包含具有Jeffbenite结晶结构的结晶相的前体玻璃和玻璃-陶瓷

相关申请的交叉引用

本说明书要求2022年2月14日提交并且名称为“Precursor Glasses and Glass-Ceramics Comprising a Crystalline Phase having a Jeffbenite CrystallineStructure”的美国临时申请序列号63/309,667和2022年8月12日提交并且名称为“Precursor Glasses and Glass-Ceramics Comprising aCrystalline Phase having aJeffbenite Crystalline Structure”的美国非临时申请序列号17/887,012的权益，它们的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本说明书涉及前体玻璃和由其制成的玻璃-陶瓷制品。

背景技术

玻璃制品，如盖玻璃、玻璃背板、外壳等，既被用于消费电子设备中也被用于商用电子设备中，如智能电话、平板电脑、便携式媒体播放器、个人计算机和相机。这些便携式设备的移动性质使得设备和其中包含的玻璃制品特别容易意外掉落到硬表面如地面上。此外，玻璃制品如盖玻璃可能包括“触摸”功能，这需要玻璃制品被包括用户手指和/或触控笔设备在内的各种物体接触。因此，玻璃制品必须足够坚固以承受意外掉落和常规接触而不会损伤，如刮花。事实上，引入到玻璃制品表面中的划痕可能降低玻璃制品的强度，因为划痕可能充当裂纹的起始点，这导致玻璃的灾难性故障。

因此，需要相对于玻璃具有改进的机械性能的替代材料。

发明内容

本文描述的前体玻璃和玻璃-陶瓷的特征和优点将在下面的详细描述中阐述，并且部分地，对于本领域技术人员来说将从该描述显而易见或者通过实践本文描述的实施方案而认识到，包括下面的详细描述、权利要求以及附图。

本申请人已发现，如本文所解释的，如果在玻璃中形成为玻璃-陶瓷的结晶相，则与“超深”金刚石中的包裹体相关的jeffbenite结晶结构可以提供许多有用的优点和性质。申请人认为，具有jeffbenite结晶结构的结晶相以前从未在玻璃-陶瓷中生长或以其他方式形成。申请人还认为，具有jeffbenite结晶结构的结晶相以前从未被形成或以其他方式掺入到玻璃-陶瓷制品如玻璃-陶瓷片材、玻璃-陶瓷容器、窗户、面板、外壳、板、柜台、厨具、棒、纤维或其他此类物品中。此外，与(各向异性)金刚石中的jeffbenite或孤立的jeffbenite相比，申请人认为具有jeffbenite结晶结构的结晶相从未被包含在具有各向同性材料性质(例如，当在不同方向上测试时保持相同的性质如拉伸强度、弹性和断裂韧性)的制品中，这可以通过包含相对小的晶粒来有效地实现，如本文所公开的，所述晶粒随机取向并均匀分布在残余玻璃内以形成玻璃-陶瓷，或随机取向并均匀分布在另一种各向同性固体介质(例如，聚合物)内。申请人认为，有着具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷以前从未被制造过，即使在自然界中；从未由前体玻璃生长过；也从未在如本文所公开的温度(例如，<1600K、<1400K)和压力(例如，<12GPa，如<10GPa、<8GPa、<1GPa，如甚至1atm)下形成过。在目前的发现的支持下，现在可以在单个批次中产生大量具有jeffbenite结晶结构的晶体，部分原因在于不需要与地幔内超深地层相关的极端温度和压力。

此外，本文描述的玻璃-陶瓷可以实现优异的硬度和刚度值，并因此能够实现薄且轻的移动电话和平板电脑显示面。相同的特征允许将不透明或有色的玻璃-陶瓷用于电话和平板电脑外壳。此外，这些玻璃-陶瓷可能不含锂但仍然可以通过离子交换进行强化，从而减少对这种稀缺资源的需求。

方面1包括一种玻璃-陶瓷制品，其包含第一表面；与第一表面相对的第二表面；限定玻璃-陶瓷制品的形状的周边；以及包含一种或多种结晶相和玻璃相的相集合，所述一种或多种结晶相包含jeffbenite结晶结构。

方面2包括方面1的玻璃-陶瓷制品，其中所述包含jeffbenite结晶结构的一种或多种结晶相为主结晶相。

方面3包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述包含jeffbenite结晶结构的一种或多种结晶相具有根据下式的组成：(Mg,R

方面4包括方面1或方面2的玻璃-陶瓷制品，其中所述包含jeffbenite结晶结构的结晶相具有根据下式的组成：(Mg,R

方面5包括方面4的玻璃-陶瓷制品，其中R

方面6包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述包含jeffbenite结晶结构的一种或多种结晶相具有根据下式的组成：(Mg,Fe,Mn,Zn)

方面7包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述包含jeffbenite结晶结构的一种或多种结晶相具有根据下式的组成：Mg

方面8包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述一种或多种结晶相包含一种或多种副结晶相。

方面9包括方面8的玻璃-陶瓷制品，其中所述一种或多种副结晶相包含ZrO

方面10包括方面8的玻璃-陶瓷制品，其中所述一种或多种副结晶相包含ZrTiO

方面11包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述相集合包含大于或等于25重量％的所述一种或多种结晶相和小于或等于75重量％的玻璃相。

方面12包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述包含jeffbenite结晶结构的至少一种结晶相的至少一些晶粒具有大于或等于20nm至小于或等于100nm的尺寸。

方面13包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品在0.6mm的制品厚度下对在400nm至800nm的波长范围内的光具有至少75％的平均透射率。

方面14包括方面1-12的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品在0.6mm的制品厚度下对在400nm至800nm的波长内的光具有20％至小于75％的范围内的平均透射率。

方面15包括方面1-12的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品在0.6mm的制品厚度下对在400nm至800nm的波长范围内的光具有小于20％的范围内的平均透射率。

方面16包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其包含：大于或等于35摩尔％至小于或等于65摩尔％的SiO

方面17包括方面1-15的玻璃-陶瓷制品，其包含：大于或等于35摩尔％至小于或等于65摩尔％的SiO

方面18包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其包含大于或等于48摩尔％至小于或等于54摩尔％的SiO

方面19包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其包含大于或等于9摩尔％至小于或等于13摩尔％的Al

方面20包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其包含大于或等于1摩尔％至小于或等于15摩尔％的Na

方面21包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其包含大于或等于1摩尔％至小于或等于15摩尔％的K

方面22包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中Na

方面23包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中Na

方面24包括方面1-22的玻璃-陶瓷制品，其中Na

方面25包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其还包含大于或等于0.3摩尔％至小于或等于7摩尔％的TiO

方面26包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中ZrO

方面27包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中ZrO

方面28包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其包含大于或等于1摩尔％至小于或等于12摩尔％的ZnO。

方面29包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其还包含小于或等于3摩尔％的Li

方面30包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品基本上不含Li

方面31包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其还包含大于或等于1摩尔％至小于或等于8摩尔％的BaO。

方面32包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其还包含大于或等于0.2摩尔％至小于或等于1.7摩尔％的CaO和SrO中的至少一种。

方面33包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品基本上不含P

方面34包括方面1-32的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品包含大于0摩尔％至小于或等于4摩尔％的P

方面35包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品包含大于或等于1.5摩尔％至小于或等于3摩尔％的ZrO

方面36包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品包含大于或等于0摩尔％至小于或等于12摩尔％的HfO

方面37包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品包含大于0摩尔％至小于或等于15摩尔％的CaO。

方面38包括任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品包含大于0摩尔％至小于或等于7摩尔％的La

方面39包括一种玻璃-陶瓷制品，其包含：大于或等于35摩尔％至小于或等于65摩尔％的SiO

方面40包括一种玻璃-陶瓷制品，其包含：大于或等于35摩尔％至小于或等于65摩尔％的SiO

方面41包括方面39或方面40的玻璃-陶瓷制品，其中所述包含jeffbenite结晶结构的结晶相具有根据下式的组成：(Mg,R

方面42包括方面39或方面40的玻璃-陶瓷制品，其中所述包含jeffbenite结晶结构的结晶相具有根据下式的组成：(Mg,R

方面43包括方面42的玻璃-陶瓷制品，其中R

方面44包括方面39-43的玻璃-陶瓷制品，其中所述包含jeffbenite结晶结构的结晶相具有根据下式的组成：(Mg,Fe,Mn,Zn)

方面45包括方面39-44的玻璃-陶瓷制品，其中所述包含jeffbenite结晶结构的结晶相具有根据下式的组成：Mg

方面46包括方面39-45的玻璃-陶瓷制品，其中所述包含jeffbenite结晶结构的结晶相为主结晶相。

方面47包括方面39-46的玻璃-陶瓷制品，其包含大于或等于48摩尔％至小于或等于54摩尔％的SiO

方面48包括方面39-47的玻璃-陶瓷制品，其包含大于或等于9摩尔％至小于或等于13摩尔％的Al

方面49包括方面39-48的玻璃-陶瓷制品，其包含大于或等于1摩尔％至小于或等于15摩尔％的Na

方面50包括方面39-49的玻璃-陶瓷制品，其包含大于或等于2摩尔％至小于或等于5摩尔％的Na

方面51包括方面49-50的玻璃-陶瓷制品，其包含大于或等于1摩尔％至小于或等于15摩尔％的K

方面52包括方面39-51的玻璃-陶瓷制品，其包含大于或等于1摩尔％至小于或等于5摩尔％的K

方面53包括方面39-52的玻璃-陶瓷制品，其中Na

方面54包括方面39-53的玻璃-陶瓷制品，其中Na

方面55包括方面39-53的玻璃-陶瓷制品，其中Na

方面56包括方面39-55的玻璃-陶瓷制品，其还包含大于或等于0.3摩尔％至小于或等于7摩尔％的TiO

方面57包括方面39-56的玻璃-陶瓷制品，其中ZrO

方面58包括方面39-57的玻璃-陶瓷制品，其中ZrO

方面59包括方面39-58的玻璃-陶瓷制品，其包含大于或等于1摩尔％至小于或等于12摩尔％的ZnO。

方面60包括方面39-59的玻璃-陶瓷制品，其还包含小于或等于3摩尔％的Li

方面61包括方面39-60的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品基本上不含Li

方面62包括方面39-61的玻璃-陶瓷制品，其还包含大于或等于1摩尔％至小于或等于8摩尔％的BaO。

方面63包括方面39-62的玻璃-陶瓷制品，其还包含大于或等于0.2摩尔％至小于或等于1.7摩尔％的CaO和SrO中的至少一种。

方面64包括方面39-63的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品基本上不含P

方面65包括方面39-63的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品包含大于0摩尔％至小于或等于4摩尔％的P

方面66包括方面39-65的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品包含大于或等于1.5摩尔％至小于或等于3摩尔％的ZrO

方面67包括方面39-66的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品包含大于0摩尔％至小于或等于7摩尔％的HfO

方面68包括方面39-67的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品包含大于0摩尔％至小于或等于15摩尔％的CaO。

方面69包括方面39-68的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品包含大于0摩尔％至小于或等于7摩尔％的La

方面70包括方面39-69的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品具有大于或等于2.65g/cm

方面71包括方面39-69的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品具有大于或等于2.50g/cm

方面72包括方面39-71的玻璃-陶瓷制品，其还包含ZrO

方面73包括方面39-72的玻璃-陶瓷制品，其还包含ZrTiO

方面74包括方面39-73的玻璃-陶瓷制品，其中所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相的至少一些晶粒具有大于或等于20nm至小于或等于100nm的尺寸。

方面75包括一种消费电子设备，其包括：具有前表面、后表面和侧表面的外壳；至少部分地提供在外壳内的电气部件，所述电气部件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器位于外壳的前表面处或邻近外壳的前表面；以及任何前述方面的玻璃-陶瓷制品，至少一个设置在显示器上方并形成外壳的一部分。

方面76包括一种制造玻璃-陶瓷制品的方法，所述方法包括：热处理包含SiO

方面77包括一种制造玻璃-陶瓷制品的方法，所述方法包括：热处理包含SiO

方面78包括方面76或77的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述热处理包括：将前体玻璃加热到大于或等于700℃至小于或等于950℃的第一温度；和将前体玻璃保持在所述第一温度下达大于或等于0.25小时至小于或等于6小时的第一时间。

方面79包括方面78的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述热处理还包括：将前体玻璃加热到大于或等于750℃至小于或等于950℃的第二温度；和将前体玻璃保持在所述第二温度下达大于或等于0.25小时至小于或等于6小时的第二时间。

方面80包括方面76-79的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相为主结晶相。

方面81包括方面76-80的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述jeffbenite结晶相具有根据下式的组成：(Mg,R

方面82包括方面76-81的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相具有根据下式的组成：(Mg,R

方面83包括方面76-82的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述jeffbenite结晶相具有根据下式的组成：(Mg,Fe,Mn,Zn)

方面84包括方面76-83的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述jeffbenite结晶相具有根据下式的组成：Mg

方面85包括方面76-84的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述玻璃-陶瓷制品包含相集合，所述相集合包含所述一种或多种结晶相和玻璃相。

方面86包括方面85的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述一种或多种结晶相包含一种或多种副结晶相。

方面87包括方面86的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述一种或多种副结晶相包含ZrO

方面88包括方面86的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述一种或多种副结晶相包含ZrTiO

方面89包括方面85-88的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述相集合包含大于或等于25重量％的所述一种或多种结晶相和小于或等于75重量％的玻璃相。

方面90包括方面85-89的制造玻璃-陶瓷制品的方法，其中所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相的至少一些晶粒具有大于或等于20nm至小于或等于100nm的尺寸。

方面91包括一种玻璃-陶瓷制品，其包括：第一主表面和背离第一主表面的第二主表面，形成第一和第二主表面的周边并在第一和第二主表面之间延伸的边缘；其中制品的厚度定义为第一和第二主表面之间的距离，制品的宽度定义为与厚度正交并在边缘之间沿着第一主表面的距离，并且制品的长度定义为与宽度和厚度正交并在边缘之间沿着第一主表面的距离；其中宽度大于或等于厚度；其中长度大于或等于宽度；和第一主表面、第二主表面以及边缘之间的主体，其中所述主体包含玻璃-陶瓷，其中所述玻璃-陶瓷包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相。

方面92包括方面91的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷制品包含玻璃-陶瓷片材。

方面93包括方面91或方面92的玻璃-陶瓷制品，其中所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒均匀地分布在主体的整个玻璃-陶瓷中。

方面94包括方面91-93的玻璃-陶瓷制品，其中所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒在主体的玻璃-陶瓷内随机取向。

方面95包括方面91-94的玻璃-陶瓷制品，其中所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒在主体的玻璃-陶瓷内彼此重叠和连锁达到使得其断裂韧性为0.75MPa·m

方面96包括方面91-95的玻璃-陶瓷制品，其中所述玻璃-陶瓷具有各向同性材料性质。

方面97包括方面91-96的玻璃-陶瓷制品，其中所述厚度大于或等于200μm并小于或等于5mm。

方面98包括方面91-97的玻璃-陶瓷制品，其中所述长度和宽度两者均大于5mm。

方面99包括方面91-98的玻璃-陶瓷制品，其中所述第一主表面具有大于或等于25mm

方面100包括方面91-99的玻璃-陶瓷制品，其中所述主体中玻璃-陶瓷的体积大于或等于25mm

方面101包括方面91-100的玻璃-陶瓷制品，其中所述主体基本上由玻璃-陶瓷组成，并且其中所述主体是至少部分半透明的，使得被引导进入片材厚度中的400至800纳米波长的光中至少20％穿过所述主体。

方面102包括一种制造玻璃-陶瓷的方法，其包括：热处理包含成核位点的前体玻璃以从前体玻璃内的成核位点生长具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒，以形成包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相和残余玻璃的玻璃-陶瓷；和在热处理期间生长具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒，使得具有jeffbenite结晶结构的结晶相的至少一些晶粒具有大于或等于20nm的尺寸。

方面103包括方面102的方法，其中所述生长在大气压下进行。

方面104包括方面102-103的方法，其中热处理期间前体玻璃的温度在整个热处理过程中保持低于1500K。

方面105包括方面102-104的方法，其中，在生长后，所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相的至少一些晶粒在玻璃-陶瓷的残余玻璃内彼此重叠和连锁。

方面106包括方面102-105的方法，其中，在生长后，所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相的至少一些晶粒具有小于或等于5μm的尺寸。

方面107包括方面102-106的方法，其中所述成核位点位于前体玻璃内使得所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒均匀地分布在玻璃-陶瓷内。

方面108包括方面102-107的方法，其中所述热处理使得所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒在整个玻璃-陶瓷中生长。

方面109包括方面102-108的方法，其中所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒相对于彼此以随机取向生长并分散在玻璃-陶瓷的残余玻璃内。

方面110包括方面102-109的方法，其中所述具有jeffbenite结晶结构的结晶相为玻璃-陶瓷的主结晶相。

方面111包括方面102-110的方法，其中在生长后所述玻璃-陶瓷具有各向同性材料性质

方面112包括一种玻璃-陶瓷制品，其包含：具有四方结构的镁铝榴石-铁铝榴石石榴石化学计量的的晶体；和围绕并包封所述晶体的无定形玻璃，使得所述晶体和玻璃一起形成玻璃-陶瓷制品的玻璃-陶瓷。

方面113包括方面112的玻璃-陶瓷制品，其中所述四方结构落入I-42d空间群内。

方面114包括一种玻璃-陶瓷制品，其包含：大于或等于

方面115包括一种包含jeffbenite的玻璃-陶瓷。

方面116包括一种制品，其包括：表面；和表面内部的主体，其中所述主体包含方面115的玻璃-陶瓷。

方面117包括根据方面116的制品，其中所述表面为第一表面，所述制品还包括背离所述第一表面的第二表面，并且所述主体位于所述第一和第二表面之间使得所述制品为片材。

方面118包括一种制造材料的方法，其包括在低于10GPa的压力下生长jeffbenite。

方面119包括方面118的方法，其中所述生长在低于1400K的温度下进行。

方面120包括方面118的方法，其中所述jeffbenite在玻璃内生长为结晶相，以形成玻璃-陶瓷。

应理解，前面的一般描述和下面的详细描述两者都描述了各种实施方案并且旨在提供概述或框架以理解所要求保护主题的性质和特点。附图被包括以提供对各种实施方案的进一步理解并且并入到本说明书中和构成本说明书的一部分。附图示意了本文描述的各种实施方案，并且与描述一起用于解释所要求保护主题的原理和操作。

附图说明

图1为包括玻璃-陶瓷制品的电子设备的顶视图；

图2为包括玻璃-陶瓷制品的电子设备的透视图；

图3为包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷的结晶结构的SEM显微照片；

图4为包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷的结晶结构的SEM显微照片；

图5为高温X-射线衍射2θ图，其示出了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相和四方氧化锆结晶相的玻璃-陶瓷中各种结晶相的稳定性范围随温度的变化；

图6A为包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷的结晶结构的SEM显微照片；

图6B为包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷的结晶结构的SEM显微照片；

图6C为包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷的结晶结构的SEM显微照片；

图6D为包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷的结晶结构的SEM显微照片；

图6E为包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷的结晶结构的SEM显微照片；

图6F为包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷的结晶结构的SEM显微照片；

图7为X-射线衍射2θ图，其示出了在一种示例玻璃-陶瓷制品中具有jeffbenite结晶结构的结晶相；

图8A示意性地绘示了一种玻璃-陶瓷制品；

图8B示意性地绘示了所述玻璃-陶瓷制品的横截面；

图9示意性地绘示了一种玻璃-陶瓷制品；

图10绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的总透射率随波长的变化；

图11绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的漫透射率随波长的变化；

图12绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的轴向透射率随波长的变化；

图13绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的散射比随波长的变化；

图14绘示了用于表征玻璃-陶瓷制品的MDI Jade软件的窗口；

图15绘示了用于表征玻璃-陶瓷制品的MDI Jade软件的窗口；

图16绘示了用于表征玻璃-陶瓷制品的MDI Jade软件的窗口；

图17绘示了用于表征玻璃-陶瓷制品的Bruker Topas软件的窗口；

图18绘示了用于表征玻璃-陶瓷制品的Bruker Topas软件的窗口；

图19绘示了用于表征玻璃-陶瓷制品的Bruker Topas软件的窗口；

图20绘示了用于表征玻璃-陶瓷制品的Bruker Topas软件的窗口；

图21绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的XRD谱；

图22绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的XRD谱；

图23绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的XRD谱；

图24绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的XRD谱；

图25绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的XRD谱；

图26绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的XRD谱；

图27绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的XRD谱；

图28绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的XRD谱；

图29绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的XRD谱；

图30为包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的透明玻璃-陶瓷制品的照片；

图31绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的总透射率随波长的变化；

图32绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的漫透射率随波长的变化；和

图33绘示了包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相的玻璃-陶瓷制品的散射比随波长的变化。

具体实施方式

现在将详细参考前体玻璃和由其制成的玻璃-陶瓷制品的各种实施方案。根据实施方案，玻璃-陶瓷制品包括第一表面、与第一表面相对的第二表面以及限定玻璃-陶瓷制品的形状的周边。玻璃-陶瓷制品还可包括相集合，所述相集合包含一种或多种结晶相和玻璃相，所述一种或多种结晶相包括包含jeffbenite结晶结构的结晶相。本文将具体参考附图来描述前体玻璃、由其制成的玻璃-陶瓷制品以及制造玻璃-陶瓷制品的方法的各种实施方案。

在本文中范围可以表达为从“约”一个特定的值和/或到“约”另一个特定的值。在表达这样的范围时，另一个实施方案包括从一个特定的值和/或到另一个特定的值。类似地，在通过使用先行词“约”将值表达为近似值时，应理解该特定的值形成另一个实施方案。还应理解，每个范围的端点在相对于另一个端点并且独立于另一个端点方面都是重要的。

如本文所用，方向术语——例如上、下、右、左、前、后、顶部、底部——仅参考所绘制的附图做出而不旨在暗示绝对取向。

除非另有明确说明，否则本文阐述的任何方法决不旨在被解释为要求其步骤以特定的顺序执行，也不旨在对任何装置要求特定的取向。因此，在方法权利要求实际上没有记载其步骤将遵循的顺序、或者任何装置权利要求实际上没有记载各个部件的顺序或取向、或者在权利要求或说明书中没有另外明确说明步骤将限制于特定的顺序、或者没有记载装置的部件的特定顺序或取向的情况下，在任何方面均决不旨在推断顺序或取向。这适用于任何可能的非明确解释基础，包括：关于步骤安排、操作流程、部件顺序或部件取向的逻辑问题；源自于语法组织或标点符号的明显意义；以及说明书中描述的实施方案的数量或类型。

如本文所用，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指代物。因此，例如，对“一个”组分的提及包括具有两个或更多个这样的组分的方面，上下文另有明确指出除外。

术语“基本上不含”，当用于描述前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物中特定构成组分的浓度和/或不存在时，指的是所述构成组分未有意添加到前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物中。然而，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可能含有量小于0.05摩尔％的为污染物或杂质的痕量构成组分。

在本文描述的前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物的实施方案中，构成组分(例如，SiO

透射率数据(总透射率)用由PerkinElmer Inc.(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆)制造的Lambda 950UV/Vis分光光度计测量。Lambda 950装置配有150mm积分球。使用开放光束基线和

术语“透明”，当用于描述本文的制品时，是指在0.6mm的制品厚度下对在400nm至800nm(包括端点)的波长范围内的光具有至少75％的平均透射率的制品。

术语“半透明”，除非如在权利要求中另有指定，否则当用于描述本文的制品时，是指在0.6mm的制品厚度下对在400nm至800nm(包括端点)的波长范围内的光具有在20％至小于75％的范围内的平均透射率的制品。

术语“不透明”，当用于描述由本文的玻璃-陶瓷组合物形成的玻璃-陶瓷制品时，指的是当在法线入射下测量时，玻璃-陶瓷组合物在0.6mm的制品厚度下对在400nm至800nm(包括端点)的波长范围内的光具有小于20％的平均透射率。

如本文所用，术语“CIELAB颜色空间”是指国际照明委员会(CIE)于1976年定义的颜色空间。其将颜色表示为三个值：L*表示从黑色(0)至白色(100)的亮度，a*表示从绿色(-)至红色(+)，并且b*表示从蓝色(-)至黄色(+)。除非另有指定，否则L*、a*和b*值是针对在F2照明和10°标准观测器角度下在样品的厚度方向上0.4mm至5mm(包括端点)的制品厚度指示的。除非另有指定，否则这意味着在此厚度范围内的每个厚度都具有落入L*、a*和b*坐标的指定范围内的L*、a*和b*坐标。例如，L*值在55至96.5的范围内的有色玻璃制品意味着在0.4mm至5mm的范围内(例如，0.6mm、0.9mm、2mm等)的每个厚度都具有在55至96.5的范围内的L*。

本文描述的玻璃-陶瓷的一种或多种结晶相的晶粒的尺寸使用扫描电子显微镜测量。

如本文所用，术语“熔点”是指前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物的粘度为200泊(20Pa*s)时的温度。

如本文所用，术语“软化点”是指前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物的粘度为1x10

如本文所用，术语“液相线粘度”是指玻璃-陶瓷在失透开始时(即，在液相线温度下，如根据ASTM C829-81用梯度炉法所测定)的粘度。

玻璃基制品的弹性模量(也称为杨氏模量)以吉帕斯卡(GPa)为单位给出。玻璃的弹性模量根据ASTM C623通过共振超声光谱法对每个玻璃基制品的块状样品进行测定。

维氏硬度可以使用ASTM C1326和C1327(及其后代标准，全部通过引用并入本文)“Standard Test Methods for Vickers Indentation Hardness of AdvancedCeramics,”ASTM International,Conshohocken,PA,US来测量。在一些实施方案中，在通过离子交换化学强化后，玻璃-陶瓷展现出这样的维氏压痕裂纹引发载荷值。

断裂韧性可以在玻璃-陶瓷的离子交换强化之前根据ASTM C1421-10“StandardTest Methods for Determination of Fracture Toughness of Advanced Ceramics atAmbient Temperature”使用人字形缺口短梁来测量。

压缩应力(包括表面压缩应力)用表面应力计(FSM)如市售仪器如由OriharaIndustrial Co.,Ltd.(日本)制造的FSM-6000测量。表面应力测量依赖于应力光学系数(SOC)的测量，该系数与玻璃-陶瓷的双折射有关。SOC继而根据名称为“Standard TestMethod for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient”的ASTM标准C770-16中描述的程序C(玻璃盘方法)进行测量，该标准的内容通过引用整体并入本文。压缩深度(DOC)也使用FSM进行测量。最大中心张力(CT)值使用本领域已知的散射光偏光器(SCALP)技术测量。

表述“压缩深度”和“DOC”是指玻璃-陶瓷中压缩应力转变为拉伸应力的位置。

如本文所用，表述“玻璃前体”或“前体玻璃”是指包含一种或多种成核剂和/或成核位点(例如，在材料的主体内，其可以均匀分布在其中并遍布整个主体)的玻璃或玻璃制品，在热处理时，所述成核剂或成核位点至少部分地引起(例如，促进)玻璃中至少一种结晶相的成核。

如本文所用，表述“玻璃-陶瓷”是指由前体玻璃材料在前体玻璃中的至少一种结晶相成核之后形成的材料或制品，所述成核使得玻璃-陶瓷包含残余玻璃相及至少一种结晶相(一般参见图9和相关公开内容)。

如本文所用，表述“主结晶相”是指玻璃-陶瓷中存在的其量(以玻璃-陶瓷的重量％计)大于玻璃-陶瓷中存在的任何其他单独的结晶相的量(以玻璃-陶瓷的重量％计)的结晶相。例如，如果玻璃-陶瓷包含结晶相A、B和C并且结晶相A为主结晶相，则玻璃-陶瓷中结晶相A的量大于玻璃-陶瓷中结晶相B的量并大于玻璃-陶瓷中结晶相C的量。

由玻璃-陶瓷形成的制品通常相对于由玻璃形成的制品具有改善的断裂韧性。这种改善可能归因于玻璃-陶瓷中结晶晶粒的存在，这可能会阻碍裂纹扩展。玻璃-陶瓷的断裂韧性可以通过减少每单位体积玻璃-陶瓷的晶粒数量——即通过增加玻璃-陶瓷的晶粒尺寸来改善。然而，玻璃-陶瓷的透明度或光学透射率可能会随着晶粒尺寸的增加而降低。特别地，当晶粒尺寸大于300nm时，玻璃-陶瓷的可见光透明度可能会显著降低。因此，一些玻璃-陶瓷可能具有相对好的机械性能(如断裂韧性)和相对差的光学特性(如光学透明度或光学透射率)，或者具有相对差的机械性能和相对好的光学特性，但不同时具有相对好的机械性能和相对好的光学特性。

另外，一些玻璃-陶瓷可以通过离子交换过程来强化，在离子交换过程中，玻璃-陶瓷中较小的碱金属离子被交换为来自例如熔融碱金属盐浴的较大碱金属离子。作为一个实例，含锂玻璃-陶瓷可以通过将玻璃-陶瓷置于熔融碱金属盐(如钠盐和/或钾盐)的浴中从而促进玻璃-陶瓷中的锂离子与浴中的钠和/或钾离子的交换而通过离子交换得到强化。然而，近来各种应用中使用锂的需求增加了锂原材料的成本并降低了可得性，从而增加了生产可通过离子交换强化的含锂玻璃-陶瓷的总成本。本文描述的玻璃-陶瓷不需要锂来促进期望的离子交换性能。

本文公开了将缓解前述问题的前体玻璃和由其形成的玻璃-陶瓷。

举个例子，现在参考图9，其示意性地绘示了根据本文示出和描述的一个或多个实施方案的玻璃-陶瓷制品810。如本文所述，表述“玻璃-陶瓷”是指由前体玻璃材料在前体玻璃中的至少一种结晶相成核之后形成的材料或制品，使得玻璃-陶瓷包含残余玻璃相及至少一种结晶相。因此，玻璃-陶瓷制品810包括玻璃相812(例如，无定形玻璃；单相玻璃或多相玻璃)和多晶陶瓷相(例如，主结晶相814的晶粒，任选地具有副结晶相816的晶粒)两者。玻璃相812可被称为“残余玻璃”或“残余玻璃相”。可以想象，结晶相814、816的晶粒可以不均匀地分布或定向地生长，如通过激光使热量局域化，或者通过定位和/或取向成核位点来引导结晶相814、816的晶粒的生长，并且可预期的实施方案包括这样的性质；然而，通常在本文公开的玻璃-陶瓷中，结晶相814、816的晶粒可以一致地或均一地分布并随机地取向在玻璃相812内，如遍及玻璃-陶瓷制品810的一些、大部分或全部玻璃相。此外，一旦从前体玻璃成核，就可以使结晶相814、816的晶粒生长以彼此接触、彼此重叠、彼此连锁和/或填充玻璃-陶瓷制品810的更多体积。使结晶相814、816的晶粒生长至不同尺寸可以影响玻璃-陶瓷制品810的性质，并且当结晶相814、816的晶粒具有如本文所公开的晶粒尺寸并且制品具有如本文所公开的尺寸时，这样的性质可以是各向同性的，其中结晶相814、816的晶粒一致地、均一地定位并随机地取向。在结晶相814、816的晶粒成核和生长后，玻璃相812将围绕(例如，接触、包封、封装)结晶相814、816的晶粒的个体或团簇。玻璃-陶瓷制品810可以具有多于一种玻璃相812和/或多于一种结晶相，如用结晶相814、816所示。

本文描述的玻璃-陶瓷的实施方案，如图9中所绘示的实施方案，具有包含一种或多种结晶相和玻璃相的相集合。至少一种结晶相包含jeffbenite结晶结构。具有jeffbenite结晶结构的结晶相是指通过X-射线衍射(XRD)分析鉴定为jeffbenite的结晶相。例如，可以将从玻璃-陶瓷材料的样品收集的XRD数据(如XRD谱)以及关于样品组成(如制备样品的批料组成)的一般组成信息输入到来自Materials Data Inc.的MDI Jadepowder XRD分析软件中。该软件利用输入信息以及国际衍射数据中心粉末衍射文件版本4数据库(ICDD PDF-4数据库)基于样品的组成信息和如从XRD数据测定的相的结晶结构来鉴定样品中的结晶相。在实施方案中，玻璃-陶瓷的相集合可以具有至少一种包含jeffbenite结晶结构的结晶相，如通过该方法所测定的。

基于前述内容，除非在本文中如在权利要求中或其他地方另有指定或有进一步阐明，否则，表述“jeffbenite结晶结构”指的是通过XRD分析鉴定为如本文所述的jeffbenite的结晶相或结晶相晶粒，并且本文中提供的进一步的表征可以有助于阐明可能包括并要求保护的具有jeffbenite结晶结构的结晶相的各种实施方案和形式。

在实施方案中，具有jeffbenite结晶结构的结晶相为玻璃-陶瓷中的主结晶相。具有jeffbenite结晶结构的结晶相可以具有与jeffbenite共同的属性(例如，组成属性、分子结构属性、微观结构属性)。

以Jeffrey Harris和Ben Harte命名的Jeffbenite是近来在来自地幔内“超深”(例如，深度>300km)的金刚石中以包裹体观察到的矿物。在其命名之前，jeffbenite被叫做四方-铁铝榴石-镁铝榴石-相(“TAPP”)。Jeffbenite可以包含四方Mg

Jeffbenite(本身)的密度可为约3.6g/cm

虽然Mg

在本文描述的玻璃-陶瓷的实施方案中，包含jeffbenite结晶结构的结晶相可至少包含四方Mg

在本文描述的玻璃-陶瓷的实施方案中，包含jeffbenite结晶结构(或其一部分)的结晶相可通过添加氧化锆(ZrO

在本文描述的玻璃-陶瓷的实施方案中，包含jeffbenite结晶结构(或其一部分)的结晶相可通过添加二氧化钛、氧化锡、氧化铁(FeO)、氧化锰和/或氧化锌来进一步改性。例如，二氧化钛(即，钛贡献者)和/或氧化锡(即，锡贡献者)可以替代jeffbenite结晶结构中高达50％的锆。类似地，氧化铁(即，铁贡献者)、氧化锰(即，锰贡献者)和/或氧化锌(即，锌贡献者)可以替代jeffbenite结晶结构中的一部分镁。在这样的实施方案中，包含jeffbenite结晶结构(或其一部分)的结晶相可具有根据下式的组成：(Mg,Fe,Mn,Zn)

应理解，对包含jeffbenite结构的结晶相的其他取代和改性是可预期的并且是可能的。例如，在本文描述的玻璃-陶瓷的实施方案中，包含jeffbenite结晶结构(或其一部分)的结晶相可以通过向组合物中添加金属氧化物作为二价金属阳离子(表示为“R

在实施方案中，所述相集合的所述一种或多种结晶相可以包含一种或多种副结晶相。所述一种或多种副结晶相可以以小于主结晶相的量存在于玻璃-陶瓷中。在实施方案中，所述一种或多种副结晶相可以包含四方氧化锆(ZrO

在实施方案中，本文描述的玻璃-陶瓷的相集合包含按玻璃-陶瓷制品的重量计(即，重量％)大于或等于25重量％的所述一种或多种结晶相和小于或等于75重量％的玻璃相，大于或等于30重量％的所述一种或多种结晶相和小于或等于70重量％的玻璃相，大于或等于40重量％的所述一种或多种结晶相和小于或等于60重量％的玻璃相，大于或等于50重量％的所述一种或多种结晶相和小于或等于50重量％的玻璃相，大于或等于60重量％的所述一种或多种结晶相和小于或等于40重量％的玻璃相，大于或等于70重量％的所述一种或多种结晶相和小于或等于30重量％的玻璃相，大于或等于80重量％的所述一种或多种结晶相和小于或等于20重量％的玻璃相，如根据XRD谱的Rietveld分析所测定。应理解，结晶相含量或玻璃含量可以在由任何和所有前述端点形成的子范围内。在实施方案中，所述一种或多种结晶相和玻璃相可以均匀地分布在整个玻璃-陶瓷中。还应指出，至少一些、大多数(>50重量％)或基本上所有这样的结晶相可以具有jeffbenite结晶结构(例如，如通过XRD所鉴定；四方、化学计量石榴石、Mg

SiO

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含正量的二氧化硅，如大于杂质的量(0.05摩尔％或更大)，如大于或等于35摩尔％至小于或等于65摩尔％的SiO

与SiO

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含正量的MgO，如大于杂质的量(0.05摩尔％或更大)，如大于或等于10摩尔％至小于或等于45摩尔％的MgO。在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含大于或等于7摩尔％至小于或等于65摩尔％的MgO。MgO的添加可以增加前体玻璃和所得玻璃-陶瓷的玻璃的弹性模量。MgO还可以取代玻璃网络中的Al

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含Na

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含K

在实施方案中，本文描述的前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物中Na

在实施方案中，Na

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含ZrO

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含HfO

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含TiO

在实施方案中，本文描述的前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物中ZrO

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含SnO

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含BaO。BaO可以增加玻璃-陶瓷的残余玻璃的折射率以更好地匹配玻璃-陶瓷中具有jeffbenite结晶结构的结晶相的折射率。在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物中BaO的浓度可以大于或等于0摩尔％(如为正量，如大于杂质的量(0.05摩尔％或更大))至小于或等于8摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于5摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于4摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于3摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于2摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于1摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于5摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于4摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于3摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于2摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于5摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于4摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于3摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于5摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于4摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于5摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于7摩尔％至小于或等于8摩尔，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以基本上不含BaO。

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含ZnO。ZnO的添加可以增加玻璃-陶瓷中残余玻璃的折射率以更好地匹配玻璃-陶瓷中具有jeffbenite结晶结构的结晶相的折射率。虽然不希望受理论的束缚，但据信ZnO的添加可以导致用Zn替代jeffbenite结晶结构中的至少一部分Mg。ZnO还可以帮助稳定前体玻璃、防止失透和降低液相线粘度。然而，太多的ZnO可能扰乱陶瓷化过程中具有jeffbenite结晶结构的结晶相的形成。在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物中ZnO的浓度可以大于或等于0摩尔％(如为正量，如大于杂质的量(0.05摩尔％或更大))至小于或等于15摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于14摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于13摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于12摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于11摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于5摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于4摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于3摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于2摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于1摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于15摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于14摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于13摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于12摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于11摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于5摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于4摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于3摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于2摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于15摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于14摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于13摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于12摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于11摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于5摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于4摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于3摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于15摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于14摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于13摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于12摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于11摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于5摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于4摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于15摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于14摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于13摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于12摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于11摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于5摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于15摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于14摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于13摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于12摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于11摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于15摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于14摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于13摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于12摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于11摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于7摩尔％至小于或等于15摩尔％、大于或等于7摩尔％至小于或等于14摩尔％、大于或等于7摩尔％至小于或等于13摩尔％、大于或等于7摩尔％至小于或等于8摩尔％，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以基本上不含ZnO。

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含FeO。虽然不希望受理论的束缚，但据信FeO的添加可以导致用Fe替代jeffbenite结晶结构中的至少一部分Mg。FeO还可以赋予前体玻璃和玻璃-陶瓷以颜色。在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物中FeO的浓度可以大于或等于0摩尔％(如为正量，如大于杂质的量(0.05摩尔％或更大))至小于或等于9摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于5摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于4摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于3摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于2摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于1摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于7摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于8摩尔％至小于或等于9摩尔％，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以基本上不含FeO。

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含CaO、SrO或其组合。CaO、SrO和其组合的添加可以增加玻璃-陶瓷中残余玻璃的量。不希望受理论的束缚，但在玻璃-陶瓷中包含SrO可以增加残余玻璃的折射率以更好地匹配结晶相的折射率。在实施方案中，CaO、SrO或其组合的浓度可以大于或等于0摩尔％(如为正量，如大于杂质的量(0.05摩尔％或更大))至小于或等于2.0摩尔％、大于或等于0.2摩尔％至小于或等于2.0摩尔％、大于或等于0.4摩尔％至小于或等于2.0摩尔％、大于或等于0.6摩尔％至小于或等于2.0摩尔％、大于或等于0.8摩尔％至小于或等于2.0摩尔％、大于或等于1.0摩尔％至小于或等于2.0摩尔％、大于或等于1.2摩尔％至小于或等于2.0摩尔％、大于或等于1.4摩尔％至小于或等于2.0摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于1.7摩尔％、大于或等于0.2摩尔％至小于或等于1.7摩尔％、大于或等于0.4摩尔％至小于或等于1.7摩尔％、大于或等于0.6摩尔％至小于或等于1.7摩尔％、大于或等于0.8摩尔％至小于或等于1.7摩尔％、大于或等于1.0摩尔％至小于或等于1.7摩尔％、大于或等于1.2摩尔％至小于或等于1.7摩尔％、大于或等于1.4摩尔％至小于或等于1.7摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于1.4摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于1.2摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于1.0摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于0.8摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于0.6摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于0.4摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于0.2摩尔％，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。在实施方案中，CaO的浓度可以大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于1摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于7摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于8摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于9摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于6摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于5摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于4摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于3摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于2摩尔％、大于或等于0摩尔％至小于或等于1摩尔％，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以基本上不含CaO。在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以基本上不含SrO。在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以基本上不含CaO和SrO两者。

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含Cs

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含Li

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含Y

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以基本上不含P

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含P

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含MnO

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物可以包含La

由本文描述的前体玻璃或玻璃-陶瓷形成的制品可以具有任何合适的厚度，这取决于玻璃-陶瓷的具体应用。玻璃-陶瓷片材实施方案可以具有大于或等于0.2mm至小于或等于10mm的厚度T。在实施方案中，玻璃-陶瓷片材实施方案可以具有6mm或更小、5mm或更小、4mm或更小、3mm或更小、2mm或更小、1.0mm或更小、750μm或更小、500μm或更小、或250μm或更小的厚度T。在实施方案中，玻璃-陶瓷片材实施方案可以具有大于或等于200μm至小于或等于5mm、大于或等于500μm至小于或等于5mm、大于或等于200μm至小于或等于4mm、大于或等于200μm至小于或等于2mm、大于或等于400μm至小于或等于5mm、或大于或等于400μm至小于或等于2mm的厚度T。应理解，前体玻璃或玻璃-陶瓷制品的厚度可以在由任何和所有前述端点形成的子范围内。或者，玻璃片材可以厚于10mm，例如供用于某些装甲窗或其他用途中。或者，例如，包含本文公开的玻璃或玻璃-陶瓷的容器和管可以具有这样的厚度作为壁厚，并且包含本文公开的玻璃或玻璃-陶瓷的棒和球以及其他制品可以具有类似的厚度。

在实施方案中，本文描述的前体玻璃或玻璃-陶瓷组合物是可离子交换的，以促进强化前体玻璃或玻璃-陶瓷。在典型的离子交换过程中，玻璃-陶瓷中较小的金属离子被靠近玻璃-陶瓷外表面的层内相同价态的较大金属离子替换或“交换”。用较大的离子替换较小的离子会在玻璃-陶瓷的层内产生压缩应力。在实施方案中，金属离子为一价金属离子(例如，Li

在实施方案中，前体玻璃和/或玻璃-陶瓷可以进行离子交换以实现约30μm或更大、约40μm或更大、约50μm或更大、约60μm或更大、约70μm或更大、约80μm或更大、约90μm或更大、或约100μm或更大的压缩深度。在实施方案中，压缩深度可以大于或等于由前体玻璃和/或玻璃-陶瓷形成的制品的厚度的3％、大于或等于该厚度的5％、大于或等于该厚度的10％、大于或等于该厚度的15％、大于或等于该厚度的20％、或甚至大于或等于该厚度的22％。与非离子交换的材料相比，这种表面压缩层的产生有利于实现较好的抗裂性和较高的挠曲强度。与制品的主体(即，不包括表面压缩的区域)中交换到制品中的离子的浓度相比，表面压缩层具有较高的交换到前体玻璃和/或玻璃-陶瓷制品中的离子的浓度。

在实施方案中，对前体玻璃和/或玻璃-陶瓷进行离子交换以实现大于或等于10MPa的中心张力。在实施方案中，中心张力可以大于或等于10MPa并小于或等于200MPa、大于或等于20MPa并小于或等于200MPa、大于或等于30MPa并小于或等于200MPa、大于或等于40MPa并小于或等于200MPa、大于或等于50MPa并小于或等于200MPa、大于或等于60MPa并小于或等于200MPa、大于或等于70MPa并小于或等于200MPa、大于或等于80MPa并小于或等于200MPa、大于或等于90MPa并小于或等于200MPa、大于或等于100MPa并小于或等于200MPa、大于或等于110MPa并小于或等于200MPa、大于或等于120MPa并小于或等于200MPa、大于或等于130MPa并小于或等于200MPa、大于或等于140MPa并小于或等于200MPa、大于或等于150MPa并小于或等于200MPa、大于或等于160MPa并小于或等于200MPa、大于或等于170MPa并小于或等于200MPa、大于或等于180MPa并小于或等于200MPa、大于或等于190MPa并小于或等于200MPa，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。

在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷可以具有在大于或等于100MPa至小于或等于1GPa、大于或等于100MPa至小于或等于950MPa、大于或等于100MPa至小于或等于900MPa、大于或等于100MPa至小于或等于850MPa、大于或等于100MPa至小于或等于800MPa、大于或等于100MPa至小于或等于750MPa、大于或等于100MPa至小于或等于700MPa、大于或等于100MPa至小于或等于650MPa、大于或等于100MPa至小于或等于600MPa、大于或等于100MPa至小于或等于550MPa、大于或等于100MPa至小于或等于500MPa、大于或等于100MPa至小于或等于450MPa、大于或等于100MPa至小于或等于400MPa、大于或等于100MPa至小于或等于350MPa、大于或等于100MPa至小于或等于300MPa、大于或等于100MPa至小于或等于250MPa、大于或等于100MPa至小于或等于200MPa、大于或等于100MPa至小于或等于150MPa、150MPa至小于或等于500MPa、大于或等于150MPa至小于或等于450MPa、大于或等于150MPa至小于或等于400MPa、大于或等于150MPa至小于或等于350MPa、大于或等于150MPa至小于或等于300MPa、大于或等于150MPa至小于或等于250MPa、大于或等于150MPa至小于或等于200MPa、200MPa至小于或等于500MPa、大于或等于200MPa至小于或等于450MPa、大于或等于200MPa至小于或等于400MPa、大于或等于200MPa至小于或等于350MPa、大于或等于200MPa至小于或等于300MPa、大于或等于200MPa至小于或等于250MPa、250MPa至小于或等于500MPa、大于或等于250MPa至小于或等于450MPa、大于或等于250MPa至小于或等于400MPa、大于或等于250MPa至小于或等于350MPa、大于或等于250MPa至小于或等于300MPa、300MPa至小于或等于500MPa、大于或等于300MPa至小于或等于450MPa、大于或等于300MPa至小于或等于400MPa、大于或等于300MPa至小于或等于350MPa、350MPa至小于或等于500MPa、大于或等于350MPa至小于或等于450MPa、大于或等于350MPa至小于或等于400MPa、400MPa至小于或等于500MPa、大于或等于400MPa至小于或等于450MPa、大于或等于450MPa至小于或等于500MPa的范围内的表面压缩应力，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。在实施方案中，前体玻璃或玻璃-陶瓷可以具有约100MPa或更大、约150MPa或更大、约200MPa或更大、约250MPa或更大、约300MPa或更大、约350MPa或更大、约400MPa或更大、约450MPa或更大、或约500MPa或更大的表面压缩应力。

在实施方案中，制造玻璃-陶瓷的过程包括熔化一批构成组分以形成前体玻璃。可以将熔融的前体玻璃倒入模具中。在实施方案中，模具可以包含钢。前体玻璃可以被退火。可以将前体玻璃的圆盘切片并然后热处理形成玻璃-陶瓷。

或者，本文描述的前体玻璃可由熔融前体玻璃制造并通过包括但不限于狭缝拉制、浮法、轧制和本领域已知的其他片材形成工艺的工艺形成为片材。

在实施方案中，制造玻璃-陶瓷的过程包括在一个或多个预选的温度下对前体玻璃进行热处理(本文中也称为“陶瓷化”)达一个或多个预选的时间以诱导玻璃均化和一种或多种结晶相(例如，具有一种或多种组成、量、形态、尺寸或尺寸分布等)的结晶(即，成核和生长)。在整个热处理过程中，所述一个或多个预选的温度可以小于1500K。应指出，温度可以指一定范围内的温度，不一定是静态单一(singular)温度。类似地，应指出，晶体成核和/或生长可以在连续或多个离散的热处理中发生，这些热处理加在一起实现期望的晶体生长。不希望受理论的束缚，成核剂可以充当或形成结晶相的晶粒发生成核和生长的成核位点，包括具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒的成核和生长。成核位点在前体玻璃内定位和取向为使得所得结晶相的晶粒(包括具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒)均匀分布在整个所得玻璃-陶瓷中并以随机取向生长，从而产生具有各向同性材料性质的玻璃-陶瓷。在实施方案中，热处理可包括在热处理炉中以1-10℃/分钟的速率加热前体玻璃，直至炉子达到第一温度。炉子的第一温度可以大于或等于700℃至小于或等于950℃。在实施方案中，炉子的第一温度可以大于或等于700℃至小于或等于950℃、大于或等于710℃至小于或等于950℃、大于或等于730℃至小于或等于950℃、大于或等于750℃至小于或等于950℃、大于或等于770℃至小于或等于950℃、大于或等于790℃至小于或等于950℃、大于或等于810℃至小于或等于950℃、大于或等于830℃至小于或等于950℃、大于或等于850℃至小于或等于950℃、大于或等于870℃至小于或等于950℃、大于或等于890℃至小于或等于950℃、大于或等于910℃至小于或等于950℃、大于或等于930℃至小于或等于950℃、大于或等于700℃至小于或等于930℃、大于或等于700℃至小于或等于910℃、大于或等于700℃至小于或等于890℃、大于或等于700℃至小于或等于870℃、大于或等于700℃至小于或等于850℃、大于或等于700℃至小于或等于830℃、大于或等于700℃至小于或等于810℃、大于或等于700℃至小于或等于790℃、大于或等于700℃至小于或等于770℃、大于或等于700℃至小于或等于750℃、大于或等于700℃至小于或等于730℃、大于或等于700℃至小于或等于710℃，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。除非另有说明，否则热处理或离子交换处理的温度是指制品所暴露于的环境(如用于热处理的炉子或用于离子交换处理的熔融盐浴)的温度。在实施方案中，制造玻璃-陶瓷的过程包括将前体玻璃保持在第一温度下在0.25小时至6小时的范围内的第一时间。例如但不限于，可以将前体玻璃保持在第一温度下在大于或等于0.25小时至小于或等于6小时、大于或等于0.5小时至小于或等于6小时、大于或等于0.75小时至小于或等于6小时、大于或等于1小时至小于或等于6小时、大于或等于1.25小时至小于或等于6小时、大于或等于1.5小时至小于或等于6小时、大于或等于1.75小时至小于或等于6小时、大于或等于2小时至小于或等于6小时、大于或等于2.25小时至小于或等于6小时、大于或等于2.5小时至小于或等于6小时、大于或等于2.75小时至小于或等于6小时、大于或等于3小时至小于或等于6小时、大于或等于3.25小时至小于或等于6小时、大于或等于3.5小时至小于或等于6小时、大于或等于3.75小时至小于或等于6小时、大于或等于4小时至小于或等于6小时、大于或等于4.25至小于或等于6小时、大于或等于4.5小时至小于或等于6小时、大于或等于4.75小时至小于或等于6小时、大于或等于5小时至小于或等于6小时、大于或等于5.25小时至小于或等于6小时、大于或等于5.5小时至小于或等于6小时、大于或等于5.75小时至小于或等于6小时、大于或等于0.25小时至小于或等于5.75小时、大于或等于0.25小时至小于或等于5.5小时、大于或等于0.25小时至小于或等于5.25小时、大于或等于0.25小时至小于或等于5小时、大于或等于0.25小时至小于或等于4.75小时、大于或等于0.25小时至小于或等于4.5小时、大于或等于0.25小时至小于或等于4.25小时、大于或等于0.25小时至小于或等于4小时、大于或等于0.25小时至小于或等于3.75小时、大于或等于0.25小时至小于或等于3.5小时、大于或等于0.25小时至小于或等于3.25小时、大于或等于0.25小时至小于或等于3小时、大于或等于0.25小时至小于或等于2.75小时、大于或等于0.25小时至小于或等于2.5小时、大于或等于0.25小时至小于或等于2.25小时、大于或等于0.25小时至小于或等于1小时、大于或等于0.25小时至小于或等于0.75小时、大于或等于0.25小时至小于或等于0.5小时的范围内的第一时间，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。在实施方案中，在热处理炉中在第一温度下对前体玻璃进行热处理达第一时间可以促进前体玻璃中所需结晶相的成核和生长以形成玻璃-陶瓷。在其他实施方案中，在热处理炉中在第一温度下对前体玻璃进行热处理达第一时间可以促进前体玻璃中所需结晶相的成核，并实施第二热处理步骤以使前体玻璃中成核的结晶相生长以形成玻璃-陶瓷。

例如，在实施方案中，热处理可包括在热处理炉中以1-10℃/分钟的速率加热前体玻璃直至炉子达到第二温度的第二步骤。第二温度可以不同于第一温度。炉子的第二温度可以大于或等于750℃至小于或等于950℃。在实施方案中，第二温度可以大于或等于750℃至小于或等于950℃、大于或等于770℃至小于或等于950℃、大于或等于790℃至小于或等于950℃、大于或等于810℃至小于或等于950℃、大于或等于830℃至小于或等于950℃、大于或等于850℃至小于或等于950℃、大于或等于870℃至小于或等于950℃、大于或等于890℃至小于或等于950℃、大于或等于910℃至小于或等于950℃、大于或等于930℃至小于或等于950℃、大于或等于750℃至小于或等于930℃、大于或等于750℃至小于或等于910℃、大于或等于750℃至小于或等于890℃、大于或等于750℃至小于或等于870℃、大于或等于750℃至小于或等于850℃、大于或等于750℃至小于或等于830℃、大于或等于750℃至小于或等于810℃、大于或等于750℃至小于或等于790℃、大于或等于750℃至小于或等于770℃，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。在实施方案中，制造玻璃-陶瓷的过程包括将前体玻璃保持在第二温度下在大于或等于0.25小时至小于或等于6小时的范围内的第二时间。例如但不限于，可以将前体玻璃保持在第二温度下在大于或等于0.25小时至小于或等于6小时、大于或等于0.5小时至小于或等于6小时、大于或等于0.75小时至小于或等于6小时、大于或等于1小时至小于或等于6小时、大于或等于1.25小时至小于或等于6小时、大于或等于1.5小时至小于或等于6小时、大于或等于1.75小时至小于或等于6小时、大于或等于2小时至小于或等于6小时、大于或等于2.25小时至小于或等于6小时、大于或等于2.5小时至小于或等于6小时、大于或等于2.75小时至小于或等于6小时、大于或等于3小时至小于或等于6小时、大于或等于3.25小时至小于或等于6小时、大于或等于3.5小时至小于或等于6小时、大于或等于3.75小时至小于或等于6小时、大于或等于4小时至小于或等于6小时、大于或等于4.25至小于或等于6小时、大于或等于4.5小时至小于或等于6小时、大于或等于4.75小时至小于或等于6小时、大于或等于5小时至小于或等于6小时、大于或等于5.25小时至小于或等于6小时、大于或等于5.5小时至小于或等于6小时、大于或等于5.75小时至小于或等于6小时、大于或等于0.25小时至小于或等于5.75小时、大于或等于0.25小时至小于或等于5.5小时、大于或等于0.25小时至小于或等于5.25小时、大于或等于0.25小时至小于或等于5小时、大于或等于0.25小时至小于或等于4.75小时、大于或等于0.25小时至小于或等于4.5小时、大于或等于0.25小时至小于或等于4.25小时、大于或等于0.25小时至小于或等于4小时、大于或等于0.25小时至小于或等于3.75小时、大于或等于0.25小时至小于或等于3.5小时、大于或等于0.25小时至小于或等于3.25小时、大于或等于0.25小时至小于或等于3小时、大于或等于0.25小时至小于或等于2.75小时、大于或等于0.25小时至小于或等于2.5小时、大于或等于0.25小时至小于或等于2.25小时、大于或等于0.25小时至小于或等于1小时、大于或等于0.25小时至小于或等于0.75小时、大于或等于0.25小时至小于或等于0.5小时的范围内的第二时间，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。在热处理炉中在第二温度下对具有成核的结晶相的前体玻璃进行热处理达第二时间将促进前体玻璃中所需结晶相的生长以形成玻璃-陶瓷。

在实施方案中，对前体玻璃进行热处理还可包括在热处理炉中将前体玻璃加热到一个或多个后续炉温，如大于或等于750℃至小于或等于950℃，并将前体玻璃在每个后续炉温下保持在如大于或等于0.25小时至小于或等于6小时的范围内的时间。

在实施方案中，对前体玻璃进行热处理可以在环境压力下进行。在实施方案中，对前体玻璃进行热处理可以在环境大气压(例如，101.325kPa)下进行。在实施方案中，对前体玻璃进行热处理可以在约100kPa下进行。在一个或多个实施方案中，对前体玻璃进行热处理可以在小于或等于15GPa的压力下进行。例如但不限于，对前体玻璃进行热处理可以在小于或等于15GPa、小于或等于10GPa、小于或等于5GPa、或小于或等于1GPa的压力下进行。根据本文描述的方法，可以在不需要这样的加压的情况下在玻璃-陶瓷制品中形成jeffbenite。

在热处理之后(即，在前体玻璃中的结晶相成核和生长之后)，具有jeffbenite结晶结构的结晶相的至少一些晶粒将在残余玻璃相内彼此重叠和连锁。具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒可以在主体的玻璃-陶瓷内彼此重叠和连锁，如至玻璃-陶瓷具有如本文所公开的断裂韧性如约0.75MPa·m

在实施方案中，所得玻璃-陶瓷可以是透明的、半透明的或不透明的。在实施方案中，玻璃-陶瓷在0.85mm的制品厚度下对在约400nm至约1,000nm的波长范围内的光具有≥85％的平均透射率。在实施方案中，玻璃-陶瓷在0.85mm的制品厚度下对在约400nm至约1000nm的波长范围内的光的平均透射率为约85％或更大、约86％或更大、约87％或更大、约88％或更大、约89％或更大、约90％或更大、约91％或更大、约92％或更大、约93％或更大。

在实施方案中，所得玻璃-陶瓷可以是有色的。有色的玻璃-陶瓷制品可以在着色剂包中包含至少一种着色剂，其作用是赋予玻璃-陶瓷期望的颜色。着色剂包可以包含Au、Ag、Cr

在实施方案中，有色玻璃-陶瓷可以形成玻璃-陶瓷片材。有色玻璃-陶瓷在本文公开的厚度下在可见光谱中的一些、大多数和/或所有频率下(例如，4×10

在实施方案中，有色玻璃-陶瓷可以是不透明的，如基本上不透射可见光的纯色(例如，白色、黑色、森林绿)(例如，在380至750纳米波长之间的总透射率小于1％)。有色玻璃-陶瓷在本文公开的厚度下在可见光谱中的一些、大多数和/或所有频率下(例如，4×10

在实施方案中，玻璃-陶瓷的颜色可以使用CIELAB颜色空间坐标L*、a*和b*来描述。在实施方案中，L*的值可以为0至100、10至100、20至100、30至100、40至100、50至100、60至100、70至100、80至100、90至100、0至90、0至80、0至70、0至60、0至50、0至40、0至30、0至20、0至10，或由这些端点形成的任何和所有子范围。在实施方案中，L*坐标可以大于或等于50、大于或等于60、大于或等于70、大于或等于80并小于或等于100。在实施方案中，a*的值可以为-128至128、-120至128、-110至128、-100至128、-90至128、-80至128、-70至128、-60至128、-50至128、-40至128、-30至128、-20至128、-10至128、0至128、10至128、20至128、30至128、40至128、50至128、60至128、70至128、80至128、90至128、100至128、110至128、120至128，或由这些端点形成的任何和所有子范围。在实施方案中，a*坐标可以大于或等于-100、大于或等于-90、大于或等于-80、大于或等于-70、大于或等于-60、大于或等于-50、大于或等于-40、大于或等于-30、或大于或等于-20。在实施方案中，a*坐标可以小于或等于100、小于或等于90、小于或等于80、小于或等于70、小于或等于60、小于或等于50、小于或等于40、小于或等于30、或小于或等于20。在实施方案中，b*的值可以为-128至128、-120至128、-110至128、-100至128、-90至128、-80至128、-70至128、-60至128、-50至128、-40至128、-30至128、-20至128、-10至128、0至128、10至128、20至128、30至128、40至128、50至128、60至128、70至128、80至128、90至128、100至128、110至128、120至128，或由这些端点形成的任何和所有子范围。在实施方案中，b*坐标可以大于或等于-100、大于或等于-90、大于或等于-80、大于或等于-70、大于或等于-60、大于或等于-50、大于或等于-40、大于或等于-30、或大于或等于-20。在实施方案中，b*坐标可以小于或等于100、小于或等于90、小于或等于80、小于或等于70、小于或等于60、小于或等于50、小于或等于40、小于或等于30、或小于或等于20。

在实施方案中，所得玻璃-陶瓷可以具有大于或等于2.65g/cm

在实施方案中，所得玻璃-陶瓷可以包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相。在实施方案中，玻璃-陶瓷中具有jeffbenite结晶结构的结晶相的至少一些晶粒，或甚至大多数晶粒，可以具有小于可见光波长的尺寸(例如，从玻璃-陶瓷的切片/抛光切口测量，其中“尺寸”为线性横截面尺寸，从晶粒的相对面对的最外表面沿着玻璃-陶瓷的切片/抛光切口的表面通过晶粒的几何质心测量，如最长横截面尺寸、最短横截面尺寸、平均横截面尺寸；除非另有说明，否则本上下文中的“尺寸”是指给定晶粒的最长的此类横截面尺寸；参见图3-4、6A-6F中以及一般地图9中示出的晶粒)。例如但不限于，具有jeffbenite结晶结构的结晶相的至少一些晶粒，或甚至大多数晶粒，可以具有小于或等于500nm、400nm、350nm、300nm、250nm、200nm、150nm或甚至小于或等于100nm的尺寸。在实施方案中，玻璃-陶瓷中具有jeffbenite结晶结构的结晶相的至少一些晶粒，或甚至大多数晶粒，可以具有大于或等于20nm或甚至大于或等于30nm的尺寸。例如但不限于，玻璃-陶瓷中具有jeffbenite结晶结构的结晶相的至少一些晶粒，或甚至大多数，可以具有大于或等于20nm至小于或等于100nm、大于或等于30nm至小于或等于100nm、大于或等于40nm至小于或等于100nm、大于或等于50nm至小于或等于100nm、大于或等于60nm至小于或等于100nm、大于或等于70nm至小于或等于100nm、大于或等于80nm至小于或等于100nm、大于或等于90nm至小于或等于100nm、大于或等于20nm至小于或等于90nm、大于或等于30nm至小于或等于90nm、大于或等于20nm至小于或等于80nm、大于或等于30nm至小于或等于80nm、大于或等于20nm至小于或等于70nm、大于或等于30nm至小于或等于70nm、大于或等于20nm至小于或等于60nm、大于或等于30nm至小于或等于60nm、大于或等于20nm至小于或等于50nm、大于或等于30nm至小于或等于50nm、大于或等于20nm至小于或等于40nm、大于或等于30nm至小于或等于40nm的尺寸，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。在实施方案中，具有jeffbenite结晶结构的结晶相的至少一些晶粒可以呈细长形式。在实施方案中，具有jeffbenite结晶结构的结晶相的至少一些晶粒可以包括针状或平板状形状。在实施方案中，具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒可以包括约170GPa的体积弹性模量。在实施方案中，具有jeffbenite结晶结构的结晶相的晶粒可以包括约1350VHn的硬度。

在实施方案中，所得玻璃-陶瓷可以包含相集合，其中所述相集合的结晶相的至少一些晶粒，或甚至大多数晶粒，具有小于可见光波长的尺寸。例如但不限于，相集合中的结晶相的至少一些晶粒，或甚至大多数，可以具有小于或等于500nm、400nm、350nm、300nm、250nm、200nm、150nm或甚至小于或等于100nm的尺寸。在实施方案中，相集合中的结晶相的至少一些晶粒，或甚至大多数，可以具有大于或等于20nm或甚至大于或等于30nm的尺寸。例如但不限于，玻璃-陶瓷中的结晶相的至少一些晶粒，或甚至大多数，可以具有大于或等于20nm至小于或等于100nm、大于或等于30nm至小于或等于100nm、大于或等于40nm至小于或等于100nm、大于或等于50nm至小于或等于100nm、大于或等于60nm至小于或等于100nm、大于或等于70nm至小于或等于100nm、大于或等于80nm至小于或等于100nm、大于或等于90nm至小于或等于100nm、大于或等于20nm至小于或等于90nm、大于或等于30nm至小于或等于90nm、大于或等于20nm至小于或等于80nm、大于或等于30nm至小于或等于80nm、大于或等于20nm至小于或等于70nm、大于或等于30nm至小于或等于70nm、大于或等于20nm至小于或等于60nm、大于或等于30nm至小于或等于60nm、大于或等于20nm至小于或等于50nm、大于或等于30nm至小于或等于50nm、大于或等于20nm至小于或等于40nm、大于或等于30nm至小于或等于40nm的晶粒尺寸，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。

在实施方案中，玻璃-陶瓷可以具有大于或等于50GPa并小于或等于200GPa的弹性模量。在实施方案中，玻璃-陶瓷可以具有大于或等于50GPa、大于或等于80GPa、大于或等于90GPa或甚至大于或等于100GPa的弹性模量。在实施方案中，玻璃-陶瓷可以具有小于或等于200GPa或甚至小于或等于150GPa的弹性模量。在实施方案中，玻璃-陶瓷可以具有大于或等于50GPa并小于或等于200GPa、大于或等于50GPa并小于或等于175GPa、大于或等于60GPa并小于或等于175GPa、大于或等于60GPa并小于或等于150GPa、大于或等于70GPa并小于或等于175GPa、大于或等于70GPa并小于或等于150GPa、大于或等于80GPa并小于或等于175GPa、或甚至大于或等于80GPa并小于或等于150GPa的弹性模量，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。

在实施方案中，玻璃-陶瓷展现出约0.75MPa·m

在一个或多个实施方案中，玻璃-陶瓷通过展性出维氏硬度而具有高抗裂性和抗划伤性。在一些实施方案中，非离子交换的玻璃-陶瓷展现出在大于或等于600kgf/mm

所得玻璃-陶瓷可以以片材形式提供，然后可以通过压制、吹制、弯曲、下凹、真空成形或其他手段将其再成型或重新成形为均匀厚度的弯曲或弯折件。重新成形可以在热处理之前进行，或者成形步骤也可以充当热处理步骤，其中成形和热处理基本上同时进行。

本文描述的玻璃-陶瓷和玻璃-陶瓷制品可用于多种应用，包括例如用于消费电子设备或商业电子设备(包括例如LCD和LED显示器、计算机显示器和自动柜员机(ATM))中的盖玻璃或玻璃背板应用；用于触摸屏或触摸传感器应用，用于便携式电子设备，包括例如移动电话、个人媒体播放器和平板电脑；用于集成电路应用，包括例如半导体晶片；用于光伏应用；用于建筑玻璃应用；用于汽车或车辆玻璃应用；或用于商业或家用电器应用。在实施方案中，消费电子设备(例如智能手机、平板电脑、个人电脑、超极本、电视和相机)、建筑玻璃和/或汽车玻璃可以包括如本文所述的玻璃制品。

图1和2中示出了并入本文公开的任何玻璃-陶瓷制品的一种示例性电子设备。具体而言，图1和2示出了消费电子设备100，其包括具有前表面104、后表面106和侧表面108的外壳102；电气部件(未示出)，其至少部分地或完全地在外壳内并至少包括控制器、存储器和位于外壳的前表面处或邻近外壳的前表面的显示器110；以及位于外壳的前表面处或上方使得其在显示器上方的盖基板(cover substrate)112。在实施方案中，盖基板112和外壳102中的至少一个的至少一部分可以包括本文公开的任何玻璃-陶瓷制品。

现在参考图8A和8B，其绘示了由本文描述的玻璃-陶瓷形成的玻璃-陶瓷制品200的一个实施方案。在该实施方案中，玻璃-陶瓷制品呈玻璃片材的形式并可以包括设置在相对的第一表面202与第二表面204之间的主体201。主体201包含如本文所述的玻璃-陶瓷或基本上由如本文所述的玻璃-陶瓷组成。第一表面202和第二表面204可以是玻璃片材的彼此背离的主表面。在实施方案中，第一表面202和第二表面204可以是大体平面的并彼此间隔开限定在第一表面202与第二表面204之间的厚度T。第一表面202和第二表面204由至少一个边缘表面206界定，该边缘表面206形成通常限定玻璃-陶瓷制品200的形状的周边。在图8A和8B中绘示的实施方案中，玻璃-陶瓷制品的形状为矩形并包括长度L和宽度W。在此实施方案中，玻璃片材的宽度W定义为沿着与厚度T正交的第一表面202并在相对的边缘之间的距离。长度L定义为沿着与厚度T和宽度W正交的第一表面202并在相对的边缘之间的距离。在实施方案中，宽度W可以大于或等于厚度T并且长度L可以大于或等于宽度W。然而，应理解，玻璃-陶瓷制品的其他形状也是可预期的并且是可能的，包括但不限于正方形、圆形和其他规则或不规则的几何形状。例如，玻璃-陶瓷制品还可包括棒、纤维、球状或接近球状、弯曲片材、管、碗、透镜、小瓶、瓶子或其他容器。

在实施方案中，玻璃-陶瓷制品200的厚度T可以如本文所述。玻璃-陶瓷制品的长度L和宽度W可以根据使用玻璃-陶瓷制品200的具体应用来选择。在实施方案中，玻璃-陶瓷制品的长度L和宽度W可以大于或等于5mm，如大于或等于10mm、大于或等于15mm、大于或等于20mm、大于或等于25mm和大于或等于30mm。例如，但不限于，玻璃-陶瓷制品的长度L可以是大于或等于30mm至小于或等于1m、大于或等于30mm至小于或等于75cm、大于或等于30mm至小于或等于50cm、大于或等于30mm至小于或等于25cm、大于或等于30mm至小于或等于20cm、大于或等于30mm至小于或等于15cm、大于或等于30mm至小于或等于10cm、大于或等于30mm至小于或等于5cm，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。玻璃-陶瓷制品的宽度W可以是大于或等于30mm至小于或等于1m、大于或等于30mm至小于或等于75cm、大于或等于30mm至小于或等于50cm、大于或等于30mm至小于或等于25cm、大于或等于30mm至小于或等于20cm、大于或等于30mm至小于或等于15cm、大于或等于30mm至小于或等于10cm、大于或等于30mm至小于或等于5cm，或由任何这些端点形成的任何和所有子范围。在其中玻璃-陶瓷制品为玻璃片材的实施方案中，如图8A和8B中所绘示，玻璃片材的表面可以具有大于或等于25mm

在实施方案中，玻璃-陶瓷制品200的主体201在0.85mm的制品厚度下对在400nm至800nm(包括端点)的波长范围内的光具有至少75％的平均透射率使得该玻璃-陶瓷制品是透明的。在实施方案中，玻璃-陶瓷制品200的主体201在0.85mm的制品厚度下对在400nm至800nm(包括端点)的波长范围内的光具有大于或等于20％至小于75％的平均透射率使得该玻璃-陶瓷制品是半透明的。在实施方案中，当在法线入射下测量时玻璃-陶瓷制品的主体在0.85mm的制品厚度下对在400nm至800nm(包括端点)的波长范围内的光具有小于20％的平均透射率使得该玻璃-陶瓷制品是不透明的。在实施方案中，玻璃-陶瓷制品200的主体201是至少部分半透明的，使得被引导进入制品厚度中的波长为400nm至800nm的光中至少20％透射通过该主体。

Jeffbenite表征方法

在实施方案中，可以通过X-射线衍射来测试玻璃-陶瓷制品以测定该玻璃-陶瓷制品是否包含jeffbenite结晶相，如本文详细描述的。测试使用以下装置和软件：X-射线衍射仪–配有Cu辐射和Lynx Eye检测器的Bruker-AXSD8 Endeavor，Rocklabs Whisper系列环磨机，回填样品保持器(Malvern Panalytical PW1770/10粉末样品制备套件和PW18XX样品保持器)，6”×6”称量纸，载玻片，抹刀，和数据分析软件(MDI Jade、Bruker Topas和粉末衍射文件数据库PDF-4)。

以小块的玻璃-陶瓷接收玻璃-陶瓷制品的样品。将玻璃-陶瓷块在环磨机中破碎，使得可以获得约3克的玻璃-陶瓷。使用Rocklabs环磨机将3克的玻璃-陶瓷样品研磨成细粉，研磨约30秒。

PW18XX样品保持器填充有如本文所述的细粉。将样品保持环夹到准备台上。将细粉铺展在样品保持环中使得细粉在保持环内堆积成圆锥形状。使用载玻片将细粉牢牢地下压到保持环中。使用载玻片将任何多余的粉末刮回到保持环中。可以根据需要添加额外的细粉来填充样品保持器。重复该过程直至获得密堆积的粉末试样。使用载玻片的边缘去除保持环边缘上方多余的细粉。将底板放置到保持环上并夹紧到位。从准备台取下完整的样品保持器并装载到X-射线衍射仪中。

在XRD Commander中创建样品的作业文件。该作业文件包括样本在X-射线衍射仪中的位置以及样本的识别信息。在创建作业文件后，X-射线衍射仪扫描样品。

在通过X-射线衍射仪扫描样品后，使用MDI Jade软件分析从X-射线衍射仪获得的数据。在MDI Jade中打开含有来自X-射线衍射仪的数据的文件。使用“相(Phases)”窗口来识别数据中的指标峰。表1包括在包含jeffbenite的玻璃-陶瓷中可能存在的至少一些相的指标峰。将每个相的PDF编号输入到“PDF Recall”字段中。图14绘示了PDF Recall字段在MDI Jade的相窗口中的位置。

表1

对于一些相来说，大量的固溶体是可能的。可以缩放晶格参数使得卡数据与样品数据匹配。要缩放晶格参数时，在相选项卡中选择相的名称，然后选择主显示器右侧上的升序大小的箭头。箭头的位置绘示在图15中。可以分别使用鼠标左键和右键来增大和减小晶格约束。

表1中列出的相可以在包含jeffbenite的玻璃-陶瓷样品中找到。如果数据中存在未识别的峰，则可以使用玻璃-陶瓷的组成和峰位置来搜索PDF-4数据库。在识别所有的相并调整晶格以匹配样品数据后，使用“峰(Peaks)”选项卡上“归属相(Assign Phases)”功能。该软件列出峰并找到每个峰的归属相。一些峰可能没有归属相。这由图16中绘示的峰列表中的峰号1来说明。如果某个峰不包括归属相，则通过仪器或峰搜索算法来评价该峰以确定它是真实峰还是伪影。如果该峰是真实峰，则手动搜索PDF-4数据库以匹配缺失的峰与样品的化学成分。虽然自动搜索匹配程序很强大，但一些玻璃-陶瓷制品中的高度固溶体可能会给自动匹配程序带来问题。因此，操作员可能必须执行上述步骤。

使用Topas进行Rietveld分析以测定晶格常数和晶胞体积。在Topas中打开文件“Jeffbenite with hkl phase and ZrO2.pro”。通过单击红色运行箭头来运行初始精修，如图17中所示。当精修收敛时，保存参数。然后，通过单击左手侧窗口中文件树顶部处的文件名、选择“替换扫描数据(Replace Scan Data)”、导航到数据所在的文件夹并双击包含数据的文件来加载数据而将来自X-射线衍射仪的扫描数据加载到Topas中。图18示出了Topas中“替换扫描数据”的位置。可以将扫描下的文件树展开，以便所有的相都可见。将模型设置为代表当前样品中存在的相。这通过单击文件树中的相、然后选中或取消选中结构窗口中的“使用相(Use Phase)”框来进行。如果该相存在，则选中该框，而如果该相不存在，则取消选中该框。图19中绘示了“使用相”框的位置。如果数据库中没有实验jeffbenite的匹配结构，则在此步骤中使用Jeffbenite HKL相。Jeffbenite HKL相中的晶格参数和晶胞体积是最佳匹配并可用于表征样品中的jeffbenite。

一旦正确识别了样品的所有结构和相，就点击红色运行箭头，并且Topas进行精修直至其收敛于某个解。在解收敛后，分析RwP值、差异图和模型化相数据。图20中绘示了RwP值、差异图和模型化相数据。右上窗口中的RwP值应小于5。在差异图中，示出了实验数据与模型化数据(椭圆内)之间的曲线以及各相的棒状图案。如果差异曲线中存在峰，则可能存在相缺失。如果存在相缺失，则重复分析的相识别步骤。检查模型化相数据以确定每个相看起来是否合理。看起来合理的相保持在背景之下，没有负数据点，并且具有与实验数据匹配的峰宽。如果模型化相数据看起来不合理，则该模型可能陷入局部最小值。如果模型陷入局部最小值，则在Topas中重新启动Rietveld分析。如果RwP值、差异图和模型化相数据是可接受的，则jeffbenite的晶格约束和晶胞体积是正确的，并记录样品的晶格约束和晶胞体积。

在实施方案中，玻璃-陶瓷制品可以具有对应于jeffbenite并且表明玻璃-陶瓷制品中存在jeffbenite结晶相的晶格参数。例如，在实施方案中，玻璃-陶瓷制品可以具有大于或等于

在实施方案中，玻璃-陶瓷制品可以具有对应于jeffbenite并且表明玻璃-陶瓷制品中存在jeffbenite结晶相的X-射线衍射(XRD)谱。例如，在实施方案中，玻璃-陶瓷制品可以具有包括2θ角在30°至32°之间的第一峰、2θ角在33°至35°之间的第二峰、2θ角在40°至42°之间的第三峰及2θ角在55°至58°之间的第四峰和第五峰的XRD谱，其中所述第一、第二、第三、第四和第五峰对应于jeffbenite。

实施例

为了更容易地理解各种实施方案，参考以下实施例，其旨在示意本文描述的玻璃-陶瓷的各种实施方案。

表2示出了示例前体玻璃组合物AA-DH(以摩尔％计)。

表2

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通过熔化一批构成组分以形成具有指定组成的前体玻璃来形成各个样品。然后将熔融的前体玻璃倒入钢模具中并冷却以形成圆盘。将前体玻璃的圆盘切片并然后热处理形成玻璃-陶瓷。玻璃-陶瓷的样品厚大约1cm(另有说明除外)。

测定玻璃-陶瓷的性质，包括结晶相、样品外观、样品结晶时的体积减小％(即收缩)、前体玻璃密度、玻璃-陶瓷(GC)密度、密度增加％、弹性模量、剪切模量、泊松比、断裂韧性和维氏硬度。通过上文描述的“Jeffbenite表征方法”测定玻璃-陶瓷的结晶相。表3-6中示出了实现玻璃-陶瓷GC1-GC97的陶瓷化方案以及这些玻璃-陶瓷各自的性质。

在描述样品的外观时，术语“白色”是指白色且不透明的玻璃-陶瓷。术语“蛋白石”是指白色且略微半透明的玻璃-陶瓷。术语“透明蛋白石”是指白色但更半透明的玻璃-陶瓷。另外，表3-6中列出的一些样品是透明的，如由配料组成CX和配料组成CY形成的玻璃-陶瓷GC22和GC23，如图30中所示。

表3-6包括包含jeffbenite的玻璃-陶瓷的若干样品。表3-6还包括比较例，其中结晶相不包含jeffbenite。例如，表3-6中的一些组合物(即，配料组成AE、BI、BN等)包含ZrO

表3

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根据上文描述的“Jeffbenite表征方法”测定由前体玻璃组合物形成的玻璃-陶瓷的晶格参数。表7中给出了配料组成、陶瓷化方案、相应的玻璃-陶瓷和晶格参数。

表7

根据上文描述的“Jeffbenite表征方法”获得玻璃-陶瓷的XRD谱。图中包含了若干玻璃-陶瓷制品的XRD谱。图21中绘示了表7的玻璃-陶瓷GC19的XRD谱。图22中绘示了表7的玻璃-陶瓷GC2的XRD谱。图23中绘示了由热处理如表7中所示的配料组成AB所形成的玻璃-陶瓷的XRD谱。图24中绘示了表7的玻璃-陶瓷GC71的XRD谱。图25中绘示了表7的玻璃-陶瓷GC20的XRD谱。图26中绘示了表7的玻璃-陶瓷GC21的XRD谱。图27中绘示了表7的玻璃-陶瓷GC24的XRD谱。

图28中绘示了表3的玻璃-陶瓷GC25的XRD谱。图29中绘示了表3的玻璃-陶瓷GC26的XRD谱。表3的玻璃-陶瓷GC25和GC26均包含P

图3绘示了玻璃-陶瓷GC53的微观结构。图4绘示了玻璃-陶瓷GC4的微观结构。图3还绘示了玻璃-陶瓷的微观结构中的ZrO

通过高温X-射线衍射(XRD)分析了配料组成AB的玻璃-陶瓷组合物的样品。样品在以下每个温度下保持一小时：800℃、825℃、850℃、875℃、900℃、925℃、950℃、975℃和1000℃。在将样品保持在特定温度下期间于最后十五分钟获得样品的XRD谱。图5中绘示了XRD谱。高温XRD分析指示了样品中各种结晶相的稳定性范围。如图5中所绘示，样品包含具有jeffbenite结晶结构的结晶相和四方ZrO

通过扫描电子显微镜(SEM)观察玻璃-陶瓷GC53的表面。样品看起来是半透明的。为了能够通过SEM成像，将样品的表面在0.5％ HF中蚀刻10秒。然后，蒸发样品上的导电碳涂层以减少带电。使用Hitachi SU70、5kv扫描电子显微镜拍摄样品表面的SEM图像。在5K至150K的放大倍数下获得SEM图像。图6A-6F绘示了样品的表面。SEM显微照片的放大倍数从图6A至图6F增大。测得样品中晶体的晶粒尺寸为约30nm。

现在参考图7，将配料组成AP的前体玻璃组合物的样品在780℃下热处理4小时并在850℃下热处理4小时以形成玻璃-陶瓷。然后通过X-射线衍射分析所得玻璃-陶瓷，得到图7中绘示的衍射图案。图7中绘示的X-射线衍射图案显示，其中一部分MgO被ZnO取代(在此情况下，21.5％的MgO被替换为ZnO)的组合物在热处理时仍然可以导致具有jeffbenite结晶结构的结晶相的形成而不产生其他结晶相。

将由配料组成AA的组合物形成并具有0.6mm厚度的样品在725℃下热处理4小时并在850℃下热处理4小时以形成玻璃-陶瓷。将由配料组成AA的组合物形成并具有0.6mm厚度的样品在775℃下热处理4小时并在850℃下热处理4小时以形成玻璃-陶瓷。然后将玻璃-陶瓷的样品在100重量％KNO

表8

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如表8中所示，用不同的离子交换时间实现了至高187.08MPa的最大中心张力和690.57MPa的最大表面压缩应力，这表明可以定制(tailor)玻璃-陶瓷中的应力分布以满足不同的性能标准。

使用以下程序测量在725℃下陶瓷化4小时并在850℃下陶瓷化4小时的配料组成AA的玻璃-陶瓷组合物的样品的透射率。透射率测量在PerkinElmer Inc.(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆)制造的Lambda 950UV-Vis-NIR分光光度计上进行。在本实施例中，分光光度计使用以下仪器设置：150mm积分球；数据间隔2nm；在860nm处转换检测器(InGaAs转换为PMT)；在340nm处换灯；钨-卤源；伺服的InGaAs光谱带宽；InGaAs增益15；InGaAs平均时间0.4秒；PMT光谱带宽3.5nm；PMT平均时间0.2秒；双光束模式。对于总透射率(总Tx)，将样品固定在积分球入口点处。对于漫透射率(漫Tx)，移除球出口端口上方的

使用上文描述的程序测量五种玻璃-陶瓷制品的透射率。表9中列出了配料组成、陶瓷化方案、相应的玻璃-陶瓷和厚度。

表9.

图31中绘示了表9的每种玻璃-陶瓷的总透射率。图32中绘示了表9的每种玻璃-陶瓷的漫透射率。图33中绘示了表9的每种玻璃-陶瓷的散射比。使用下式计算图33中给出的散射比：％散射比＝(％漫Tx/％总Tx)*100。

使用以下程序测定表9中列出的每种玻璃-陶瓷的颜色坐标。颜色测量在如前所述PerkinElmer Inc.(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆)制造的Lambda 950UV-Vis-NIR分光光度计上进行。颜色坐标通常使用物体光谱透射率、人眼“标准观察者”光谱函数和施照体功率光谱分布的加权和求和来计算。每个样品的颜色坐标根据使用三种施照体(施照体CIE D65、施照体CIE A和施照体CIE F2)获取的透射率数据来计算。使用2°和10°观察者角度进行测量，并使用770nm至380nm(间隔2nm)的波长范围。使用总透射率数据计算第一组颜色坐标，并使用来自表9中列出的每种玻璃-陶瓷制品的漫透射率数据计算第二组颜色坐标。使用总透射率进行的颜色测量包括在下表10中。使用漫透射率进行的颜色测量包括在下表11中。表10和11包括CIE L*A*B*颜色空间数据以及CIE Yxy颜色空间数据。

表10.自总透射率数据计算的颜色

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表11.自漫透射率数据计算的颜色

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除了涉及包含jeffbenite的玻璃-陶瓷的前述实施例和公开内容外，作为探索当前公开的前体玻璃组合物和由其形成的玻璃-陶瓷的技术的一部分，下表提供了申请人熔化的如本文所述的另外的组合物，其对应于本文公开的信息以及本文公开和进一步描述的其他样品。这些另外的组合物以基于氧化物的摩尔％计呈现并列于表12中。

表12：

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对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以对本文描述的实施方案作各种修改和变化。因此，本说明书旨在涵盖本文描述的各种实施方案的修改和变化，只要这样的修改和变化落在所附权利要求及其等同物的范围内。