀系数可以小于玻璃陶瓷材料的第二晶相的热膨胀系数。在一些实施方式中，第一晶相的热膨胀系数可以是10x10^-7/℃(摄氏度)至100x10^-7/℃的范围内。在一些实施方式中，第二晶相的热膨胀系数可以是10x10^-7/℃至100x10^-7/℃的范围内。
[0078]
在一些实施方式中，制品100可以包括至少两个分开的第一玻璃陶瓷区域120。在一些实施方式中，制品100可以包括至少两个分开的第二玻璃陶瓷区域130。在一些实施方式中，在第二玻璃陶瓷区域130之外，制品100可以被第一玻璃陶瓷区域120所限定。制品100可以包括任意数量的分开的第一玻璃陶瓷区域120和第二玻璃陶瓷区域130。
[0079]
可以通过在适当的温度下对制品100进行陶瓷化持续适当的时间来形成第一玻璃陶瓷区域120和/或第二玻璃陶瓷区域130。对区域120/130进行陶瓷化可以包括以下过程中的一个或多个：在烘箱中对流加热，激光陶瓷化，烧制抛光，直接接触(传导)加热，或者局部遮蔽的烘箱陶瓷化。在一些实施方式中，可以在激光陶瓷化过程中采用以100mm/s产生2瓦平均功率的uv激光来对玻璃陶瓷制品100的区域进行局部陶瓷化。在一些实施方式中，可以使用激光陶瓷化在玻璃陶瓷制品100的块体中(例如，如图7b、8b和8d所示，在侧壁中)形成第二玻璃陶瓷区域130。
[0080]
图2显示根据一些实施方式的玻璃陶瓷容器200。玻璃陶瓷容器200包括主体201，其具有顶端202、底端204和圆周侧壁208。顶端202和/或底端204可以是开放端，可以用例如封盖或者盖子对其进行可去除的覆盖和/或密封。在一些实施方式中，顶端202或底端204可以是封闭端。顶端202、底端204和圆周侧壁208一起限定了主体201的空心内部206。在操作中，空心内部206装纳了容器200的内含物(例如，流体)。如本文所用，术语“圆周”不仅仅适用于圆形或圆柱形横向横截面形状，并且还适用于任何横向横截面形状。
[0081]
在一些实施方式中，空心内部206可以具有约280毫升(ml)的内部体积。在一些实施方式中，空心内部206可以具有250ml至350ml的内部体积。在一些实施方式中，空心内部206可以具有400ml至1000ml的内部体积。在一些实施方式中，对于空心内部206每280ml的内部体积，主体201可以具有150克或更轻的重量。在一些实施方式中，对于内部体积为280ml+/-30％的主体201，主体201的重量可以是150克或更轻。
[0082]
此外，如图2所示，容器200包括管口和颈部分230、中间部分232、和底座部分234。底座部分234与主体201的底端204相邻且包括主体201的底端204。底座部分234还包括容器200的足部235。管口和颈部分230包括主体201的顶端202。在一些实施方式中，管口和颈部分230可以包括容器200的肩部分231。中间部分232布置在底座部分234与管口和颈部分230之间。在一些实施方式中，中间部分232可以包括腰部分233，其直径小于容器200的其他部分。部分230、232和234并不旨在对容器200的精确区域划分界线。相反地，部分230、232和234旨在表示提供了参考框架的容器200的大致区域。在一些实施方式中，管口和颈部分230可以包括螺纹220，用于将封盖或盖子与主体201的密封顶端202相连接。在此类实施方式中，螺纹220可以位于管口和颈部分230的管口部分上。在一些实施方式中，部分230可以不包括颈部分，因而可以被称作管口部分或者开放端部分。
[0083]
圆周侧壁208具有：外表面210、内表面212以及在外表面210与内表面212之间测得的壁厚214。在一些实施方式中，外表面210可以限定了玻璃陶瓷容器200的全部最外表面或者至少一部分的最外表面(即，容器200与周围接触的表面)。在一些实施方式中，内表面212可以限定了玻璃陶瓷容器200的全部最内表面或者至少一部分的最内表面(即，容器200与容器200的内含物接触的表面)。
[0084]
在一些实施方式中，玻璃陶瓷容器200和/或主体201可以具有绕着从主体201的顶端202延伸到主体201的底端204的中心垂直轴240的径向对称性。中心垂直轴240可以是沿
着顶端202与底端204之间的主体201的重力中心的虚线。
[0085]
空心内部206具有：从主体201的顶端202到底端204测得的高度，以及沿着主体201的高度由圆周侧壁208的内直径所限定的平均直径。在一些实施方式中，主体201的高度可以大于主体201的平均直径。在一些实施方式中，主体201的高度可以小于主体201的平均直径。在一些实施方式中，主体201的高度可以近似等于主体201的平均直径。
[0086]
在一些实施方式中，主体201可以具有均匀的壁厚214。图3显示根据一些实施方式具有均匀壁厚214的主体201。在具有均匀壁厚214的实施方式中，圆周侧壁208的最大厚度与最小厚度之差可以是0.20mm或更小、0.15mm或更小、0.10mm或更小、或者0.05mm或更小。
[0087]
具有均匀壁厚的容器可以增加对于制造具有所需机械特性和光学特性的容器的便捷性和可重复性。均匀壁厚可以降低由于圆周侧壁208的壁厚变化所导致的机械或光学缺陷的可能性。例如，无论是故意还是无意的，壁厚度的变化可能与有利于裂纹形成和生长的应力集中相关。又例如，无论是故意还是无意的，壁厚度的变化可能导致不合乎希望的光学性质，例如光学变形或者美学上令人厌恶的特征。
[0088]
在一些实施方式中，主体201可以具有不均匀的壁厚214。在此类实施方式中，主体的壁厚214可以经过调节以在降低容器200的重量的同时维持容器强度。在一些实施方式中，当容器掉落时圆周侧壁208经受最高应力水平(例如，由于容器200接触表面的冲击作用力所赋予的应力)的面积/区域中的壁厚214可以相对于圆周侧壁208的其他面积/区域具有局部增加的厚度。
[0089]
在一些实施方式中，中间部分232的平均壁厚可以小于底座部分234和/或管口和颈部分230的平均壁厚。在一些实施方式中，中间部分232的平均壁厚可以是2mm至1.2mm。在一些实施方式中，中间部分232的平均壁厚可以是1.8mm至1.2mm。在一些实施方式中，中间部分232的平均壁厚可以是1.6mm至1.2mm。在一些实施方式中，中间部分232的平均壁厚可以是1.4mm至1.2mm。在一些实施方式中，底座部分234和/或管口和颈部分230的平均壁厚可以是3mm至1.5mm。在一些实施方式中，底座部分234和/或管口和颈部分230的平均壁厚可以是2.5mm至1.5mm。在一些实施方式中，底座部分234和/或管口和颈部分230的平均壁厚可以是2.1mm至1.5mm。在一些实施方式中，内部体积为250ml至350ml的容器(例如，280ml的婴儿瓶)可以具有此类平均厚度的侧壁。
[0090]
在一些实施方式中，中间部分232的平均壁厚可以大于底座部分234和/或管口和颈部分230的平均壁厚。在一些实施方式中，底座部分234和/或管口和颈部分230的平均壁厚可以是2mm至1.2mm。在一些实施方式中，底座部分234和/或管口和颈部分230的平均壁厚可以是1.8mm至1.2mm。在一些实施方式中，底座部分234和/或管口和颈部分230的平均壁厚可以是1.6mm至1.2mm。在一些实施方式中，底座部分234和/或管口和颈部分230的平均壁厚可以是1.4mm至1.2mm。在一些实施方式中，中间部分232的平均壁厚可以是3mm至1.5mm。在一些实施方式中，中间部分232的平均壁厚可以是2.5mm至1.5mm。在一些实施方式中，中间部分232的平均壁厚可以是2.1mm至1.5mm。在一些实施方式中，内部体积为200ml至350ml的容器(例如，280ml的婴儿瓶)可以具有此类平均厚度的侧壁。图4显示根据一些实施方式具有非均匀壁厚214的主体201。
[0091]
例如，如图2-4所示，主体201的圆周侧壁208可以包括一个或多个第一圆周玻璃陶瓷区域250以及一个或多个第二圆周玻璃陶瓷区域260。第一和第二圆周玻璃陶瓷区域250
和260具有本文关于第一和第二玻璃陶瓷区域120和130所描述的晶相和特性。第一圆周玻璃陶瓷区域250由具有连续圆周体积的区域所限定，所述连续圆周体积包括晶相，所述晶相完全是或者几乎完全是玻璃陶瓷材料的第一晶相。圆周第二玻璃陶瓷区域260由具有连续圆周体积的区域所限定，所述连续圆周体积包括晶相，所述晶相包含显著量的玻璃陶瓷材料的第二晶相。可以通过对被上高度和下高度所限定的区域内的圆周侧壁208的横截面面积进行积分，来测量圆周侧壁208的特定圆周区域的体积。
[0092]
圆周体积是绕着容器的中心轴(例如，中心轴250)径向布置的体积。在一些实施方式中，圆周体积可以是完整地绕着中心轴布置的体积(例如，以360
°
绕着中心轴延伸的体积)。在一些实施方式中，圆周体积可以是部分地绕着中心轴布置，例如以45
°
、90
°
、135
°
、180
°
、225
°
、270
°
、或315
°
绕着中心轴。除非另有说明，否则圆周体积可以是以至少45
°
径向绕着中心轴延伸的连续体积。在一些实施方式中，圆周体积可以具有由圆周侧壁的厚度所限定的厚度尺度，从所述圆周侧壁的厚度计算所述圆周体积。在一些实施方式中，圆周体积可以具有由厚度所限定的厚度尺度，所述厚度小于对所述圆周体积进行计算的圆周侧壁的厚度。例如，圆周体积可以由圆周侧壁的靠外圆周部分(例如，靠外的那一半圆周)或者可以由圆周侧壁的靠内部分(例如，靠内的那一半圆周)所限定。
[0093]
在一些实施方式中，第一玻璃陶瓷区域250可以是圆周侧壁208的受压区域218。圆周侧壁208的受压区域218会由圆周侧壁208的如下体积所限定，该体积布置成相比于圆周侧壁208的至少一个周界区域216的体积更靠近容器200的中心垂直轴240。在一些实施方式中，受压区域218可以是布置在圆周侧壁208的较大直径部分之间的区域。圆周侧壁208的受压区域218可以是侧壁208的如下体积，其限定了布置成最靠近容器200的中心垂直轴240的主体201的最小直径部分或多个最小直径部分。例如，在一些实施方式中，主体201的最小直径部分可以位于主体201的腰部分233中。受压区域218的位置会取决于主体201的形状。
[0094]
在一些实施方式中，第二玻璃陶瓷区域260可以是圆周侧壁208的周界区域216。圆周侧壁208的周界区域216可以是侧壁208的如下体积，其限定了主体201的最大直径部分或者多个最大直径部分，例如主体201的肩部分231或者主体201的足部235。
[0095]
在一些实施方式中，圆周侧壁208的周界区域216可以包括布置成最远离主体201的中心垂直轴240的圆周侧壁208的最周界区域。在一些实施方式中，周界区域216可以位于主体201的肩部分231中。在一些实施方式中，周界区域可以是主体201的肩部分231的最周界区域。在一些实施方式中，周界区域216可以位于主体201的底座部分234中。在一些实施方式中，周界区域216可以是容器200的底座部分234的最周界区域。在一些实施方式中，周界区域216可以包括容器200的顶端202。在此类实施方式中，周界区域216可以限定圆周侧壁208限定了容器200的开放顶端202的部分。在一些实施方式中，周界区域216可以包括容器200的底端204。
[0096]
如图11所示并参考图11的解释，主体/容器的周界区域可能在使用过程中经受最大量的机械应力。由此，对这些区域进行调节以包含如本文所述的第二晶相可以改善主体/容器的机械性能。换言之，使得主体/容器的周界区域整个或者部分包含如本文所述的第二玻璃陶瓷区域可以改善主体/容器的机械性能。
[0097]
在一些实施方式中，主体201可以包括至少两个分开的圆周第二玻璃陶瓷区域260。在一些实施方式中，在圆周第二玻璃陶瓷区域260之外，圆周侧壁208可以被第一圆周
玻璃陶瓷区域250所限定。在一些实施方式中，第二圆周玻璃陶瓷区域260可以限定主体201的开放顶端202。可以基于具体容器的应力分析(例如，关于图11所讨论的应力分析)来调节第一玻璃陶瓷区域250和第二玻璃陶瓷区域260的数量、体积和位置。此外，在一些实施方式中，圆周侧壁208的厚度214可能影响第一玻璃陶瓷区域250和第二玻璃陶瓷区域260的数量、体积和位置。例如，在主体201的所有部分或者一个或多个部分中具有较薄壁厚的圆周侧壁208可以包含更多和/或更大的第二玻璃陶瓷区域260以实现所需的机械性能。
[0098]
在一些实施方式中，根据本公开内容的容器包括的圆周侧壁包含1mm(毫米)至2.5mm的平均壁厚。在一些实施方式中，平均壁厚可以是1mm至2mm的范围。在一些实施方式中，平均壁厚可以是1mm至1.8mm的范围。在一些实施方式中，平均壁厚可以是1mm至1.5mm的范围。在一些实施方式中，平均壁厚可以约为1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm，或者这些中的任意两个值作为端点的任意范围内。在一些实施方式中，内部体积为200ml至350ml的容器(例如，200ml至350ml的婴儿瓶)可以具有此类平均厚度的侧壁。
[0099]
如本文所用，“平均壁厚”表示在壁的外表面积上的壁的厚度积分除以壁的外表面积。在计算平均壁厚时，没有包含形成在壁的外表面或内表面上的表面特征(例如，附连机制(例如，形成在壁上的螺纹)或把手)。在容器绕着从容器顶端到容器底端延伸的中心垂直轴具有径向对称性的实施方式中，平均壁厚可以定义为：在延伸穿过中心垂直轴且从容器的顶端到容器的底端将容器一分为二的垂直平面上测得的壁的厚度曲线的平均壁厚。在此类实施方式中，可以通过沿着垂直平面切割容器并对厚度曲线的厚度取平均值来测量平均壁厚。除非另有说明，否则以垂直于壁的外表面的方向测量壁厚。
[0100]
可以通过以下两种方法中的任一种测量平均壁厚。(1)磁力球测量方法。在这个方法中，通过测量参考球到传感器尖端的距离来确定厚度。磁体吸住参考球，所述参考球将其保持在精确地位于探针尖端上方。并且构建在探针内的霍尔效应传感器测量了探针尖端与参考球之间的距离。奥林巴斯公司(olympus corporation)制造的magna-mike 8500是用于对本文所讨论的容器的平均壁厚进行磁力球测量的示例性探针。当通过磁力球测量方法时，可以使用如下公式来表达平均壁厚：
[0101][0102]
式中，t＝平均壁厚，t＝厚度，a＝容器体的外表面积。对于绕着容器的中心轴缺乏径向对称性的容器而言，磁力测量方法是优选方法；但是，其也可以用于测量绕着中心轴具有径向对称性的容器的平均壁厚。
[0103]
(2)沿着垂直平面切割容器，所述垂直平面延伸穿过中心垂直轴并且从容器的顶端到容器的底端将容器一分为二；以及对垂直平面上的容器壁的厚度取平均值。可以将容器沿着垂直平面的横截面形状称作“厚度曲线”。在这个方法中，以适当数量的代表性点测量容器的厚度曲线的厚度，以及对这些厚度值取平均值来确定容器的平均壁厚。在优选方法中，合适的厚度测量数量是20或更多。当测量该平均厚度时，测量点优选沿着厚度曲线从曲线的一端到另一端等距分布。这个方法对于绕着容器的中心轴具有径向对称性的容器是优选的。在方法(1)和(2)这两个方法中，在计算平均壁厚时，没有包含形成在壁的外表面或内表面上的表面特征(例如，附连机制(例如，形成在壁上的螺纹)、把手、或者其他抓取特征
(例如，凸起或凹陷))。
[0104]
具有如本文所述的值或范围的平均壁厚可以通过减少制造具有合适机械特性的容器所需的材料体积从而有助于制造轻量化的容器。此外，此类平均壁厚或范围可以通过减少光为了移动穿过容器壁所必须移动穿过的材料厚度从而有助于制造具有透明部分的容器。
[0105]
在一些实施方式中，根据本公开内容的玻璃陶瓷制品(例如，容器)包括的主体是单个单体式玻璃陶瓷材料片。如本文所用，“单个单体式
……
片”表示制品在其体积上具有大致一致的组成。不认为通过层叠一种或多种材料或者通过将不同部件机械附连在一起的制品是单个单体式片。换言之，单个单体式片的玻璃陶瓷材料体不是使用层叠工艺和/或机械附连工艺制造得到的。在此类实施方式中，单个单体式的玻璃陶瓷材料片可以限定玻璃陶瓷容器的最外表面(即，与周围环境接触的容器表面)以及玻璃陶瓷容器的最内表面(即，与容器内含物接触的容器表面)。单个单体式片可以是采用例如压制工艺、吹塑工艺或者模制工艺形成的单个完整形成的片。
[0106]
在一些实施方式中，根据本公开内容的制品(例如，容器)可以包括基本由本文所述的玻璃陶瓷材料构成的主体。在一些实施方式中，根据本公开内容的制品(例如，容器)可以包括由本文所述的玻璃陶瓷材料构成的主体。
[0107]
图5a和5b显示根据一些实施方式的玻璃陶瓷制品500和550。玻璃陶瓷制品500和550可以是用于对整个或者部分消费者产品进行保护的玻璃陶瓷板。在一些实施方式中，制品500和550可以是用于电子显示器(例如，发光二极管(led)显示器或者有机发光二极管(oled)显示器)的覆盖基材。在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品500和550可以是未经强化的玻璃陶瓷制品，例如没有经受离子交换工艺或热回火工艺的玻璃陶瓷制品。
[0108]
制品500和500包括顶表面502、底表面504和周界边缘506。制品500/550可以具有从顶表面502到底表面504测得的范围为200微米(微米)至1微米的厚度505，包括子范围。例如，制品500和550可以具有如下厚度505：200微米、150微米、125微米、100微米、90微米、80微米、75微米、70微米、60微米、50微米、40微米、30微米、20微米、10微米、1微米，或者在这些值中的任意两个作为端点的范围内。
[0109]
在一些实施方式中，制品500和550可以具有125微米至10微米的厚度505，例如：125微米至20微米，或者125微米至30微米，或者125微米至40微米，或者125微米至50微米，或者125微米至60微米，或者125微米至70微米，或者125微米至75微米，或者125微米至80微米，或者125微米至90微米，或者125微米至100微米。在一些实施方式中，制品500和550可以具有125微米至15微米的厚度505，例如：120微米至15微米，或者110微米至15微米，或者100微米至15微米，或者90微米至15微米，或者80微米至15微米，或者70微米至15微米，或者60微米至15微米，或者50微米至15微米，或者40微米至15微米，或者30微米至15微米。在一些实施方式中，制品500和500的厚度505可以是这个段落中所述的任意两个值作为端点的范围。
[0110]
在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品500和550可以是超薄玻璃陶瓷制品。如本文所用，术语“超薄玻璃陶瓷制品”表示玻璃陶瓷制品的厚度范围是75微米至1微米。在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品500和550可以是挠性玻璃陶瓷制品。如本文所用，挠性玻璃陶瓷制品是其自身的弯曲半径小于或等于10毫米(mm)的制品。在约25℃和约50％相对湿度下，当保
持在“x”半径持续至少60分钟，如果其抵挡住了失效，那么玻璃陶瓷制品实现了弯曲半径“x”。
[0111]
制品500和550包括一个或多个第一玻璃陶瓷区域510以及一个或多个第二玻璃陶瓷区域520。第一和第二玻璃陶瓷区域510和520具有本文关于第一和第二玻璃陶瓷区域120和130所描述的晶相和特性。
[0112]
在一些实施方式中，第二玻璃陶瓷区域520可以限定制品500和550的周界边缘506。在一些实施方式中，第二玻璃陶瓷区域520可以限定制品500和550的周界区域508。在此类实施方式中，第二玻璃陶瓷区域520可以为制品500和550的周界边缘506和/或周界区域508提供增加的断裂韧度和降低的光学透明度。在一些实施方式中，第二玻璃陶瓷区域520可以具有从周界边缘506朝向制品500和550的几何中心测得的宽度522，其范围是1mm(毫米)至20mm，包括子范围。例如，第二玻璃陶瓷区域520可以具有如下宽度：1mm、2.5mm、5mm、7.5mm、10mm、12.5mm、15mm、17.5mm、20mm，或者这些值中的任意两个作为端点的任意范围内。
[0113]
在一些实施方式中，第二玻璃陶瓷区域520可以具有恒定宽度522。例如，如图5a所示，第二玻璃陶瓷区域520具有绕着制品500的周界边缘506的恒定宽度522。在一些实施方式中，第二玻璃陶瓷区域520的宽度522可以发生变化。在此类实施方式中，增加的宽度522的区域可以为周界区域508的具体部分提供额外的断裂韧度和降低的光学透明度。
[0114]
如图5b所示的玻璃陶瓷制品550包括示例性的第二玻璃陶瓷区域520，其具有角部分554，所述角部分554相比于直部分556具有增加的宽度522。制品(例如，覆盖基材)的角部分554特别容易受到使用过程中的机械应力(例如，掉落事件过程中的机械应力)的影响。增加角部分554中的第二玻璃陶瓷区域520的宽度522可以帮助减少角部分554中的裂纹形成和传播。在一些实施方式中，制品500或者制品550可以包括仅位于周界区域508的某些部分(例如，仅位于角部分554)的第二玻璃陶瓷区域520。
[0115]
在一些实施方式中，第二玻璃陶瓷区域520可以起到掩蔽用于消费者产品的玻璃陶瓷制品500和550的某些区域的作用，例如，产生显示屏的边界，或者在视觉上区分玻璃陶瓷制品500和550的不同光学透明度的区域(例如，被第一玻璃陶瓷区域510所限定的区域)。在一些实施方式中，第二玻璃陶瓷区域520可以赋予玻璃陶瓷制品500和550所需的图案、功能标记和/或标示。
[0116]
图6a显示根据一些实施方式的玻璃陶瓷容器600。玻璃陶瓷容器600包括碗形状的主体601，其具有顶端602、底端604和圆周侧壁608。主体601限定了用于接收容器600的内含物的空心内部606。
[0117]
类似于主体201，容器600的主体601可以包括一个或多个第一玻璃陶瓷区域以及一个或多个第二玻璃陶瓷区域。例如，主体601的顶端602可以限定为第二玻璃陶瓷区域，为在使用过程中可能经受高应力的顶端602提供增加的断裂韧度。又例如，主体601的一部分底端604可以限定为第二玻璃陶瓷区域，为在使用过程中可能经受高冲击应力(例如，由于将容器600放在灶台上所导致的冲击应力)的底端604提供增加的断裂韧度。
[0118]
图6b显示根据一些实施方式的玻璃陶瓷容器650。玻璃陶瓷容器650包括盆形状的主体651，其具有顶端652、底端654和圆周侧壁658。主体651限定了用于接收容器650的内含物的空心内部656。
[0119]
同样类似于主体201，容器650的主体651可以包括一个或多个第一玻璃陶瓷区域以及一个或多个第二玻璃陶瓷区域。例如，主体651的一部分底端654可以限定为第二玻璃陶瓷区域，为在使用过程中可能经受高冲击应力(例如，由于将容器654放在灶台上所导致的冲击应力)的底端654提供增加的断裂韧度。又例如，主体651除底端654之外的部分可以限定为第一玻璃陶瓷区域，实现在使用过程中容易地观察容器600的内含物。
[0120]
图7a-7d显示根据各种实施方式的第二玻璃陶瓷区域的各种横截面700、720、740和760。横截面700、720、740和760分别显示沿图2a和5a中的代表线b-b
’
和c-c
’
截取的横截面区域。因此，出于参考目的，横截面的左手表示容器200的外表面210和制品500的顶表面502，而横截面的右手侧表示容器200的内表面212和制品500的底表面504。此外，出于示意性目的，横截面显示为矩形。但是，玻璃陶瓷制品的横截面的形状会取决于玻璃陶瓷制品的形状。虽然显示的横截面700、720、740和760截取自容器200和制品500，但是本文所述的任意玻璃陶瓷制品可以具有对于横截面700、720、740和760所描述的横截面区域。
[0121]
可以采用如下陶瓷化工艺形成横截面700、720、740和760的第二晶相区域，包括：激光陶瓷化、烧制抛光、直接接触(传导)加热、或者局部遮蔽的烘箱陶瓷化。具体来说，对于横截面720，可以使用激光陶瓷化工艺来形成限定了横截面720的中心区域的第二晶相区域。在一些实施方式中，可以对所使用的陶瓷化工艺的类型进行选择从而为制品提供所需的外表面和/或内表面粗糙度。可以使用激光陶瓷化来形成较粗糙表面，而烧制抛光、直接接触(传导)加热、或者局部遮蔽的烘箱陶瓷化可以用于形成较光滑表面。
[0122]
横截面700显示被玻璃陶瓷材料的第二晶相所限定的第二晶相区域706。因为第二晶相区域706限定了整个横截面700，所以第二晶相区域706的最大厚度708等于横截面700的最大厚度。换言之，第二晶相区域706限定了在制品的相对表面之间的制品的整个厚度(例如，贯穿制品的壁厚)。在一些实施方式中，第二晶相区域706可以是图案化区域，例如，类似于关于图8a和8c所讨论的图案化区域。
[0123]
横截面720显示了由玻璃陶瓷材料的第二晶相所限定的第二晶相区域726，并且最大厚度728小于横截面720的最大厚度。横截面的余下区域被第一晶相区域722所占据。具体来说，第二晶相区域726限定了位于具有最大厚度724i的内部第一晶相区域722i与具有最大厚度724e的外部第一晶相区域722e之间的横截面720的中心区域。在一些实施方式中，厚度724i可以等于厚度724e。在一些实施方式中，厚度724i可以不同于厚度724e。
[0124]
在一些实施方式中，第二晶相区域726可以具有1微米至1mm的最大厚度728，包括子范围。例如，厚度728可以是：1微米、50微米、100微米、200微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、或者1mm，或者在这些值中的任意两个作为端点的范围内。在一些实施方式中，第二晶相区域726可以具有最大厚度728，其至少是横截面720的最大厚度的10％。在一些实施方式中，第二晶相区域726可以具有最大厚度728，其是在横截面720的最大厚度的10％至90％的范围内，包括子范围。例如，厚度728可以是横截面720的最大厚度的25％、30％、33％、40％、50％、60％、67％、70％、75％、80％、或者90％，或者在这些值中的任意两个作为端点的范围内。在一些实施方式中，第二晶相区域726可以是图案化区域，例如，类似于关于图8b和8d所讨论的图案化区域。在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品在横截面中可以包括多个第二晶相区域726。例如，在此类实施方式中，玻璃陶瓷制品可以包括层状的第二晶相区域726和第一晶相区域722。
[0125]
横截面740显示了由玻璃陶瓷材料的第二晶相所限定的第二晶相区域746，并且最大厚度748小于横截面740的最大厚度。横截面740的余下部分被具有厚度744的第一晶相区域724所占据。在横截面740中，第二晶相区域746限定了横截面740的外表面。横截面760显示了由玻璃陶瓷材料的第二晶相所限定的第二晶相区域766，并且最大厚度768小于横截面760的最大厚度。横截面760的余下部分被具有厚度764的第一晶相区域762所占据。在横截面760中，第二晶相区域766限定了横截面760的内表面。厚度748和768的值可以与关于厚度728所描述的值相同。在一些实施方式中，第二晶相区域746和766可以是图案化区域，例如，类似于关于图8b和8d所讨论的图案化区域。
[0126]
图8a-8d显示根据各种实施方式的图案化的第二玻璃陶瓷区域的各种横截面800、820、840和860。如示例性横截面800、820、840和860所示，图案化的第二玻璃陶瓷区域的横截面区域包括了与第一晶相区域互混的第二晶相区域。在一些实施方式中，图案化的第二玻璃陶瓷区域的图案可以是有序和/或重复图案。在一些实施方式中，图案化的第二玻璃陶瓷区域的图案可以是无序和/或非重复图案。在一些实施方式中，图案化的第二玻璃陶瓷区域的图案可以是在该图案内具有变化的第二晶相区域密度的梯度图案。例如，在一些实施方式中，在靠近制品的外表面，梯度图案可以具有增加的第二晶相区域密度，或者反之亦可。换言之，当从制品的外表面向制品的内表面移动穿过制品的壁厚时，第二晶相区域的密度可以增加，或者反之亦可。
[0127]
类似于横截面700、720、740和760，横截面800、820、840和860分别是沿图2a和5a中的代表线b-b
’
和c-c
’
截取的横截面。因此，出于参考目的，横截面的左手侧表示容器200的外表面210和制品500的顶表面502，而横截面的右手侧表示容器200的内表面212和制品500的底表面504。此外，出于示意性目的，横截面显示为矩形。但是，玻璃陶瓷制品的横截面的形状会取决于玻璃陶瓷制品的形状。虽然显示的横截面800、820、840和860截取自容器200和制品500，但是本文所述的任意玻璃陶瓷制品可以具有对于横截面800、820、840和860所描述的横截面区域。
[0128]
可以采用激光陶瓷化形成横截面800、820、840和860的图案化的第二晶相区域。具体来说，可以通过将激光聚焦到玻璃陶瓷制品的表面上和/或玻璃陶瓷制品内的特定区域上对玻璃陶瓷材料进行局部加热和陶瓷化从而赋予特定图案，来形成图案化的区域。虽然图8a-8d显示包括矩形和圆形的图案，但是可以采用激光陶瓷化形成任意合适的图案。
[0129]
横截面800显示图案化的第二晶相区域，其包括与第一晶相802互混的被玻璃陶瓷材料的第二晶相限定的第二晶相区域806。因为第二晶相区域806在整个横截面800上延伸，所以第二晶相区域806的最大厚度808等于横截面800的最大厚度。换言之，第二晶相区域806在制品的相对表面之间的制品的整个厚度上延伸(例如，贯穿制品的壁厚)。
[0130]
横截面820显示图案化的第二晶相区域，其包括：被玻璃陶瓷材料的第一晶相所限定的第一晶相区域822，以及与第一晶相互混的被玻璃陶瓷材料的第二晶相限定的第二晶相区域826。图案化的第二晶相区域的最大厚度828小于横截面820的最大厚度。具体来说，图案化的第二晶相区域位于布置在第二晶相区域826的内侧和外侧上的第一晶相区域822之间的横截面820的中心区域中。第二晶相区域826的最大厚度828的值可以等于对于厚度728所描述的值。
[0131]
横截面840显示图案化的第二晶相区域，其包括与第一晶相842互混的被玻璃陶瓷
材料的第二晶相限定的第二晶相区域846。因为第二晶相区域848布置在整个横截面840上，所以第二晶相区域846的最大厚度848等于横截面840的最大厚度。换言之，第二晶相区域846布置在制品的相对表面之间的制品的整个厚度上(例如，贯穿制品的壁厚)。
[0132]
横截面860显示图案化的第二晶相区域，其包括：被玻璃陶瓷材料的第一晶相所限定的第一晶相区域862，以及与第一晶相互混的被玻璃陶瓷材料的第二晶相限定的第二晶相区域866。图案化的第二晶相区域包括的最大厚度868小于横截面860的最大厚度。具体来说，图案化的第二晶相区域限定了布置在第二晶相区域866的内侧和外侧上的第一晶相区域862之间的横截面860的中心区域中。第二晶相区域868的最大厚度866的值可以等于对于厚度728所描述的值。
[0133]
图9a-9c显示根据一些实施方式的玻璃陶瓷制品900的制造方法。玻璃陶瓷制品900可以是本文所述的任何玻璃陶瓷制品(例如，如本文所讨论的容器或者覆盖基材)。在一些实施方式中，如图9a所示，包含玻璃陶瓷材料的整个未陶瓷化的制品960可以在第一温度下在第一陶瓷化循环中进行陶瓷化持续第一时长。在第一陶瓷化循环过程中，可以向整个制品960施加热量950以形成玻璃陶瓷材料的第一晶相。可以通过例如将制品960放置在对流烘箱中或者通过直接接触(传导)加热向制品960均匀地施加热量950。作为结果，制品960转变为包含第一晶相的玻璃陶瓷制品970，如图9b所示。
[0134]
然后，在一些实施方式中，在进行了第一陶瓷化循环之后，可以在第二温度下在第二陶瓷化循环中对玻璃陶瓷制品970的某些部分进行局部陶瓷化持续第二时长。在第二陶瓷化循环过程中，可以向制品970的特定区域施加热量950以形成第二晶相。作为结果，玻璃陶瓷制品970转化为玻璃陶瓷制品900，其包括具有第一晶相的一个或多个第一玻璃陶瓷区域920以及具有第二晶相的一个或多个第二玻璃陶瓷区域930，如图9c所示。可以通过如下方式施加局部化热量950，例如：用激光照射制品；对制品进行烧制抛光；直接接触加热；和/或在烘箱中，绕着制品不打算采用第二陶瓷化循环进行加热的区域布置热屏蔽。在一些实施方式中，可以进行不止一次“第二”陶瓷化循环。在此类实施方式中，每个第二循环可以用于引入不同区域的不同陶瓷化水平和/或不同图案。
[0135]
在一些实施方式中，可以在对整个制品进行陶瓷化以形成第一玻璃陶瓷区域之前进行形成第二玻璃陶瓷区域的局部陶瓷化。换言之，可以在如图9a所示的“第一”陶瓷化循环步骤之前进行如图9b所示的“第二”陶瓷化循环步骤。在此类实施方式中，可以在较低温度进行“第二”陶瓷化循环，因为“第一”陶瓷化循环会继续“第二”陶瓷化循环的局部结晶以产生第二晶相。
[0136]
基于玻璃陶瓷材料在材料中产生所需晶相的陶瓷化循环来选择第一和第二陶瓷化循环的时间和温度。图10显示示例性陶瓷化循环1000。可以对图10所示的成核时间/温度(tn/tn)和/或结晶时间/温度(tc/tc)进行选择，从而在第一陶瓷化循环中产生第一晶相以及在第二陶瓷化循环中产生第二晶相。在一些实施方式中，第二陶瓷化循环可以是第一陶瓷化循环的继续。例如，第二陶瓷化循环可以包括在完成第一陶瓷化循环之后立即增加陶瓷化温度。在此类实施方式中，第二陶瓷化循环可以仅包括结晶步骤。
[0137]
第一陶瓷化循环可以包括在一个或多个预定温度下对包含前体玻璃和/或玻璃陶瓷的制品进行加热持续一段或多段预定时间，以诱发玻璃均质化和第一晶相的结晶(即，成核和生长)(例如，具有一种或多种组成、量、几何形貌、尺寸或尺寸分布等)。在一些实施方
式中，第一陶瓷化循环可以包括：(i)以1-10℃/分钟的速率将前体玻璃加热到玻璃成核前温度；(ii)将可结晶玻璃在玻璃成核前温度维持一定的时间范围(例如，约1/4小时至约4小时)，以产生成核前可结晶玻璃；(iii)以1-10℃/分钟的速率将成核前可结晶玻璃加热到成核温度(tn)；(iv)将可结晶玻璃在成核温度维持时间(tn)(例如，约1/4小时至约4小时)，以产生成核的可结晶玻璃；(v)以约1℃/分钟至约10℃/分钟的速率将成核的可结晶玻璃加热到结晶温度(tc)；(vi)将成核的可结晶玻璃在结晶温度维持时间(tc)(例如，约1/4小时至约4小时)，以产生包含第一晶相的玻璃陶瓷；以及(vii)将形成的玻璃陶瓷冷却至室温。下表1和2显示了用于示例性玻璃陶瓷组合物的示例性第一陶瓷化循环。
[0138]
如本文所用，术语结晶温度可以与陶瓷化温度或者陶瓷化的温度互换使用。此外，在这些实施方式中的术语“陶瓷化”或者“陶瓷化的”可以共同用于表示步骤(v)、(vi)和任选的(vii)。在一些实施方式中，对于第一陶瓷化循环，玻璃成核前温度可以是约540℃，成核温度可以是约600℃或者约700℃，以及第一陶瓷化循环的结晶温度可以是630℃至800℃，包括子范围。例如，第一陶瓷化循环的结晶温度可以是630℃、640℃、650℃、660℃、680℃、690℃、700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃，或者这些值中的任意两个作为端点的范围内。在一些实施方式中，第一陶瓷化循环不包括将可结晶玻璃维持在玻璃成核前温度。
[0139]
在一些实施方式中，第二陶瓷化循环可以包括在一个或多个预定温度下对包含前体玻璃和/或玻璃陶瓷的制品进行加热持续一段或多段预定时间，以诱发玻璃均质化和第二晶相的结晶(即，成核和生长)(例如，具有一种或多种组成、量、几何形貌、尺寸或尺寸分布等)。在一些实施方式中，第二陶瓷化循环可以包括：(i)以1-10℃/分钟的速率将前体玻璃加热到玻璃成核前温度；(ii)将可结晶玻璃在玻璃成核前温度维持一定的时间范围(例如，约1/4小时至约4小时)，以产生成核前可结晶玻璃；(iii)以1-10℃/分钟的速率将成核前可结晶玻璃加热到成核温度(tn)；(iv)将可结晶玻璃在成核温度维持时间(tn)(例如，约1/4小时至约4小时)，以产生成核的可结晶玻璃；(v)以约1℃/分钟至约10℃/分钟的速率将成核的可结晶玻璃加热到结晶温度(tc)；(vi)将成核的可结晶玻璃在结晶温度维持时间(tc)(例如，约1/4小时至约4小时)，以产生包含第二晶相的玻璃陶瓷；以及(vii)将形成的玻璃陶瓷冷却至室温。
[0140]
在第二陶瓷化循环中，可以使用更高的结晶温度和/或更长的结晶时间来形成第二晶相。在一些实施方式中，第二陶瓷化循环的结晶温度可以是750℃至1000℃。例如，第二陶瓷化循环的结晶温度可以是750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃、810℃、820℃、830℃、840℃、850℃、860℃、870℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃、990℃、1000℃，或者这些值中的任意两个作为端点的范围内。通常来说，结晶温度越高，在给定时间内产生的第二晶相越多。
[0141]
在一些实施方式中，第二陶瓷化循环不包括将可结晶玻璃维持在玻璃成核前温度或者将可结晶玻璃维持在成核温度。在此类实施方式中，第二陶瓷化循环可以仅包括结晶步骤。并且在一些实施方式中，可以在第一陶瓷化循环的结晶步骤之后立即进行这个单个结晶步骤。在一些实施方式中，第二陶瓷化循环可以包括对于玻璃陶瓷的某个区域或者某些区域延长第一陶瓷化循环的结晶时间(tc)以产生第二玻璃陶瓷区域。
[0142]
除了前体玻璃组成之外，对加热到结晶温度和温度维持在结晶温度的热处理步骤
的温度-时间曲线进行谨慎选择，从而产生如下一种或多种所需属性：玻璃-陶瓷的晶相，一个或多个第一晶相和/或一个或多个第二晶相与残留玻璃的比例，一个或多个第一晶相和/或一个或多个第二晶相与残留玻璃的晶相集合，以及一个或多个第一晶相和/或一个或多个第二晶相之间的晶粒尺寸或晶粒尺寸分布，其进而可以影响所得到的形成的玻璃陶瓷的最终完整性、质量、颜色和/或不透明度。
[0143]
在一些实施方式中，可以对第二玻璃陶瓷区域的位置、形状和/或体积进行调节从而为使用过程中经受最高应力水平的区域提供增加的断裂韧度。图11显示根据一些实施方式的玻璃陶瓷容器1100的横截面。点1110和1120表示在掉落事件中或者由于热冲击的玻璃陶瓷容器1100的可能的过载位置。容器的其他区域(例如，容器中间的受压区域11100)可能不需要任何额外的强度，因为那些区域在使用过程中不经受侵略性负载。
[0144]
容器1100的外表面1112上的点1110可能由于掉落事件过程中与表面(例如，地面)的直接接触经受过度应力。容器1100的内表面1122上的点1120可能由于使用过程中的掉落和/或热影响(例如，热冲击)过程中的局部弯曲经受过度应力。可以通过例如对具体容器的形状、尺寸和重量进行分析来确定点1110和1120。通过此类分析和确定，可以对与高应力点相关的容器的高应力区域(例如，与点1110和/或点1120相关的容器1100)进行局部陶瓷化以形成如本文所述的第二晶相。对于任何玻璃陶瓷制品，可以进行类似分析来确定制品在使用过程中的过载位置。
[0145]
图12显示一部分的示例性玻璃陶瓷容器1200，其包括经由烧制抛光在第二陶瓷化循环中形成的第二玻璃陶瓷区域1220。容器1200包括限定了开放顶端1202的圆周侧壁1208和容器1200的颈部1204。容器的颈部1204由第一玻璃陶瓷区域1210所限定，以及开放顶端1202由第二玻璃陶瓷区域1220所限定。第二玻璃陶瓷区域1220增加了开放顶端1202的断裂韧度，从而抑制了可能在使用过程中经受高应力的开放顶端1202处形成裂纹或破碎。如图12所示，烧制抛光在容器1200上产生白色的第二玻璃陶瓷区域1220。
[0146]
图13显示示例性玻璃陶瓷制品1300，其包括经由激光陶瓷化形成的图案化的第二玻璃陶瓷区域1320。图案化的玻璃陶瓷区域1320包括形成在制品1300的第一玻璃陶瓷区域1310中的多个第二晶相区域1322。第二晶相区域1322可以是形成在制品1300的壁厚度中的第二晶相的体积，例如，类似于图7b的第二晶相区域。如图13所示，第二玻璃陶瓷区域1320的激光陶瓷化产生了包括白色不透明区域1322的图案。
[0147]
图14显示威布尔图1400，其显示本文所述的玻璃陶瓷材料的第二晶相的改善的机械性能。图线1400显示对于在不同温度下进行的4种不同的4小时陶瓷化循环，由表1中的组合物1制造的具有给定断裂韧度的玻璃陶瓷制品的百分比。如图14可以看出，增加陶瓷化温度增加了组合物1的断裂韧度。虽然组合物1的透射率随着陶瓷化温度的增加而下降，但是组合物1在最高至850摄氏度仍然是半透明的。观察到在800摄氏度和高于800摄氏度开始在组合物中形成氧化锆。
[0148]
在一些实施方式中，本文所讨论的玻璃陶瓷制品(例如，玻璃陶瓷制品500和550)可以是用于电子显示器的覆盖基材。电子显示器可以是例如：发光二极管(led)显示器或者有机发光二极管(oled)显示器。覆盖基材可以是2d、2.5d或者3d覆盖基材。如本文所用，“2d覆盖基材”包括这样的覆盖基材，其在覆盖基材与周界边缘相邻的顶表面和/或底表面上具有斜切形状的周界边缘。可以通过例如包含机械研磨的精整方法来形成顶表面和/或底表
面上的斜切形状。2d覆盖基材可以在覆盖基材的顶表面和底表面上具有相同或者不同的斜切形状。
[0149]
如本文所用，“2.5d覆盖基材”表示覆盖基材具有在其顶部侧(面朝用户侧)上具有弯曲表面的周界边缘。可以通过例如机械抛光方法形成弯曲表面。2.5d覆盖基材的顶部侧上的弯曲表面触摸起来比2d覆盖基材的斜切表面更光滑。如本文所用，“3d覆盖基材”表示覆盖基材具有形成非平坦形状的弯曲周界边缘。可以通过例如热成形和/或冷成形形成弯曲周界边缘。3d覆盖基材具有与覆盖基材的周界边缘相邻的弯曲底表面和弯曲顶表面。3d覆盖基材指的是如本文所述在室温(23℃)且没有经受外部作用力(例如，弯曲作用力)的情况下保持3d形状的覆盖基材。在室温下，由于其自身重量可能发生变形的挠性膜不被认为是本文所述的3d覆盖基材。2.5d和3d覆盖基材这两者都具有这样的最顶部外表面，其包括基本平坦的中心区域和绕着全部或者部分的基本平坦的中心区域布置的弯曲周界区域。3d覆盖基材包括这样的最底部外表面，其包括基本平坦的中心区域和绕着全部或者部分的基本平坦的中心区域布置的弯曲周界区域。
[0150]
图15a显示根据一些实施方式的2d覆盖基材1500。覆盖基材1500包括基本平坦的中心区域1502、斜切周界区域1504。可以通过机械研磨方法对2d覆盖基材1500的周界区域1504进行精整，从而在覆盖基材1500的顶表面1506和/或底表面1508上产生斜切形状。在一些实施方式中，覆盖基材1500的顶表面1506和底表面1508上的斜切形状可以是相同的。
[0151]
图15b显示根据一些实施方式的2.5d覆盖基材1510。2.5d覆盖基材1510包括基本平坦的中心区域1512和覆盖基材1510的顶表面1516上的弯曲周界区域1514。可以通过机械抛光方法对弯曲周界区域1504进行精整从而在顶表面1516上形成弯曲表面。由此，2.5d覆盖基材1510可以具有周界区域1514，其具有平坦底表面1518和弯曲顶表面1516。在一些实施方式中，可以通过对光学透明纤维玻璃复合层的周界区域进行机械抛光，以及将光学透明硬涂层粘结到弯曲顶表面来制造2.5d覆盖基材。
[0152]
图15c显示根据一些实施方式的3d覆盖基材1520。3d覆盖基材1520包括基本平坦的中心区域1522、弯曲周界区域1524。3d覆盖基材1520具有弯曲顶表面1526和弯曲周界区域1524中的弯曲底表面1528。可以通过例如对具有3d形状的光学透明纤维玻璃复合层进行模制，以及将光学透明硬涂层粘结到光学透明纤维玻璃复合层，来形成3d覆盖基材1520。
[0153]
在一些实施方式中，例如如图15a所示，覆盖基材可以涂覆涂层1530。在一些实施方式中，涂层1530可以布置在覆盖基材的顶表面上(例如，覆盖基材1500的顶表面1506)。在一些实施方式中，可以在覆盖基材上涂覆相同或不同类型的多层涂层1530。
[0154]
在一些实施方式中，涂层1530可以是耐划痕涂层。用于耐划痕涂层的示例性材料可以包括无机碳化物、氮化物、氧化物、钻石状材料，或其组合。在一些实施方式中，耐划痕涂层可以包括氧氮化铝(alon)与二氧化硅(sio
2
)的多层结构。在一些实施方式中，耐划痕涂层可以包括金属氧化物层、金属氮化物层、金属碳化物层、金属硼化物层或者钻石状碳层。用于此类氧化物、氮化物、碳化物或者硼化物层的示例性金属包括：硼、铝、硅、钛、钒、铬、钇、锆、铌、钼、锡、铪、钽和钨。在一些实施方式中，涂层可以包括无机材料。非限制性的示例性无机层包括氧化铝和氧化锆层。
[0155]
在一些实施方式中，耐划痕涂层可以包括2016年5月3日公告的美国专利第9,328,016号所述的耐划痕涂层，其全文通过引用结合入本文。在一些实施方式中，耐划痕涂层可
以包括含硅氧化物、含硅氮化物、含铝氮化物(例如，aln和al
x
si
y
n)、含铝氧氮化物(例如，alo
x
n
y
和si
u
al
v
o
x
n
y
)、含铝氧化物，或其组合。在一些实施方式中，耐划痕涂层可以包括透明介电材料，例如sio
2
、geo
2
、al
2
o
3
、nb
2
o
5
、tio
2
、y
2
o
3
以及其他类似材料，及其组合。在一些实施方式中，耐划痕涂层可以包括2015年8月18日公告的美国专利第9,110,230号所述的耐划痕涂层，其全文通过引用结合入本文。在一些实施方式中，耐划痕涂层可以包括以下一种或多种：aln、si
3
n
4
、alo
x
n
y
、sio
x
n
y
、al
2
o
3
、si
x
c
y
、si
x
o
y
c
z
、zro
2
、tio
x
n
y
、钻石、钻石状碳和si
u
al
v
o
x
n
y
。在一些实施方式中，耐划痕涂层可以包括2016年6月7日公告的美国专利第9,359,261号或者2016年5月10日公告的美国专利第9,335,444号所述的耐划痕涂层，它们全文都通过引用结合入本文。
[0156]
在一些实施方式中，涂层1530可以是减反射涂层。适用于减反射涂层的示例性材料包括：sio
2
、al
2
o
3
、geo
2
、sio、alo
x
n
y
、aln、sinx、sio
x
n
y
、si
u
al
v
o
x
n
y
、ta
2
o
5
、nb
2
o
5
、tio
2
、zro
2
、tin、mgo、mgf
2
、baf
2
、caf
2
、sno
2
、hfo
2
、y
2
o
3
、moo
3
、dyf
3
、ybf
3
、yf
3
、cef
3
、聚合物、含氟聚合物、等离子体聚合化的聚合物、硅氧烷聚合物、倍半硅氧烷、聚酰亚胺、氟化聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚苯砜、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、丙烯酸聚合物、氨基甲酸酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯以及上文引述的适用于耐划痕层的其他材料。减反射涂层可以包括不同材料的子层。
[0157]
在一些实施方式中，减反射涂层可以包括六边形堆积的纳米颗粒层，例如但不限于2016年3月1日公告的美国专利第9,272,947号所述的六边形堆积的纳米颗粒层，其全文通过引用结合入本文。在一些实施方式中，减反射涂层可以包括纳米多孔含硅涂层，例如但不限于2013年7月18日公开的wo2013/106629所述的纳米多孔含硅涂层，其全文通过引用结合入本文。在一些实施方式中，减反射涂层可以包括多层涂层，例如但不限于：2013年7月18日公开的wo2013/106638、2013年6月6日公开的wo2013/082488以及2016年5月10日公告的美国专利第9,335,444号所述的多层涂层，它们全文全都通过引用结合入本文。
[0158]
在一些实施方式中，涂层可以是易清洁涂层。在一些实施方式中，易清洁涂层可以包括选自下组的材料：含氟烷基硅烷、全氟聚醚烷氧基硅烷、全氟烷基烷氧基硅烷、含氟烷基硅烷-(无氟烷基硅烷)共聚物，以及含氟烷基硅烷的混合物。在一些实施方式中，易清洁涂层可以包括含有全氟化基团的选定类型的硅烷的一种或多种材料，例如：化学式为(r
f
)
y
si
x4-y
的全氟烷基硅烷，式中，r
f
是直链c6-c30全氟烷基，x＝cl、乙酰氧基、-och
3
和-och
2
ch
3
，以及y＝2或3。可从许多市场化供应商处购得全氟烷基硅烷，包括：道康宁(dow-corning)(例如氟碳2604和2634)，3m公司(例如ecc-1000和ecc-4000)，以及其它氟碳供应商，例如大金公司(daikin corporation)，瑟克(ceko)(韩国)，克特科公司(cotec-gmbh)(duralon ultratec材料)和赢创(evonik)。在一些实施方式中，易清洁涂层可以包括2013年6月6日公开的wo2013/082477所述的易清洁涂层，其全文通过引用结合入本文。
[0159]
在一些实施方式中，涂层1530可以是布置在覆盖基材的顶表面上的防眩光层。合适的防眩光层包括但不限于：美国专利公开第2010/0246016号、第2011/0062849号、第2011/0267697号、第2011/0267698号、第2015/0198752号和第2012/0281292号所述的工艺制备的防眩光层，其全文通过引用结合入本文。
[0160]
在一些实施方式中，涂层1530可以是防指纹涂层。合适的防指纹涂层包括但不限于：包含气体俘获特征的疏油性表面层，例如，2011年8月25日公开的美国专利申请公开第
2011/0206903号所述；以及由未固化或部分固化硅氧烷涂料前体(其包含与玻璃陶瓷基材的表面具有反应性的无机侧链(例如，部分固化的线性烷基硅氧烷))形成的亲油性涂层，例如，2013年5月23日公开的美国专利申请公开第2013/0130004号所述。美国专利申请公开第2011/0206903号和美国专利申请公开第2013/0130004号的内容全文通过引用结合入本文。
[0161]
在一些实施方式中，涂层1530可以是布置在覆盖基材的顶表面上的抗微生物/防病毒层。合适的抗微生物/防病毒层包括但不限于：从玻璃制品的表面延伸到玻璃制品的深度内的抗微生物ag+区域，其在玻璃制品的表面上具有合适的ag+1离子浓度，例如，2012年2月9日公开的美国专利申请公开第2012/0034435号和2015年4月30日公开的美国专利申请公开第2015/0118276号所述。美国专利申请公开第2012/0034435号和美国专利申请公开第2015/0118276号的内容全文通过引用结合入本文。
[0162]
图16显示根据一些实施方式的消费者电子产品1600。消费者电子产品1600可以包括外壳1602，其具有前表面(面朝使用者的表面)1604、背表面1606和侧表面1608。电子组件可以至少部分地提供在外壳1602内。电子组件可以包括控制器1610、存储器1612和显示器组件(包括显示器1614)等。在一些实施方式中，显示器1614可以提供在外壳1602的前表面1604处或与其相邻。
[0163]
例如，如图16所示，消费者电子产品1600可以包括覆盖基材1620。覆盖基材1620可以起到保护显示器1614以及电子产品1600的其他组件(例如，控制器1610和存储器1612)免受破坏的作用。在一些实施方式中，覆盖基材1620可以布置在显示器1614上方。在一些实施方式中，覆盖基材1620可以粘结到显示器1614。在一些实施方式中，覆盖基材1620可以是覆盖基材，其完全或者部分由本文所讨论的覆盖基材所限定。覆盖基材1620可以是2d、2.5d或者3d覆盖基材。在一些实施方式中，覆盖基材1620可以限定外壳1602的前表面1604。在一些实施方式中，覆盖基材1620可以限定外壳1602的前表面1604以及外壳1602的全部或者一部分的侧表面1608。在一些实施方式中，消费者电子产品1600可以包括限定了外壳1602的全部或者一部分的背表面1606的覆盖基材。
[0164]
以下是适合制造本文所讨论的玻璃陶瓷制品的玻璃陶瓷材料(以及它们的前体玻璃材料)。由这些玻璃陶瓷组合物形成的制品可以经受本文所讨论的陶瓷化工艺从而产生具有不同晶体结构的区域，例如一个或多个第一玻璃陶瓷区域以及一个或多个第二玻璃陶瓷区域。此外，由这些材料形成的制品可以具有本文所讨论的材料性质和/或化学性质(例如，断裂韧度)。
[0165]
合适的玻璃陶瓷材料包括透明或者半透明的含锂铝硅酸盐玻璃陶瓷组合物，其具有透锂长石和硅酸锂作为第一晶相。锂硅酸盐晶相可以是二硅酸锂或者偏硅酸锂。本文所述的玻璃陶瓷组合物的改进的性质包括：1)玻璃保留了低的熔化温度(低于1500℃)，但是仍然提供了与常规辊制工艺、模制工艺和浮法工艺相兼容的较高的液相线粘度(>2000泊)和长的工作范围；2)锂硅酸盐保留作为主晶相，为玻璃陶瓷提供了固有的高机械强度和断裂韧度；以及3)透锂长石是第二主晶相且具有细的晶粒尺寸，这对玻璃陶瓷的透明性或者半透明性做出贡献，并且还能够进行离子交换以具有额外的机械强度。此外，材料可以进行陶瓷化形状具有最小的变形，容易机械加工成精确形状，以常规陶瓷机械加工工具切割、钻孔、斜切、轻敲、抛光至高光泽度并且取决于组成和热处理甚至展现出各种半透明程度。由于其较低的粘度，可以采用各种方法将玻璃陶瓷形成为三维容器。在一些实施方式中，玻璃
陶瓷组合物可以包含70体积％或更多的晶体材料。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含75体积％或更多、85体积％或更多、90体积％或更多、95体积％或更多、或者98体积％或更多的晶体材料。
[0166]
透锂长石(lialsi
4
o
10
)是具有三维框架结构的单斜晶体，具有层状结构，折叠的si
2
o
5
层被li和al的四面体连接。li与氧四面体配位。矿物透锂长石是锂源并且用作低的热膨胀相，来改善玻璃陶瓷或陶瓷部件的抗向下热冲击性(thermal downshock resistance)。在一些实施方式中，基于透锂长石相的玻璃陶瓷容器可以在盐浴中进行化学强化，在该过程中，na
+
(和/或k
+
)替代了透锂长石结构中的li
+
，这导致表面压缩和强化。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物中的透锂长石晶相的重量百分比可以是如下范围：约20至约70重量％、约20至约65重量％、约20至约60重量％、约20至约55重量％、约20至约50重量％、约20至约45重量％、约20至约40重量％、约20至约35重量％、约20至约30重量％、约20至约25重量％、约25至约70重量％、约25至约65重量％、约25至约60重量％、约25至约55重量％、约25至约50重量％、约25至约45重量％、约25至约40重量％、约25至约35重量％、约25至约30重量％、约30至约70重量％、约30至约65重量％、约30至约60重量％、约30至约55重量％、约30至约50重量％、约30至约45重量％、约30至约40重量％、约30至约35重量％、约35至约70重量％、约35至约65重量％、约35至约60重量％、约35至约55重量％、约35至约50重量％、约35至约45重量％、约35至约40重量％、约40至约70重量％、约40至约65重量％、约40至约60重量％、约40至约55重量％、约40至约50重量％、约40至约45重量％、约45至约70重量％、约45至约65重量％、约45至约60重量％、约45至约55重量％、约45至约50重量％、约50至约70重量％、约50至约65重量％、约50至约60重量％、约50至约55重量％、约55至约70重量％、约55至约65重量％、约55至约60重量％、约60至约70重量％、约60至约65重量％、或者约65至约70重量％。在一些实施方式中，玻璃陶瓷具有约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％透锂长石晶相。
[0167]
锂硅酸盐晶相可以是二硅酸锂或者偏硅酸锂。二硅酸锂(li
2
si
2
o
5
)是基于{si
2
o
5
}四面体阵列的波纹片的正交晶体。晶体的形状通常是板状或板条状，具有明显的分裂面。由于它们随机取向互锁晶体的微结构(一种微结构，其迫使裂纹经由绕着这些晶体的曲折路径传播通过材料)，基于二硅酸锂的玻璃陶瓷提供了高度合乎希望的机械性质，包括高主体强度和断裂韧度。偏硅酸锂(li
2
sio
3
)具有斜方晶对称性，(si
2
o
6
)链平行于c轴并且通过锂离子连接到一起。可以在稀释的氢氟酸中从玻璃陶瓷容易地溶解出偏硅酸锂晶体。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物中的硅酸锂晶相的重量百分比可以是如下范围：约20至约60重量％、约20至约55重量％、约20至约50重量％、约20至约45重量％、约20至约40重量％、约20至约35重量％、约20至约30重量％、约20至约25重量％、约25至约60重量％、约25至约55重量％、约25至约50重量％、约25至约45重量％、约25至约40重量％、约25至约35重量％、约25至约30重量％、约30至约60重量％、约30至约55重量％、约30至约50重量％、约30至约45重量％、约30至约40重量％、约30至约35重量％、约35至约60重量％、约35至约55重量％、约35至约50重量％、约35至约45重量％、约35至约40重量％、约40至约60重量％、约40至约55重量％、约40至约50重量％、约40至约45重量％、约45至约60重量％、约45至约55重量％、约45至约50重量％、约50至约60重量％、约50至约55重量％、或者约55至约60重量％。在一些
实施方式中，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％的硅酸锂晶相。
[0168]
存在两大类二硅酸锂玻璃陶瓷。第一类包括掺杂了二氧化铈和贵金属(例如银)的那些。这些可以经由uv光光敏化成核，以及后续进行热处理以产生牢固的玻璃陶瓷，例如第二类二硅酸锂玻璃陶瓷通过添加p
2
o
5
成核，其中，成核相是li
3
po
4
。p
2
o
5
成核的二硅酸锂玻璃陶瓷已经被开发用于如下应用：高温密封材料、用于计算机硬盘的碟片、透明盔甲和牙科应用。
[0169]
本文所述的玻璃陶瓷可以一般性地描述为含锂铝硅酸盐玻璃陶瓷，并且包含sio
2
、al
2
o
3
和li
2
o。除了sio
2
、al
2
o
3
和li
2
o之外，本文所实践的玻璃陶瓷还可以含有碱性盐(例如na
2
o、k
2
o、rb
2
o或cs
2
o)以及p
2
o
5
和zro
2
，以及下文所述的许多其他组分。在一个或多个实施方式中，主微晶相包括透锂长石和硅酸锂，但是取决于前体玻璃陶瓷的组成，也可能存在β-锂辉石ss、β-石英ss、磷酸锂、方石英和金红石作为次相。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物的残留玻璃含量是：约5至约30重量％、约5至约25重量％、约5至约20重量％、约5至约15重量％约5至约10重量％、约10至约30重量％、约10至约25重量％、约10至约20重量％、约10至约15重量％、约15至约30重量％、约15至约25重量％、约15至约20重量％、约20至约30重量％、约20至约25重量％、或者约25至约30重量％。在一些实施方式中，残留玻璃含量可以是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、或者30重量％。
[0170]
sio
2
，涉及玻璃成形的氧化物，其可以起到使玻璃陶瓷的网络结构稳定化的作用。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物包含约55至约80重量％sio
2
。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物包含69至约80重量％sio
2
。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物包含如下sio
2
：约55至约80重量％、约55至约77重量％、约55至约75重量％、约55至约73重量％、60至约80重量％、约60至约77重量％、约60至约75重量％、约60至约73重量％、65至约80重量％、约65至约77重量％、约65至约75重量％、约65至约73重量％、69至约80重量％、约69至约77重量％、约69至约75重量％、约69至约73重量％、约70至约80重量％、约70至约77重量％、约70至约75重量％、约70至约73重量％、约73至约80重量％、约73至约77重量％、约73至约75重量％、约75至约80重量％、约75至约77重量％、或者约77至约80重量％。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物包含约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、或者80重量％sio
2
。
[0171]
对于粘度和机械性能而言，粘度和机械性能受到玻璃组成的影响。在玻璃陶瓷中，sio
2
起到了对于前体玻璃而言主要的形成玻璃的氧化物，并且可以起到使得玻璃陶瓷的网络结构稳定化的功能。sio
2
的浓度应该足够高从而当对前体玻璃进行热处理以转化为玻璃陶瓷时形成透锂长石晶相。可以对sio
2
的量进行限制以控制熔融温度(200泊温度)，因为纯sio
2
或高sio
2
玻璃的熔化温度是不合乎希望地高的。
[0172]
al
2
o
3
也可以提供网络稳定化，以及也可以提供改善的机械性质和化学耐久性。但是，如果al
2
o
3
的量太高，则硅酸锂晶体的比例可能下降，可能下降到无法形成互锁结构的程度。可以调节al
2
o
3
的量以控制粘度。此外，如果al
2
o
3
的量太高，则熔体的粘度通常也增加。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约2至约20重量％al
2
o
3
。在一些实施方式中，
玻璃陶瓷组合物可以包含约6至约9重量％al
2
o
3
。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含如下al
2
o
3
：约2至约20％、约2至约18重量％、约2至约15重量％、约2至约12重量％、约2至约10重量％、约2至约9重量％、约2至约8重量％、约2至约5重量％、约5至约20％、约5至约18重量％、约5至约15重量％、约5至约12重量％、约5至约10重量％、约5至约9重量％、约5至约8重量％、约6至约20％、约6至约18重量％、约6至约15重量％、约6至约12重量％、约6至约10重量％、约6至约9重量％、约8至约20％、约8至约18重量％、约8至约15重量％、约8至约12重量％、约8至约10重量％、约10至约20％、约10至约18重量％、约10至约15重量％、约10至约12重量％、约12至约20％、约12至约18重量％、或者约12至约15重量％。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、或者20重量％al
2
o
3
。
[0173]
在本文的玻璃陶瓷中，li
2
o有助于形成透锂长石和硅酸锂这两个晶相。事实上，为了获得透锂长石和硅酸锂作为主晶相，希望组合物中具有至少约7重量％li
2
o。此外，已经发现一旦li
2
o变得太高(大于约15重量％)，组合物变得非常流动性。在一些实践的组成中，玻璃陶瓷可以包含约5重量％至约20重量％li
2
o。在其他实施方式中，玻璃陶瓷可以包含约10重量％至约14重量％li
2
o。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含如下li
2
o：约5至约20重量％、约5至约18重量％、约5至约16重量％、约5至约14重量％、约5至约12重量％、约5至约10重量％、约5至约8重量％、7至约20重量％、约7至约18重量％、约7至约16重量％、约7至约14重量％、约7至约12重量％、约7至约10重量％、10至约20重量％、约10至约18重量％、约10至约16重量％、约10至约14重量％、约10至约12重量％、12至约20重量％、约12至约18重量％、约12至约16重量％、约12至约14重量％、14至约20重量％、约14至约18重量％、约14至约16重量％、约16至约20重量％、约16至约18重量％、或者约18至约20重量％。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、或者20重量％li
2
o。
[0174]
如上文所述，li
2
o通常可用于形成所实践的玻璃陶瓷，但是其他碱性氧化物倾向于减少玻璃陶瓷的形成以及在玻璃陶瓷中形成铝硅酸盐残留玻璃。已经发现超过约5重量％的na
2
o或k
2
o(或其组合)导致不合乎希望的残留玻璃量，这会导致结晶过程中的变形以及从机械性质来看不合乎希望的微结构。可以对残留玻璃的组成进行调节，从而：控制结晶过程中的粘度，使得变形或者不合乎希望的热膨胀最小化，或者控制微结构性质。因此，总体上来说，本文所述的组成具有低的非锂碱性氧化物的量。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约0至约5重量％r
2
o，其中，r是碱性阳离子na和k中的一种或多种。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约1至约3重量％r
2
o，其中，r是碱性阳离子na和k中的一种或多种。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含如下na
2
o或k
2
o(或其组合)：0至约5重量％、0至4重量％、0至3重量％、0至约2重量％、0至约1重量％、>0至约5重量％、>0至约4重量％、>0至约3重量％、>0至约2重量％、>0至约1重量％、约1至约5重量％、约1至约4重量％、约1至约3重量％、约1至约2重量％、约2至约5重量％、约2至约4重量％、约2至约3重量％、约3至约5重量％、约3至约4重量％、或者约4至约5重量％，或其组合。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约0、>0、1、2、3、4、或者5重量％r
2
o。
[0175]
玻璃陶瓷组合物可以包含p
2
o
5
。p
2
o
5
可以起到成核剂的功能以产生本体成核。如果p
2
o
5
的浓度太低，则前体玻璃确实发生结晶，但是仅在较高温度下进行(这是由于较低粘度
所导致的)，并且从表面向内产生弱且常常变形的主体；但是，如果p
2
o
5
的浓度太高，则会难以控制在前体玻璃形成期间的冷却之后的失透。实施方式可以包含>0至约6重量％p
2
o
5
。其他实施方式可以包含约2至约4重量％p
2
o
5
。其他实施方式可以包含约1.5至约2.5重量％p
2
o
5
。实践的组合物可以包含如下p
2
o
5
：0至约6重量％、0至约5.5重量％、0至约5重量％、0至约4.5重量％、0至约4重量％、0至约3.5重量％、0至约3重量％、0至约2.5重量％、0至约2重量％、0至约1.5重量％、0至约1重量％、>0至约6重量％、>0至约5.5重量％、>0至约5重量％、>0至约4.5重量％、>0至约4重量％、>0至约3.5重量％、>0至约3重量％、>0至约2.5重量％、>0至约2重量％、>0至约1.5重量％、>0至约1重量％、约0.5至约6重量％、约0.5至约5.5重量％、约0.5至约5重量％、约0.5至约4.5重量％、约0.5至约4重量％、约0.5至约3.5重量、约0.5至约3重量％、约0.5至约2.5重量％、约0.5至约2重量％、约0.5至约1.5重量％、约0.5至约1重量％、约1至约6重量％、约1至约5.5重量％、约1至约5重量％、约1至约4.5重量％、约1至约4重量％、约1至约3.5重量％、约1至约3重量％、约1至约2.5重量％、约1至约2重量％、约1至约1.5重量％、约1.5至约6重量％、约1.5至约5.5重量％、约1.5至约5重量％、约1.5至约4.5重量％、约1.5至约4重量％、约1.5至约3.5重量％、约1.5至约3重量％、约1.5至约2.5重量％、约1.5至约2重量％、约2至约6重量％、约2至约5.5重量％、约2至约5重量％、约2至约4.5重量％、约2至约4重量％、约2至约3.5重量％、约2至约3重量％、约2至约2.5重量％、约2.5至约6重量％、约2.5至约5.5重量％、约2.5至约5重量％、约2.5至约4.5重量％、约2.5至约4重量％、约2.5至约3.5重量％、约2.5至约3重量％、约3至约6重量％、约3至约5.5重量％、约3至约5重量％、约3至约4.5重量％、约3至约4重量％、约3至约3.5重量％、约3.5至约6重量％、约3.5至约5.5重量％、约3.5至约5重量％、约3.5至约4.5重量％、约3.5至约4重量％、约4至约6重量％、约4至约5.5重量％、约4至约5重量％、约4至约4.5重量％、约4.5至约6重量％、约4.5至约5.5重量％、约4.5至约5重量％、约5至约6重量％、约5至约5.5重量％、或者约5.5至约6重量％。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约0、>0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、或者6重量％p
2
o
5
。
[0176]
在本文的玻璃陶瓷中，通常发现zro
2
可以通过显著降低成形期间的玻璃失透和降低液相线温度来改善li
2
o-al
2
o
3-sio
2-p
2
o
5
玻璃的稳定性。在浓度高于8重量％时，zrsio
4
会在高温形成主液相线相，这明显降低了液相线粘度。当玻璃含有超过2重量％zro
2
时，会形成透明玻璃。添加zro
2
还可以帮助降低透锂长石的晶粒尺寸，这有助于形成透明的玻璃陶瓷。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约0.2至约15重量％zro
2
。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以是约2至约4重量％zro
2
。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含如下zro
2
：约0.2至约15重量％、约0.2至约12重量％、约0.2至约10重量％、约0.2至约8重量％、约0.2至6重量％、约0.2至约4重量％、0.5至约15重量％、约0.5至约12重量％、约0.5至约10重量％、约0.5至约8重量％、约0.5至6重量％、约0.5至约4重量％、1至约15重量％、约1至约12重量％、约1至约10重量％、约1至约8重量％、约1至6重量％、约1至约4重量％、2至约15重量％、约2至约12重量％、约2至约10重量％、约2至约8重量％、约2至6重量％、约2至约4重量％、约3至约15重量％、约3至约12重量％、约3至约10重量％、约3至约8重量％、约3至6重量％、约3至约4重量％、约4至约15重量％、约4至约12重量％、约4至约10重量％、约4至约8重量％、约4至6重量％、约8至约15重量％、约8至约12重量％、约8至约10重量％、约10至约15重量％、约10至约12重量％、或者约12至约15重量％。在一些实施方式
中，玻璃陶瓷组合物可以包含约0.2、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、或者15重量％zro
2
。
[0177]
b
2
o
3
有利于提高具有低熔化溶度的前体玻璃。此外，在前体玻璃中添加b
2
o
3
(进而在玻璃陶瓷中添加b
2
o
3
)帮助实现了互锁晶体微结构，并且还可以改善玻璃陶瓷的抗破坏性。当残留玻璃中的硼没有被碱性氧化物或者二价阳离子氧化物电荷平衡时，它会处于三角配位态(或者，三配位硼)，这打开了玻璃的结构。绕着这些三配位硼的网络不如四面体配位(或四配位)硼那么刚性。不受限于理论，相信包含三配位硼的前体玻璃和玻璃陶瓷可以在形成裂纹之前容忍一定程度的变形。由于容忍了一些变形，增加了维氏压痕裂纹引发值。还可以增加包含三配位硼的前体玻璃和玻璃陶瓷的断裂韧性。不受限于理论，相信在玻璃陶瓷的残留玻璃(以及前体玻璃)中存在硼，这降低了残留玻璃(或前体玻璃)的粘度，这有助于硅酸锂晶体(特别是具有高纵横比的大晶体)的生长。相信更大量的三配位硼(相对于四配位硼而言)导致玻璃陶瓷展现出更大的维氏压痕裂纹引发负荷。在一些实施方式中，三配位硼的量(以所有b
2
o
3
的百分比计)可以是约40％或更大、50％或更大、75％或更大、约85％或更大、或者甚至约95％或更大。总的来说，应该控制硼的量以维持陶瓷化的本体玻璃陶瓷的化学耐久性和机械强度。
[0178]
在一个或多个实施方式中，本文的玻璃陶瓷可以包含0至约10重量％或者0至约2重量％b
2
o
3
。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含如下b
2
o
3
：0至约10重量％、0至约9重量％、0至约8重量％、0至约7重量％、0至约6重量％、0至约5重量％、0至约4重量％、00至约3重量％、0至约2重量％、0至约1重量％、>0至约10重量％、>0至约9重量％、>0至约8重量％、>0至约7重量％、>0至约6重量％、>0至约5重量％、>0至约4重量％、>0至约3重量％、>0至约2重量％、>0至约1重量％、约1至约10重量％、约1至约8重量％、约1至约6重量％、约1至约5重量％、约1至约4重量％、约1至约2重量％、约2至约10重量％、约2至约8重量％、约2至约6重量％、约2至约4重量％、约3至约10重量％、约3至约8重量％、约3至约6重量％、约3至约4重量％、约4至约5重量％、约5重量％至约8重量％、约5重量％至约7.5重量％、约5重量％至约6重量％、或者约5重量％至约5.5重量％。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约0、>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、或者10重量％b
2
o
3
。
[0179]
mgo可以在部分固溶体中进入透锂长石晶体。在一个或多个实施方式中，本文的玻璃陶瓷可以包含0至约8重量％mgo。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含如下mgo：0至约8重量％、0至约7重量％、0至约6重量％、0至约5重量％、0至约4重量％、0至约3重量％、0至约2重量％、0至约1重量％、约1至约8重量％、约1至约7重量％、约1至约6重量％、约1至约5重量％、约1至约4重量％、约1至约3重量％、约1至约2重量％、约2至约8重量％、约2至约7重量％、约2至约6重量％、约2至约5重量％、约2至约4重量％、约2至约3重量％、约3至约8重量％、约3至约7重量％、约3至约6重量％、约3至约5重量％、约3至约4重量％、约4至约8重量％、约4至约7重量％、约4至约6重量％、约4至约5重量％、约5至约8重量％、约5至约7重量％、约5至约6重量％、约6至约8重量％、约6至约7重量％、或者约7重量％至约8重量％。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约0、>0、1、2、3、4、5、6、7、或者8重量％mgo。
[0180]
zno可以在部分固溶体中进入透锂长石晶体。在一个或多个实施方式中，本文的玻璃陶瓷可以包含0至约10重量％zno。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含如下
zno：0至约10重量％、0至约9重量％、0至约8重量％、0至约7重量％、0至约6重量％、0至约5重量％、0至约4重量％、0至约3重量％、0至约2重量％、0至约1重量％、约1至约10重量％、约1至约9重量％、约1至约8重量％、约1至约7重量％、约1至约6重量％、约1至约5重量％、约1至约4重量％、约1至约3重量％、约1至约2重量％、约2至约10重量％、约2至约9重量％、约2至约8重量％、约2至约7重量％、约2至约6重量％、约2至约5重量％、约2至约4重量％、约2至约3重量％、约3至约10重量％、约3至约9重量％、约3至约8重量％、约3至约7重量％、约3至约6重量％、约3至约5重量％、约3至约4重量％、约4至约10重量％、约4至约9重量％、约4至约8重量％、约4至约7重量％、约4至约6重量％、约4至约5重量％、约5至约10重量％、约5至约9重量％、约5至约8重量％、约5至约7重量％、约5至约6重量％、约6至约10重量％、约6至约9重量％、约6至约8重量％、约6至约7重量％、约7至约10重量％、约7至约9重量％、约7重量％至约8重量％、约8至约10重量％、约8至约9重量％、或者约9至约10重量％。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约0、>0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、或者10重量％zno。
[0181]
在一个或多个实施方式中，本文的玻璃陶瓷可以包含0至约5重量％tio
2
。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含如下tio
2
：0至约5重量％、0至约4重量％、0至约3重量％、0至约2重量％、0至约1重量％、约1至约5重量％、约1至约4重量％、约1至约3重量％、约1至约2重量％、约2至约5重量％、约2至约4重量％、约2至约3重量％、约3至约5重量％、约3至约4重量％、或者约4至约5重量％。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约0、>0、1、2、3、4、或者5重量％tio
2
。
[0182]
在一个或多个实施方式中，本文的玻璃陶瓷可以包含0至约0.4重量％ceo
2
。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含如下ceo
2
：0至约0.4重量％、0至约0.3重量％、0至约0.2重量％、0至约0.1重量％、约0.1至约0.4重量％、约1至约0.3重量％、约1至约0.2重量％、约0.2至约0.4重量％、约0.2至约0.3重量％、或者约0.3至约0.4重量％。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约0、>0、0.1、0.2、0.3、或者0.4重量％ceo
2
。
[0183]
在一个或多个实施方式中，本文的玻璃陶瓷可以包含0至约0.5重量％sno
2
。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含如下sno
2
：0至约0.5重量％、0至约0.4重量％、0至约0.3重量％、0至约0.2重量％、0至约0.1重量％、约0.05至约0.5重量％、0.05至约0.4重量％、0.05至约0.3重量％、0.05至约0.2重量％、0.05至约0.1重量％、约0.1至约0.5重量％、约0.1至约0.4重量％、约0.1至约0.3重量％、约0.1至约0.2重量％、约0.2至约0.5重量％、约0.2至约0.4重量％、约0.2至约0.3重量％、约0.3至约0.5重量％、约0.3至约0.4重量％、或者约0.4至约0.5重量％。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以包含约0、>0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、或者0.5摩尔％sno
2
。
[0184]
在一些实施方式中，本文所揭示的玻璃陶瓷中的p
2
o
5
与zro
2
的重量百分比总和可以大于或等于约3重量％、4重量％、或者5重量％从而增加成核。成核的增加可以导致产生更细的晶粒。
[0185]
作为用于生产本公开内容的玻璃组合物的原材料和/或设备的结果，会在最终的玻璃陶瓷组合物中存在某些不是故意添加的杂质或组分。此类材料会在玻璃陶瓷组合物中以少量存在，并且本文称作“杂物”。
[0186]
如本文所使用，玻璃陶瓷组合物具有0重量％的化合物合物定义为没有故意将该化合物、分子或元素添加到组合物中，但是组合物可能仍然包括该化合物，通常是杂物或痕
量。类似地，“不含铁”、“不含钠”、“不含锂”、“不含锆”、“不含碱土金属”、或者“不含重金属”等定义为表示组合物没有故意添加该化合物、分子或元素，但是组合物仍然可能包含铁、钠、锂、锆、碱土金属或者重金属等，但是是近似痕量或者痕量。本文所实践的玻璃陶瓷中可能发现的杂物化合物包括但不限于：na
2
o、tio
2
、mno、zno、nb
2
o
5
、moo
3
、ta
2
o
5
、wo
3
、zro
2
、y
2
o
3
、la
2
o
3
、hfo
2
、cdo、sno
2
、fe
2
o
3
、ceo
2
、as
2
o
3
、sb
2
o
3
、硫基化合物(例如，硫酸盐)、卤素，或其组合。
[0187]
在一些实施方式中，可以向玻璃陶瓷组合物添加抗微生物组分。可以向玻璃陶瓷添加的抗微生物组分包括但不限于：ag、ago、cu、cuo、和cu
2
o等。在一些实施方式中，抗微生物组分的浓度保持在约3、2、1、或者0.5、>0重量％的水平。在一些实施方式中，抗微生物组分是>0至约3重量％。在一些实施方式中，抗微生物组分是>0至约1重量％。
[0188]
在一些实施方式中，玻璃陶瓷还可以包含化学澄清剂。此类澄清剂包括但不限于sno
2
、as
2
o
3
、sb
2
o
3
、f、cl和br。在一些实施方式中，化学澄清剂的浓度保持在3、2、1、或0.5、>0重量％的水平。在一些实施方式中，澄清剂的量是>0至约3重量％。化学澄清剂还可以包括ceo
2
、fe
2
o
3
以及其它过渡金属氧化物，例如mno
2
。这些氧化物可能经由它们在玻璃中的最终价带状态的可见光吸收，向玻璃引入不合乎希望的颜色，因此当存在时，它们的浓度通常保持在0.5、0.4、0.3、0.2、0.1或者>0重量％的水平。
[0189]
玻璃陶瓷还可能含有sno
2
，这是作为通过含锡材料(例如，sno
2
、sno、snco
3
、snc
2
o
2
等)的配料采用锡氧化物电极的焦耳熔融的结果，或者是作为通过添加sno
2
作为调节各种物理性质、熔融性质、颜色性质或者成形性质的结果。玻璃陶瓷可以包含0至约3重量％、0至约2重量％、0至约1重量％、0至0.5重量％、或者0至0.1重量％sno
2
。
[0190]
在一些实施方式中，玻璃陶瓷可以基本不含sb
2
o
3
、as
2
o
3
，或其组合。例如，玻璃陶瓷可以包含0.5重量％或更少的sb
2
o
3
或as
2
o
3
或其组合，玻璃陶瓷可以包含0重量％的sb
2
o
3
或as
2
o
3
或其组合，或者玻璃陶瓷可以是例如基本不含任何故意添加的sb
2
o
3
或as
2
o
3
或其组合。
[0191]
可以在玻璃陶瓷组合物中结合额外组分以提供额外益处，或者可能作为商业制备玻璃中常见的污染物结合了额外组分。例如，可以添加额外组分来调节各种物理属性、熔融属性和成形属性。根据一些实施方式，玻璃陶瓷还可以包含各种与批料材料相关的污染物和/或由生产玻璃陶瓷所用的熔融、澄清和/或成形设备引入玻璃中的各种污染物(例如，zro
2
)。在一些实施方式中，玻璃陶瓷可以包含可用作紫外辐射吸收剂的一种或多种化合物。在一些实施方式中，玻璃陶瓷可以包含3重量％或更少的tio
2
、mno、zno、nb
2
o
5
、moo
3
、ta
2
o
5
、wo
3
、zro
2
、y
2
o
3
、la
2
o
3
、hfo
2
、cdo、fe
2
o
3
、ceo
2
，或其组合。在一些实施方式中，玻璃陶瓷可以包含0至约3重量％、0至约2重量％、0至约1重量％、0至0.5重量％、0至0.1重量％、0至0.05重量％或者0至0.01重量％的以下物质：tio
2
、mno、zno、nb
2
o
5
、moo
3
、ta
2
o
5
、wo
3
、zro
2
、y
2
o
3
、la
2
o
3
、hfo
2
、cdo、sno
2
、fe
2
o
3
、ceo
2
、as
2
o
3
、sb
2
o
3
，或其组合。
[0192]
在一些实施方式中，可以通过如下工艺将本文所述的玻璃陶瓷制造成片材，包括但不限于：狭缝拉制、浮法、辊制以及本领域技术人员已知的其他片材成形工艺。或者，可以通过本领域已知的浮法或辊制工艺形成玻璃陶瓷组合物。在一些实施方式中，可以作为片材提供玻璃陶瓷，然后可以通过压制、吹塑、弯曲、弯垂、真空成形或者其他方式将其再成形为均匀厚度的曲面或弯曲片。可以在热处理处理之前进行再成形，或者成形步骤也可作为热处理步骤，从而基本同时进行成形处理和热处理。
[0193]
在一些实施方式中，通过调节液相线粘度，本文所述的玻璃陶瓷组合物可以与浮法类型的成形工艺相容。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以具有约1500p至约3000p的液相线粘度。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物可以具有约1000、1200、1500、2000、2500、或者3000p的液相线粘度。
[0194]
在其他实施方式中，用于形成玻璃陶瓷的前体玻璃组合物可以进行调制从而例如使得能够采用一种或多种离子交换技术对玻璃陶瓷进行化学强化。在此类实施方式中，可以通过使得此类玻璃陶瓷的一个或多个表面经过一个或多个离子交换浴，其具有特定组成和温度，持续特定时间段，从而赋予所述一个或多个表面具有压缩应力层。压缩应力层可以包括一个或多个平均表面压缩应力(cs)和/或一个或多个层深度。
[0195]
制造本文所述的容器的方法可以包括形成玻璃材料以及对玻璃材料进行陶瓷化以实现所需的机械性质同时维持玻璃材料的光学性质。在一些实施方式中，方法可以包括将玻璃材料模制成玻璃容器，以及在陶瓷化温度对玻璃容器进行陶瓷化以使得玻璃材料结晶成玻璃陶瓷材料从而形成玻璃陶瓷容器。在一些实施方式中，方法可以不使用离子交换工艺、回火工艺和层叠工艺。在一些实施方式中，方法可以包括离子交换工艺。在此类实施方式中，玻璃陶瓷材料在离子交换过程之前具有第一断裂韧度以及在离子交换过程之后具有大于所述第一断裂韧度的第二断裂韧度。
[0196]
在一些实施方式中，陶瓷化温度可以是500摄氏度(℃)至900摄氏度。在一些实施方式中，陶瓷化温度可以是约500摄氏度、550摄氏度、600摄氏度、650摄氏度、700摄氏度、750摄氏度、800摄氏度、850摄氏度、900摄氏度，或者这些值中的两个作为端点的任意范围内。在一些实施方式中，可以将玻璃容器在陶瓷化温度保持约4小时以实现所需的机械性质同时维持玻璃陶瓷材料的光学性质。
[0197]
在一些实施方式中，可以通过如下方法制造玻璃陶瓷容器，包括：将玻璃材料模制成单个单体式玻璃容器，以及在陶瓷化温度对玻璃容器进行陶瓷化将玻璃材料结晶成玻璃陶瓷材料，从而形成具有以下特性中的至少一种或者全部的玻璃陶瓷容器：(a)可见光谱(400nm至700nm)中的透明性，(b)断裂韧度为1mpa*m^1/2或更大，和(c)圆周侧壁的外表面不处于压缩应力。在一些实施方式中，方法可以不使用回火工艺从而玻璃陶瓷容器包括未回火的玻璃陶瓷材料。
[0198]
用于实现透明玻璃陶瓷的示例性玻璃和玻璃陶瓷组成(以重量％计)以及性质如表1所示并且根据本领域的常规技术进行确定。形成具有表1列出的组成1-16的前体玻璃。然后，前体玻璃经受陶瓷化循环，其具有：玻璃均质化保持在540℃持续4小时，成核保持在600℃持续4小时，以及结晶保持在630至730℃的温度持续4小时。在表1中使用如下命名来描述陶瓷化循环：玻璃均质化温度-保持时间/成核温度-保持时间/结晶温度-保持时间。
[0199]
用于实现半透明玻璃陶瓷的示例性玻璃和玻璃陶瓷组成(以重量％计)以及性质如表2所示并且根据本领域的常规技术进行确定。形成具有表2列出的组成17-29的前体玻璃。然后前体玻璃经受下表2所示的陶瓷化循环。
[0200]
液相线温度是在标准梯度舟液相线测量(astm c829-81及其后续)中首次观察到晶体的温度。这涉及将粉碎的玻璃颗粒置于铂舟中，将舟放入具有梯度温度区的炉中，在适当温度区域对舟加热24或72小时，以及通过用显微镜检测的方式确定玻璃内部出现晶体的最高温度。更具体地，将玻璃样品以一片的方式从pt舟取出，使用极化光学显微镜进行检测
来确定在靠着pt和空气界面、以及样品内部形成的晶体的位置和性质。因为炉的梯度是熟知的，可较好地估计温度与位置的关系，在5-10℃之内。将在样品的内部部分观察到晶体的温度看作代表玻璃的液相线(用于对应的测试时间段)。测试有时进行更长的时间(例如72小时)，从而观察更缓慢生长的相。由液相线温度和fulcher等式的系数确定液相线粘度，单位为泊。
[0201]
表1
[0202]
[0203][0204]
表1续
[0205]
[0206][0207]
表2
[0208]
[0209][0210]
表2续
[0211]
[0212][0213]
如本文所用，术语“玻璃”旨在包括至少部分由玻璃制造的任意材料，包括玻璃和玻璃陶瓷。“玻璃陶瓷”包括通过玻璃的受控结晶产生的材料。在实施方式中，玻璃陶瓷具有约30％至约90％结晶度。
[0214]
尽管本文已经描述了各种实施方式，但是它们通过示例方式给出，并不构成限制。
应注意的是，基于本文所列出的教导和指导，旨在将调试和改良包括在所揭示的实施方式的含义和等价内容范围之内。因此，对于本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离本公开的精神和范围的情况下，对本文所揭示的实施方式进行形式和细节上的各种修改和变动。本文所呈现的实施方式的元素不一定是相互排斥的，而是可以互换以满足各种情形，这是本领域技术人员会理解的。
[0215]
参考如附图所示的本公开的实施方式来详细描述本公开的实施方式，其中相同的附图标记用于表示相同或功能相似的元件。对于“一个实施方式”、“一种实施方式”、“一些实施方式”、“在某些实施方式中”等的参照表明所描述的实施方式可以包括特定的特征、结构、或特性，但是不一定每个实施方式都包括该特定的特征、结构、或特性。此外，此类表述不一定指的是同一个实施方式。除此之外，当结合一个实施方式描述特定的特征、结构、或特性时，指的是本领域技术人员有能力结合其他实施方式影响此类特征、结构、或特性，无论是否明确描述出来。
[0216]
本公开内容的例子是示意性的，而不是限制性的。通常根据各种条件和参数进行其它合适修饰和调节，这对本领域技术人员来说是显而易见的，属于本公开内容的精神和范围。
[0217]
如本文所用，术语“或”是包含性的，更具体来说，表述“a或b”表示的是“a、b或者a和b两者”。本文中，排他性的“或”通过术语例如要么“a要么b”和“a或b中的一种”来指定。
[0218]
用于描述元件或组件的不定冠词“一个”和“一种”表示存在这些元件或组件中的一个或至少一个。尽管这些冠词通常用于预示修饰的名词是单数名词，但是除非另有说明，否则本文所用的冠词“一个”和“一种”也包括复数。类似地，同样除非另有说明，否则如本文所使用，定冠词“该”也预示修饰的名词可以是单数或复数。
[0219]
如权利要求所用，“包括”是开放式过渡用语。跟在过渡用语“包括”之后的一系列元件是非排他性举例，从而还可能存在除了那些具体列出之外的元件。如权利要求所用，短语“基本由......组成”或者“基本由......构成”将材料的组成限制到指定的材料以及不会对材料基本和新颖特征造成显著影响的那些。如权利要求所用，“由......构成”或者“完全由......组成”将材料的组成限制到具体的材料，并且排除任何没有指定的材料。
[0220]
术语“其中”用作开放式过渡用语，引入对结构的一系列特性进行陈述。
[0221]
除非在具体情况下另外指出，否则本文所陈述的数值范围包括上限和下限值，且该范围旨在包括其端点和该范围内的所有整数和分数。当限定了范围时，并不旨在将权利要求的范围限制到所陈述的具体值。此外，当以范围、一种或更多种优选范围、或者优选的数值上限以及优选的数值下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考虑这种成对结合是否具体揭示。最后，当使用术语“约”来描述范围的值或端点时，应理解本公开包括所参考的具体值或者端点。无论数值或者范围的端点有没有陈述“约”，该数值或范围的端点旨在包括两种实施方式：一种用“约”修饰，而一种没有用“约”修饰。
[0222]
如本文所用，术语“约”表示量、尺寸、制剂、参数和其他变量和特性不是也不需要是确切的，而是可以按照需要是近似的和/或更大或更小的，反映了容差、转换因子、舍入和测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素。
[0223]
本文所用术语“基本”、“基本上”及其变化形式旨在表示所描述的特征与数值或描述相等同或近似相同。例如，“基本平面”表面旨在表示平面或近似平面的表面。此外，“基本上”旨在表示两个值是相等或者近似相等的。在一些实施方式中，“基本上”可以表示数值相互相差在约为10％之内，例如相互相差在约为5％之内，或者相互相差在约为2％之内。
[0224]
要理解的是，本文使用的短语和术语的目的是描述而非限制。本公开内容的宽度和范围不应局限于任何上述示例性实施方式，而仅由下面的权利要求书和其等价形式来限定。

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