【技术实现步骤摘要】
本申请涉及玻璃陶瓷，特别是涉及一种具有高强度的强化玻璃陶瓷及其应用。
技术介绍
1、电子设备保护玻璃破碎的常见情况是掉落产生的跌落破碎。分析其跌落过程，大致是由于玻璃表面与其硬度相当或更大的尖锐物体(如细沙，水泥，小石子)碰撞，导致局部破坏，在破坏点上形成半球形裂纹扩展源，碰撞能量部分衰减，剩余的能量进一步扩展，当玻璃表面压应力水平不足以抵消剩余能量时，裂纹扩展会穿过玻璃表面区域，当纵向裂纹穿过压缩应力层深度到达张应力层(或也称，拉伸应力层)区域时，裂纹在张应力区会快速扩展，使裂纹穿透整个玻璃，从而导致玻璃破碎或断裂。
2、可见，玻璃制品所具有的压缩应力层深度和深层应力情况，与其抗跌落损坏性能是息息相关的。当压缩应力层深度一定时，深层应力越大，表面压应力水平所能抵消的跌落碰撞剩余能量越多。而在表面压应力水平不足以抵消跌落碰撞剩余能量时，玻璃所具有的压缩应力层深度越深，越有利于其抵消驱使裂纹扩展的能量。
3、因此，为了进一步提高玻璃陶瓷的抗跌落冲击性能，需要研制出一种具有较大深层应力和超高压缩应力层深度的、具有高机械强度的强化玻璃陶瓷，尤其是兼具优异透光率或透过率的高强度透明强化玻璃陶瓷。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种具有高强度的强化玻璃陶瓷及其应用，该强化玻璃陶瓷具有较大深层应力和超高压缩应力层深度，形成了特定的应力结构，从而赋予了该强化玻璃陶瓷优异的抗跌落冲击性能。
2、本申请提供的技术方案如下：
3、第一方面，提供了
4、在本申请的一些实施方案中，以所述强化玻璃陶瓷的质量为基准计算，(zn，mg)al2o4晶相和四方zro2晶相的总含量为25.00wt％～70.00wt％，优选为30.00wt％～50.00wt％，其中(zn，mg)al2o4晶相和四方zro2晶相的比例(即，(zn，mg)al2o4晶相和四方zro2晶相的质量比)为1.00～18.00，优选为1.00～15.00；和/或，所述强化玻璃陶瓷中，(zn，mg)al2o4晶相的平均晶体尺寸为3.0nm～10.0nm，优选为4.0nm～7.5nm，更优选为4.5nm～7.5nm；和/或，所述强化玻璃陶瓷在可见光范围内是透明的。当强化玻璃陶瓷中晶相总含量w、(zn，mg)al2o4晶相和四方zro2晶相的比例(质量比z)、(zn，mg)al2o4晶相的平均晶体尺寸在上述范围内，赋予了强化玻璃陶瓷特定的晶相结构，该晶相结构不仅有利于使化学强化用玻璃陶瓷在化学强化时获得期望的应力结构，而且能够使经过强化获得的强化玻璃陶瓷实现优异的光学透光性。
5、在本申请的一些实施方案中，以氧化物的摩尔百分比计，所述强化玻璃陶瓷的中心处的组成包括：sio2 35.00mol％～60.00mol％、al2o3 20.00mol％～40.00mol％、zro22.00mol％～8.00mol％、mgo 3.00mol％～7.50mol％、zno 7.00mol％～13.00mol％、na2o1.00mol％～10.00mol％、li2o 2.50mol％～10.00mol％。通过采用上述玻璃配方方案，有利于确保制备出满足高本征强度的，且以尖晶石为主要晶相的化学强化用玻璃陶瓷，进而有助于获取满足期望应力结构的强化玻璃陶瓷。
6、在本申请的一些实施方案中，所述强化玻璃陶瓷中包含占所述强化玻璃陶瓷15.00wt％～45.00wt％的(zn，mg)al2o4晶相。(zn，mg)al2o4晶体是具有高硬度和高模量的晶体，通过在玻璃陶瓷中析出适量的(zn，mg)al2o4，能够赋予玻璃陶瓷高的本征强度或固有强度。同时，通过管控(zn，mg)al2o4晶相的含量，使玻璃陶瓷满足特定的晶相结构，有利于确保玻璃陶瓷化学强化获得理想的应力结构。
7、在本申请的一些实施方案中，取w[(zn，mg)al2o4]为(zn，mg)al2o4晶相占所述强化玻璃陶瓷的重量百分比，w[al2o3]为al2o3占所述强化玻璃陶瓷的重量百分比，w[mgo]为mgo占所述强化玻璃陶瓷的重量百分比，w[zno]为zno占所述强化玻璃陶瓷的重量百分比，
8、a＝(1-w[(zn，mg)al2o4]/2)×w[al2o3]/2，
9、b＝(1-w[(zn，mg)al2o4])×(w[mgo]+w[zno])，
10、c＝a/b，所述强化玻璃陶瓷中，1.50≤c≤1.85。通过优化组成和结构，使(zn，mg)al2o4晶相的晶相含量，以及al2o3、mgo、zno在玻璃陶瓷中的含量满足上述特征c的范围，能够确保使化学强化用玻璃陶瓷经过化学强化后，获得期望的应力结构，进而使强化玻璃陶瓷获得高机械强度，尤其是获得优异的抗损坏性能。
11、在本申请的一些实施方案中，a的取值为10.00％～25.00％，优选为14.00％～25.00％；和/或者，
12、b的取值为7.50％～12.50％，优选为8.00％～12.00％。通过使a和b的取值满足上述范围内，有利于确保使c满足其取值范围。
13、在本申请的一些实施方案中，所述强化玻璃陶瓷的cs_50≥100mpa，优选地，100mpa≤cs_50≤250mpa。该强化玻璃陶瓷的cs_50的范围在上述范围内，说明强化玻璃陶瓷从表面起算深度为50μm处的压应力高，表明该强化玻璃陶瓷具有较高的表面应力水平。
14、在本申请的一些实施方案中，所述强化玻璃陶瓷的维氏硬度大于或等于790kgf/mm2，优选为790kgf/mm2～1000kgf/mm2。该强化玻璃陶瓷的维氏硬度在上述范围内，说明强化玻璃陶瓷具有高硬度，进而保证了其具有优异的力学性能。
15、在本申请的一些实施方案中，所述强化玻璃陶瓷的断裂韧性大于或等于1.00mpa·m1/2，优选为大于或等于1.20mpa·m1/2，更优选为大于或等于1.55mpa·m1/2，例如，可以优选为1.55mpa·m1/2～2.00mp本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷中包含主要晶相(Zn，Mg)Al2O4晶相和次要晶相四方ZrO2晶相；所述强化玻璃陶瓷包含从强化玻璃陶瓷的表面延伸到压缩深度的压缩应力层区域，并且在内部具有张应力层区域；所述强化玻璃陶瓷的压缩应力层深度DOL_0≥0.21t，优选地，0.21t≤DOL_0≤0.25t，t为所述强化玻璃陶瓷的厚度；所述强化玻璃陶瓷的∣CT_AV∣≥70MPa，优选地，70MPa≤∣CT_AV∣≤110MPa。
2.根据权利要求1所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，以所述强化玻璃陶瓷的质量为基准计算，(Zn，Mg)Al2O4晶相和四方ZrO2晶相的总含量为25.00wt％～70.00wt％，优选为30.00wt％～50.00wt％，其中(Zn，Mg)Al2O4晶相和四方ZrO2晶相的比例为1.00～18.00，优选为1.00～15.00；和/或，所述强化玻璃陶瓷中，(Zn，Mg)Al2O4晶相的平均晶体尺寸为3.0nm～10.0nm，优选为4.0nm～7.5nm，更优选为4.5nm～7.5nm；和/或，所述强化玻璃陶瓷在可见光范围内是透明的。
3.根据权利要求1或2所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，以氧化物的摩尔百分比计，所述强化玻璃陶瓷的中心处的组成包括：SiO2 35.00mol％～60.00mol％、Al2O320.00mol％～40.00mol％、ZrO2 2.00mol％～8.00mol％、MgO 3.00mol％～7.50mol％、ZnO 7.00mol％～13.00mol％、Na2O 1.00mol％～10.00mol％、Li2O 2.50mol％～10.00mol％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷中包含占所述强化玻璃陶瓷15.00wt％～45.00wt％的(Zn，Mg)Al2O4晶相。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，取W[(Zn，Mg)Al2O4]为(Zn，Mg)Al2O4晶相占所述强化玻璃陶瓷的重量百分比，W[Al2O3]为Al2O3占所述强化玻璃陶瓷的重量百分比，W[MgO]为MgO占所述强化玻璃陶瓷的重量百分比，W[ZnO]为ZnO占所述强化玻璃陶瓷的重量百分比，
6.根据权利要求1～5中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，A的取值为10.00％～25.00％，优选为14.00％～25.00％；和/或者，
7.根据权利要求1～6中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷的CS 50≥100MPa，优选地，100MPa≤CS 50≤250MPa。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷的维氏硬度大于或等于790kgf/mm2，优选为790kgf/mm2～1000kgf/mm2。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷的断裂韧性大于或等于1.00MPa·m1/2,优选大于或等于1.20MPa·m1/2，更优选为大于或等于1.55MPa·m1/2。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷的∣CT_CV∣≥80MPa，优选地，80MPa≤∣CT_CV∣≤150MPa。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，在所述强化玻璃陶瓷的X射线衍射图谱中，取2θ角在28°～32°范围内的特征峰中峰强极大值的峰为第一特征峰，取2θ角在36°～38°范围内的特征峰中峰强极大值的峰为第二特征峰，所述第一特征峰和所述第二特征峰的峰强比值X为0.80～1.50，优选峰强比值X为0.85～1.30。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，在所述强化玻璃陶瓷的X射线衍射图谱中，所述(Zn，Mg)Al2O4晶相的[400]晶面特征峰位于2θ角在44°～46°范围内，所述(Zn，Mg)Al2O4晶相的[311]晶面特征峰位于2θ角在34°～38°范围内，所述(Zn，Mg)Al2O4晶相的[440]晶面特征峰位于2θ角在64°～67°范围内；
13.根据权利要求1～12中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，以氧化物的摩尔百分比计，所述强化玻璃陶瓷的中心处的组成还包括：K2O 0.00mol％～5.00mol％、CaO0.00mol％～10.00mol％、B2O3 0.00mol％～10.00mol％、BaO 0.00mol％～5.00mol％。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的强化...
【技术特征摘要】
1.一种强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷中包含主要晶相(zn，mg)al2o4晶相和次要晶相四方zro2晶相；所述强化玻璃陶瓷包含从强化玻璃陶瓷的表面延伸到压缩深度的压缩应力层区域，并且在内部具有张应力层区域；所述强化玻璃陶瓷的压缩应力层深度dol_0≥0.21t，优选地，0.21t≤dol_0≤0.25t，t为所述强化玻璃陶瓷的厚度；所述强化玻璃陶瓷的∣ct_av∣≥70mpa，优选地，70mpa≤∣ct_av∣≤110mpa。
2.根据权利要求1所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，以所述强化玻璃陶瓷的质量为基准计算，(zn，mg)al2o4晶相和四方zro2晶相的总含量为25.00wt％～70.00wt％，优选为30.00wt％～50.00wt％，其中(zn，mg)al2o4晶相和四方zro2晶相的比例为1.00～18.00，优选为1.00～15.00；和/或，所述强化玻璃陶瓷中，(zn，mg)al2o4晶相的平均晶体尺寸为3.0nm～10.0nm，优选为4.0nm～7.5nm，更优选为4.5nm～7.5nm；和/或，所述强化玻璃陶瓷在可见光范围内是透明的。
3.根据权利要求1或2所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，以氧化物的摩尔百分比计，所述强化玻璃陶瓷的中心处的组成包括：sio2 35.00mol％～60.00mol％、al2o320.00mol％～40.00mol％、zro2 2.00mol％～8.00mol％、mgo 3.00mol％～7.50mol％、zno 7.00mol％～13.00mol％、na2o 1.00mol％～10.00mol％、li2o 2.50mol％～10.00mol％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷中包含占所述强化玻璃陶瓷15.00wt％～45.00wt％的(zn，mg)al2o4晶相。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，取w[(zn，mg)al2o4]为(zn，mg)al2o4晶相占所述强化玻璃陶瓷的重量百分比，w[al2o3]为al2o3占所述强化玻璃陶瓷的重量百分比，w[mgo]为mgo占所述强化玻璃陶瓷的重量百分比，w[zno]为zno占所述强化玻璃陶瓷的重量百分比，
6.根据权利要求1～5中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，a的取值为10.00％～25.00％，优选为14.00％～25.00％；和/或者，
7.根据权利要求1～6中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷的cs 50≥100mpa，优选地，100mpa≤cs 50≤250mpa。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷的维氏硬度大于或等于790kgf/mm2，优选为790kgf/mm2～1000kgf/mm2。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷的断裂韧性大于或等于1.00mpa·m1/2,优选大于或等于1.20mpa·m1/2，更优选为大于或等于1.55mpa·m1/2。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷的∣ct_cv∣≥80mpa，优选地，80mpa≤∣ct_cv∣≤150mpa。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的强化玻璃陶瓷，其特征在于，在所述强化玻璃陶瓷的x射线衍射图谱中，取2θ角在28°～...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢晓兰，周靖鹏，黄昊，冉荣霞，
申请(专利权)人：重庆鑫景特种玻璃有限公司，
类型：发明
国别省市：
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