素玻璃及玻璃器件的制作方法

本发明涉及玻璃化学强化技术领域，具体涉及一种素玻璃及玻璃器件。

背景技术：

随着全面屏概念时代的到来，智能通讯设备中的屏幕保护玻璃面积越来越大，而5g通讯、无线充电技术的应用，使得玻璃材质的后盖逐渐代替金属材料。几乎被玻璃覆盖的智能通讯产品，对玻璃保护盖板的强度提出新的要求。另外在电动汽车领域，由于续航里程增加的需求，需要降低车体重量，使用更加轻薄的玻璃来取代传统较厚的玻璃，因此对薄玻璃的强度也提出了新的要求。

目前对于轻薄的玻璃的强化手段通常为化学强化法，具体是将盐浴中的大碱金属离子，如钾离子、钠离子，在高温条件下交换玻璃内部的钠离子、锂离子，最终由于交换离子体积差效应，在玻璃内部产生压应力，使玻璃表面的微小的裂纹/缺陷难以扩展生长，增大玻璃强度。

对于当前使用的素玻璃，在化学强化中，为了增加玻璃强度，通常的技术手段是不断加大离子交换力度来提高玻璃的表面压应力以及加深压应力深度，因此玻璃内部的中心区的张应力也会不断地增大，来保持玻璃应力平衡。由于玻璃表面会存在微小的裂纹/缺陷，这为储存在内部的张应力能量提供了释放的机会，因此，当玻璃内部张应力特别大的时候(超过张应力安全阈值)，玻璃就会处于一个非稳态状态，轻微的撞击都会产生碎裂，甚至产生自爆，且玻璃碎裂程度剧烈，碎片飞溅速度快、距离远，严重威胁到使用者的人生安全。

所以在增大玻璃表面压应力以及加深压应力深度的同时，我们还要求保持玻璃内部张应力处于安全水平(低于张应力安全阈值)，这使得我们在对现有的素玻璃进行化学强化的过程中不能通过不断加大离子交换力度的方式来赋予素玻璃以更高的强度，大大的局限了工艺手段的实施和最终得到的玻璃的强度性能。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺点，提供一种在经过极端的离子交换处理后仍然具有极大安全性的、其内部张应力的最大值始终小于等于安全阈值的素玻璃。如此，我们以所述素玻璃为基材通过离子交换还获取强度高、安全性好的玻璃器件将变得非常容易、方便。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种素玻璃，所述素玻璃置于盐浴中进行离子交换的过程中，所述素玻璃内部形成的张应力的最大值随着离子交换时间的增加或离子交换温度的升高而先增大至第一极大值后逐渐减小，所述素玻璃内部形成的压应力层深度随着离子交换时间的增加或离子交换温度的升高而先增大至第二极大值后逐渐减小。这种素玻璃在进行离子交换的过程中内部形成的张应力的最大值不会无限的增加而是达到第一极大值后逐渐减小，如此，只要保证所述素玻璃内部的张应力的最大值达到所述第一极大值时仍然具有极大的安全性，在对所述素玻璃进行化学强化的过程中我们可以通过不断加大离子交换力度的方式来赋予所述素玻璃以更高的强度。

作为本发明素玻璃的第一优选方案，所述素玻璃置于盐浴中进行离子交换的过程中内部形成一张应力层，所述张应力层具有一与所述素玻璃的上表面相距一定间隔的上边界和一与所述素玻璃的下表面相距一定间隔的下边界，将以所述张应力层内的同时垂直于所述上边界和所述下边界且上、下端点分别落在所述上边界和所述下边界上的线段上的某一点处的张应力大小为y轴、相应点距离所述上边界的距离为x轴所绘制的曲线记为张应力曲线，将所述张应力曲线的定积分与厚度的比值记为张应力线密度，所述张应力线密度小于等于安全阈值时所述素玻璃在立即断裂的断裂截面上无痕带，所述安全阈值为32500mpa/mm-34000mpa/mm。如此，通过将所述张应力线密度控制在所述安全阈值范围内，以保证无论经过多强程度的离子交换处理所述素玻璃内部的张应力的最大值都不会超出安全范围，也就是说，在对所述素玻璃进行离子交换处理时，可以采用延长离子交换时间或提高离子交换温度等手段来提高所述素玻璃的机械强度。

作为上述第一优选方案的进一步优选方案，所述素玻璃置于盐浴中进行离子交换的过程中内部形成的张应力的最大值记为ctmax，所述素玻璃的厚度记为t，那么，ctmax＝-18.67t+b，其中，b为大于等于75小于等于87的常数；当所述素玻璃的张应力的最大值达到所述第一极大值时，所述素玻璃的所述张应力线密度不超过所述安全阈值的120％。进一步优选的，所述第二极大值为dolmax，所述素玻璃的厚度记为t，那么，dolmax＝-0.00997t³+0.03416t²+ct，其中，c为大于等于0.155小于等于0.241常数。

作为本发明素玻璃的第三优选方案，所述素玻璃置于盐浴中进行离子交换的过程中，所述素玻璃的长度方向和宽度方向上的尺寸随着离子交换时间的增加或离子交换温度的升高而持续增大。进一步优选的，所述素玻璃置于盐浴中进行离子交换后在长度方向和宽度方向上的尺寸分别增加n％和m％，所述离子交换包括锂-钠离子交换，所述素玻璃经所述锂-钠离子交换后在长度方向和宽度方向上的尺寸分别增加u％和v％，其中，u大于等于0.85n，v大于等于0.85m。

作为本发明素玻璃的第四优选方案，所述素玻璃置于盐浴中进行离子交换后形成一玻璃器件，所述玻璃器件具有间距为t的上表面和下表面，还具有形成于所述上表面与所述下表面之间的张应力层，所述张应力层的上界面与下界面之间的距离为σ，其中，0.4mm≤t≤1.5mm，0.5t≤σ≤0.85t。

作为本发明素玻璃的第五优选方案，所述素玻璃以摩尔百分比计包含如下组分：sio2：55％～70％；al2o3：10％～20％；b2o3：0％～3％；zno：0％～3％；p2o5：0％～5％；mgo：0％～5％；zro2：0％～5％；tio2：0％～5％；na2o：3％～15％；li2o：3％～10％。进一步优选的，na2o与li2o的含量之和大于10％，以此保证所述素玻璃能高效进行二元离子交换。

作为本发明素玻璃的第六优选方案，所述素玻璃内部含有0wt％～50wt％的均匀分布的晶相，所述晶相的平均粒径小于等于80nm，所述素玻璃的全光谱平均透过率为86％～90％。

作为本发明素玻璃的第七优选方案，所述素玻璃采用溢流下拉法、窄缝下拉法、水平浮法、压延法或浇注成型法成型。

本发明还提供了一种玻璃器件，所述玻璃器件由上述素玻璃通过一次多元离子交换或多次单元离子交换或多次多元离子交换制得；在所述一次多元离子交换的过程中所述素玻璃中的锂离子、钠离子分别与盐浴中的钠离子、钾离子进行交换，在所述多次单元离子交换或多次多元离子交换中的第一次离子交换过程中所述素玻璃中的锂离子与盐浴中的钠离子进行交换，在所述多次单元离子交换或多次多元离子交换中的最后一次离子交换过程中所述素玻璃中的钠离子与盐浴中的钾离子进行交换。所述玻璃器件由上述素玻璃通过离子交换处理制得，因此，其具有极强的安全性，同时还具备高机械强度。

作为本发明玻璃器件的第一优选方案，长宽尺寸为50mm×50mm的所述玻璃器件在张应力释放实验中破碎后形成至多4个碎片。进一步优选的，长宽尺寸为50mm×50mm的所述玻璃器件在张应力释放实验中破碎后形成至多2个碎片。

作为本发明玻璃器件的第二优选方案，所述多次单元离子交换或所述多次多元离子交换中的第一次离子交换过程的采用第一盐浴，所述第一盐浴由含有钠离子的熔融态的硝酸盐、硫酸盐或氯化物中的一种或多种制得，在多次单元离子交换或所述多次多元离子交换中的最后一次离子交换过程中采用第二盐浴，所述第二盐浴由含有钾离子的熔融态的硝酸盐、硫酸盐或氯化物中的一种或多种制得。进一步优选的，所述第一次离子交换和所述最后一次离子交换均在370℃至500℃的条件下进行。

作为本发明玻璃器件的第三优选方案，所述玻璃器件的抗冲击强度为0.8j至2.5j之间。

作为本发明玻璃器件的第四优选方案，所述玻璃器件的弯曲强度为600mpa至1500mpa。

作为本发明玻璃器件的第五优选方案，所述玻璃器件负载160g的条件下抗跌落高度大于等于0.7mm。

作为本发明玻璃器件的第六优选方案，所述玻璃器件的表面压应力为500mpa-1200mpa，所述玻璃器件的任意两点处的表面压应力差值的绝对值不超过100mpa。进一步优选的，所述玻璃器件的表面压应力为700mpa-950mpa，所述玻璃器件的任意两点处的表面压应力差值的绝对值小于20mpa。

综上所述，本发明提供的素玻璃在进行离子交换的过程中内部形成的张应力的最大值不会无限的增加而是达到第一极大值后逐渐减小，如此，只要保证所述素玻璃内部的张应力的最大值达到所述第一极大值时仍然具有极大的安全性，在对所述素玻璃进行化学强化的过程中我们可以通过不断加大离子交换力度的方式来赋予所述素玻璃以更高的强度。另外，本发提供的玻璃器件由所述素玻璃通过离子交换处理制得，因此，其具有极强的安全性，同时还具备高机械强度。

附图说明

图1为中心落球法的实施示意图；

图2为四点弯曲法的实施示意图；

图3为负载抗跌落高度的测试方法的实施示意图；

图4为张应力释放实验的实施示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种素玻璃，所述素玻璃置于盐浴中进行离子交换的过程中，所述素玻璃内部形成的张应力的最大值随着离子交换时间的增加或离子交换温度的升高而先增大至第一极大值后逐渐减小，所述素玻璃内部形成的压应力层深度随着离子交换时间的增加或离子交换温度的升高而先增大至第二极大值后逐渐减小。这种素玻璃在进行离子交换的过程中内部形成的张应力的最大值不会无限的增加而是达到第一极大值后逐渐减小，如此，只要保证所述素玻璃内部的张应力的最大值达到所述第一极大值时仍然具有极大的安全性，在对所述素玻璃进行化学强化的过程中我们可以通过不断加大离子交换力度的方式来赋予所述素玻璃以更高的强度。本发明中，所述素玻璃的压应力层深度与内部的张应力分别利用日本orihara公司制造波导光应力仪fsm-6000le和散射光slp-1000应力仪进行测试。

所述素玻璃置于盐浴中进行离子交换的过程中内部形成一张应力层，所述张应力层具有一与所述素玻璃的上表面相距一定间隔的上边界和一与所述素玻璃的下表面相距一定间隔的下边界，将以所述张应力层内的同时垂直于所述上边界和所述下边界且上、下端点分别落在所述上边界和所述下边界上的线段上的某一点处的张应力大小为y轴、相应点距离所述上边界的距离为x轴所绘制的曲线记为张应力曲线，将所述张应力曲线的定积分与厚度的比值记为张应力线密度，所述张应力线密度小于等于安全阈值，所述素玻璃在立即断裂的断裂截面上无痕带，所述安全阈值为32500mpa/mm-34000mpa/mm。如此，通过将所述张应力线密度控制在所述安全阈值范围内，以保证无论经过多强程度的离子交换处理所述素玻璃内部的张应力的最大值都不会超出安全范围，也就是说，在对所述素玻璃进行离子交换处理时，可以采用延长离子交换时间或提高离子交换温度等手段来提高所述素玻璃的机械强度。所述张应力曲线的定积分的计算过程是，先采用散射光slp-1000应力仪测量出所述线段上的至少10处等间隔的位置上的张应力大小，然后拟合出张应力曲线，之后计算出所述张应力曲线的定积分。所述立即断裂是采用气动式传动的维氏硬度压头，以恒定力恒定速度冲击玻璃的表面，在玻璃的表面形成破坏点，当所述破坏点处只产生2-4条裂纹时，为立即断裂。玻璃在立即断裂时由玻璃内部的张应力使玻璃的裂纹扩展，这样就能体现张应力对玻璃内部结构造成的破坏情况。所述痕带指的是张应力线密度大于所述安全阈值的玻璃在所述立即断裂后的断面上的可通过电子显微镜观察到的黑线。

所述素玻璃置于盐浴中进行离子交换的过程中内部形成的张应力的最大值记为ctmax，所述素玻璃的厚度记为t，那么，ctmax＝-18.67t+b，其中，b为大于等于75小于等于87的常数；当所述素玻璃的张应力的最大值达到所述第一极大值时，所述素玻璃的所述张应力线密度不超过所述安全阈值的120％。进一步优选的，所述第二极大值为dolmax，所述素玻璃的厚度记为t，那么，dolmax＝-0.00997t³+0.03416t²+ct，其中，c为大于等于0.155小于等于0.241常数。

所述素玻璃置于盐浴中进行离子交换的过程中，所述素玻璃的长度方向和宽度方向上的尺寸随着离子交换时间的增加或离子交换温度的升高而持续增大。进一步优选的，所述素玻璃置于盐浴中进行离子交换后在长度方向和宽度方向上的尺寸分别增加n％和m％，所述离子交换包括锂-钠离子交换，所述素玻璃经所述锂-钠离子交换后在长度方向和宽度方向上的尺寸分别增加u％和v％，其中，u大于等于0.85n，v大于等于0.85m。

所述素玻璃置于盐浴中进行离子交换后形成一玻璃器件，所述玻璃器件具有间距为t的上表面和下表面，还具有形成于所述上表面与所述下表面之间的张应力层，所述张应力层的上界面与下界面之间的距离为σ，其中，0.4mm≤t≤1.5mm，0.5t≤σ≤0.85t。

所述素玻璃以摩尔百分比计包含如下组分：sio2：55％～70％；al2o3：10％～20％；b2o3：0％～3％；zno：0％～3％；p2o5：0％～5％；mgo：0％～5％；zro2：0％～5％；tio2：0％～5％；na2o：3％～15％；li2o：3％～10％。进一步优选的，na2o与li2o的含量之和大于10％，以此保证所述素玻璃能高效进行二元离子交换。所述素玻璃通过溢流下拉法、窄缝下拉法、水平浮法、压延法或浇注成型法成型。

所述素玻璃内部含有0wt％～50wt％的均匀分布的晶相，所述晶相的平均粒径小于等于80nm，所述素玻璃的全光谱平均透过率为86％～90％。

本发明还提供了一种玻璃器件，所述玻璃器件由上述素玻璃通过一次多元离子交换或多次单元离子交换或多次多元离子交换制得；在所述一次多元离子交换的过程中所述素玻璃中的锂离子、钠离子分别与盐浴中的钠离子、钾离子进行交换，在所述多次单元离子交换或多次多元离子交换中的第一次离子交换过程中所述素玻璃中的锂离子与盐浴中的钠离子进行交换，在所述多次单元离子交换或多次多元离子交换中的最后一次离子交换过程中所述素玻璃中的钠离子与盐浴中的钾离子进行交换。所述多次单元离子交换或所述多次多元离子交换中的第一次离子交换过程的采用第一盐浴，所述第一盐浴由含有钠离子的熔融态的硝酸盐、硫酸盐或氯化物中的一种或多种制得，在多次单元离子交换或所述多次多元离子交换中的最后一次离子交换过程中采用第二盐浴，所述第二盐浴由含有钾离子的熔融态的硝酸盐、硫酸盐或氯化物中的一种或多种制得。进一步优选的，所述第一次离子交换和所述最后一次离子交换均在370℃至500℃的条件下进行。所述玻璃器件由上述素玻璃通过离子交换处理制得，因此，其具有极强的安全性，同时还具备高机械强度。

具体的，长宽尺寸为50mm×50mm的所述玻璃器件在张应力释放实验中破碎后形成至多4个碎片。进一步的，长宽尺寸为50mm×50mm的所述玻璃器件在张应力释放实验中破碎后形成至多2个碎片。现有的安全性低的玻璃在张应力释放实验中，玻璃碎裂成很多块小片，并且四处飞溅，部分飞溅距离达50cm以上，模拟情况下对人体面部具有极大威胁。而本发明提供的所述玻璃器件在张应力释放实验中破碎后形成至多4个碎片，具有极高的安全性。所述张应力释放实验如图4所示，采用维氏压头，以恒定力冲击玻璃表面，使玻璃恰好破碎，而不是过力破碎。

所述玻璃器件的抗冲击强度为0.8j至2.5j之间。抗冲击强度的测试方法为中心落球法，具体的，将玻璃器件放置于中空承载体中，以质量为125g的钢球自玻璃制品的中心的上方以自由落体的方式掉落，掉落高度起点为30cm(相对玻璃制品的高度)，之后逐次上升5cm(为了提高测试精度，也可以是1cm)，将玻璃制品不破碎的情况下的所述掉落高度的最大值记为h，该钢球在h高度处的重力势能即为所述抗冲击强度，具体操作如图1所示。

所述玻璃器件的弯曲强度为600mpa至1500mpa。弯曲强度的测试方法为四点弯曲法，具体的，四点弯曲法是将所述钢化玻璃按如图2所示进行抗弯曲测试，最终抗弯强度以如下公式进行计算：δ＝3f(l2-l1)/2bh²，其中，f为下压压力，l1为上跨距宽度，l2为下跨距宽度，b为玻璃宽度，h为玻璃厚度。

所述玻璃器件负载160g的条件下抗跌落高度大于等于0.7mm。具体的，如图3所示，负载抗跌落高度的测试方法为，将160克重的模具与所述玻璃器件贴合牢固，将所述玻璃器件朝下水平跌落至表面附有砂纸的大理石板上，取所述钢化玻璃不破碎的最高点为抗跌落高度。

所述玻璃器件的表面压应力为500mpa-1200mpa，所述玻璃器件的任意两点处的表面压应力差值的绝对值不超过100mpa。进一步的，所述玻璃器件的表面压应力为700mpa-950mpa，所述玻璃器件的任意两点处的表面压应力差值的绝对值小于20mpa。所述玻璃器件的表面压应力可以利用日本orihara公司制造波导光应力仪fsm-6000le测得。

下面的实施例只是用于详细说明本发明，并不以任何方式限制发明的保护范围。

实施例1

本实施例中，对编号分别为1-7号的尺寸及成分均相同的7块的素玻璃a分别进行一次多元离子交换，其中，素玻璃a的尺寸为100×100×0.7mm，素玻璃a成分如下：sio2，61.4％；al2o3，15％；b2o3，2.2％；mgo，2.9％；na2o，10.6％；li2o，7.7％；sro，0.2％。素玻璃a内无晶相，素玻璃a的透过率为92％。所述一次多元离子交换采用的盐浴为硝酸钾和硝酸钠的混合盐浴，其中，混合盐浴中的钾离子的量占阳离子总量的88％。对1-7号素玻璃a进行离子交换处理的过程中，离子交换时间相同，离子交换温度从1-7号逐渐递增。然后分别测量经过所述一次多元离子交换处理后的1-7号素玻璃a的压应力层深、张应力的最大值、张应力线密度、长度尺寸和宽度尺寸。并分别对1-7号素玻璃a进行立即断裂处理，。

以观察1-7号素玻璃a立即断裂后的断面上的是否有痕带存在。试验结果如下表所示：

可以看出，所述素玻璃a内部形成的张应力的最大值随着离子交换温度的升高逐渐从54mpa增加至68mpa，然后逐渐减小，68mpa即为所述素玻璃a的张应力的最大值的第一极大值，且对应编号的素玻璃a的张应力线密度为32122mpa/mm，不超过120％安全阈值32500mpa/mm的120％。而且，1-7号所述素玻璃a的单位厚度张应力线积均小于安全阈值最小值32500mpa/mm，且立即断裂后断面无痕带。本实施例还对经过所述一次多元离子交换的1-7号所述素玻璃a分别进行了张应力释放实验，试验结果发现，经过所述一次多元离子交换的1-7号所述素玻璃a在所述张应力释放实验中没有发生玻璃碎裂成很多块小片并且四处飞溅的现象，而是均产生2片碎片，这就表明经过所述一次多元离子交换的1-7号所述素玻璃a内的张应力值均处于稳态状态。

另外，所述素玻璃a内部形成的压应力层深度随着离子交换温度的升高逐渐从103μm增加至129μm，然后逐渐减小，129μm即为所述素玻璃a的压应力层深度的第二极大值dolmax，而且第二极大值dolmax与素玻璃a的厚度t(素玻璃的厚度t为0.7mm)满足如下关系：dolmax＝-0.00997t³+0.03416t²+ct，其中，c为0.166，验证过程中，将t＝0.7代入到上式中，可以计算得出dolmax＝0.12951，与实测值0.129相差0.00051，在可允许的误差范围内。

再有，从表中数据不难发现，素玻璃a经所述一次多元离子交换后其长度和宽度都会增大，而且，随着离子交换温度的升高而逐渐增大。

实施例2

本实施例中，对编号分别为1-7号的尺寸及成分均相同的7块素玻璃a分别进行二次次多元离子交换，其中，素玻璃a的尺寸为100×100×0.7mm，素玻璃a成分如下：sio2，61.4％；al2o3，15％；b2o3，2.2％；mgo，2.9％；na2o，10.6％；li2o，7.7％；sro，0.2％。素玻璃a内无晶相，素玻璃a的透过率为92％。所述二次多元离子交换中第一次离子交换为硝酸钾和硝酸钠的第一次混合盐浴，其中，第一次混合盐浴中的钠离子的量占阳离子总量的50％，第二次离子交换为硝酸钾和硝酸钠的第二次混合盐浴，其中，第二次混合盐浴中的钾离子的量占阳离子总量的96％。分别对1-7号素玻璃a进行离子交换处理的试验中，第一次离子交换温度相同，第一次离子交换时间从1-7号逐渐递增，第二次离子交换温度不变，第二次离子交换时间相同。

然后分别测量经过所述二次多元离子交换处理后的1-7号素玻璃a的压应力层深、张应力的最大值、张应力线密度、长度尺寸和宽度尺寸。

并分别对1-7号素玻璃a进行立即断裂处理，以观察1-7号素玻璃a立即断裂后的断面上的是否有痕带存在。试验结果如下表所示：

可以看出，所述素玻璃a内部形成的张应力的最大值随着离子交换时间的升高逐渐从59mpa增加至72mpa，然后逐渐减小，72mpa即为所述素玻璃a的张应力的最大值的第一极大值，且对应编号的素玻璃a张应力线密度为34832mpa/mm，不超过安全阈值32500mpa/mm的120％。而且1号、5号、6号、7号所述素玻璃a的单位厚度张应力线积均小于安全阈值32500mpa/mm且立即断裂后断面无痕带，2号、3号、4号所述素玻璃a的单位厚度张应力线积均大于安全阈值32500mpa/mm且立即断裂后断面有痕带。本实施例还对经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃a分别进行了张应力释放实验，试验结果发现，经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃a在所述张应力释放实验中没有发生玻璃碎裂成很多块小片并且四处飞溅的现象，而是1号、5号、6号、7号所述素玻璃a产生2片碎片，2号、3号、4号所述素玻璃a产生4片碎片。这就表明经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃a内的张应力值均处于稳态状态。

另外，所述素玻璃a内部形成的压应力层深度随着离子交换时间的升高逐渐从117μm增加至131μm，然后逐渐减小，131μm即为所述素玻璃a的压应力层深度的第二极大值dolmax，而且第二极大值dolmax与素玻璃a的厚度t(素玻璃a的厚度t为7mm)满足如下关系：dolmax＝-0.00997t³+0.03416t²+ct，其中，c为0.169，验证过程中，将t＝0.7代入到上式中，可以计算得出dolmax＝0.13162，与实测值0.131相差0.00062，在可允许的误差范围内。

再有，从表中数据不难发现，所述素玻璃a经所述二次多元离子交换后其长度和宽度都会增大，而且，随着离子交换温度的升高而逐渐增大。

实施例3

本实施例中，对编号分别为1-7号的尺寸及成分均相同的7块素玻璃a分别进行二次多元离子交换，素玻璃a的尺寸为100×100×0.7mm，素玻璃a成分如下：sio2，61.4％；al2o3，15％；b2o3，2.2％；mgo，2.9％；na2o，10.6％；li2o，7.7％；sro，0.2％。素玻璃a内无晶相，素玻璃a的透过率为92％。所述二次多元离子交换中第一次离子交换为硝酸钾和硝酸钠的第一混合盐浴，其中，第一混合盐浴中的钠离子的量占阳离子总量的70％，第二次离子交换为硝酸钾和硝酸钠的第二混合盐浴，其中，第二混合盐浴中的钾离子的量占阳离子总量的96％。分别对1-7号素玻璃a进行离子交换处理的试验中，第一次离子交换温度和第一次离子交换时间从1-7号逐渐递增，第二次离子交换温度和第二次离子交换时间均相同。然后分别测量经过所述一次多元离子交换处理后的1-7号素玻璃a的压应力层深、张应力的最大值、张应力线密度、长度尺寸和宽度尺寸。并分别对1-7号素玻璃a进行立即断裂处理，以观察1-7号素玻璃a立即断裂后的断面上的是否有痕带存在。试验结果如下表所示：

可以看出，所述素玻璃a内部形成的张应力的最大值随着离子交换时间的延长和离子交换温度的升高逐渐从52mpa增加至71mpa，然后逐渐减小，71mpa即为所述素玻璃a的张应力的最大值的第一极大值，且对应编号的素玻璃a张应力线密度为34832mpa/mm，不超过安全阈值34000mpa/mm的120％。而且1号、2号、4号、5号、6号、7号所述素玻璃a的单位厚度张应力线积均小于安全阈值34000mpa/mm且立即断裂后断面无痕带，3号所述素玻璃a的单位厚度张应力线积大于安全阈值34000mpa/mm且立即断裂后断面有痕带。本实施例还对经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃a分别进行了张应力释放实验，试验结果发现，经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃a在所述张应力释放实验中没有发生玻璃碎裂成很多块小片并且四处飞溅的现象，而是1号、2号、4号、5号、6号、7号所述素玻璃a产生2片碎片，3号所述素玻璃a产生4片碎片。这就表明经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃a内的张应力值均处于稳态状态。

另外，所述素玻璃a内部形成的压应力层深度随着离子交换时间的延长和离子交换温度逐渐从77μm增加至133μm，然后逐渐减小，133μm即为所述素玻璃a的压应力层深度的第二极大值dolmax，而且第二极大值dolmax与素玻璃a的厚度t满足如下关系：dolmax＝-0.00997t³+0.03416t²+ct，其中，c为0.172，验证过程中，将t＝0.7代入到上式中，可以计算得出dolmax＝0.13372，与实测值0.133相差0.00072，在可允许的误差范围内。

从表中数据不难发现，素玻璃a经所述二次多元离子交换后其长度和宽度都会增大，而且，随着离子交换温度的升高而逐渐增大。

再有，通过实施例3与实施例2比较，化学强化中温度及强化时间对所述发明素玻璃a的影响，两者皆可以使玻璃张应力和压应力深度呈现上升再下降的抛物线趋势，我们可以发现当温度及强化时间两者同时作用时，张应力及压应力深度的变化规律更加明显，但是其张应力的最大值的第一极大值及压应力深度的第二极大值并未有出现大幅度变化。

实施例4

本实施例中，对编号分别为1-7号的尺寸及成分均相同的7块素玻璃b分别进行二次次多元离子交换，其中，素玻璃b的尺寸为100×100×0.7mm，素玻璃b成分如下：sio2，67％；al2o3，15％；b2o3，2.6％；mgo，2.5％；na2o，6.4％；li2o，6.5％。所述二次多元离子交换中第一次离子交换采用的盐浴为硝酸钾和硝酸钠的第一混合盐浴，其中第一混合盐浴中的钠离子的量占阳离子总量的75％，第二次离子交换采用的盐浴为硝酸钾和硝酸钠的第二混合盐浴，其中第二混合盐浴中的钾离子的量占阳离子总量的97％。分别对1-7号素玻璃b进行离子交换处理的试验中，第一次离子交换温度相同，第一次离子交换时间从1-7号逐渐递增，第二次离子交换温度相同，第二次离子交换时间不变。然后分别测量经过所述一次多元离子交换处理后的1-7号素玻璃b的压应力层深、张应力的最大值、张应力线密度、长度尺寸和宽度尺寸。并分别对1-7号素玻璃b进行立即断裂处理，以观察1-7号素玻璃b立即断裂后的断面上的是否有痕带存在。试验结果如下表所示：

可以看出，所述素玻璃b内部形成的张应力的最大值随着离子交换时间的延长和离子交换温度的升高逐渐从58mpa增加至72mpa，然后逐渐减小，72mpa即为所述素玻璃b的张应力的最大值的第一极大值，且对应编号的素玻璃b张应力线密度为34963mpa/mm，不超过安全阈值33000mpa/mm的120％。而且1号、4号、5号、6号、7号所述素玻璃b的单位厚度张应力线积均小于安全阈值33000mpa/mm且立即断裂后断面无痕带，2号、3号所述素玻璃a的单位厚度张应力线积均大于安全阈值33000mpa/mm且立即断裂后断面有痕带。本实施例还对经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃b分别进行了张应力释放实验，试验结果发现，经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃b在所述张应力释放实验中没有发生玻璃碎裂成很多块小片并且四处飞溅的现象，而是1号、4号、5号、6号、7号所述素玻璃b产生2片碎片，2号、3号所述素玻璃a产生4片碎片。这就表明经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃b内的张应力值均处于稳态状态。

另外，所述素玻璃b内部形成的压应力层深度随着离子交换时间的延长和离子交换温度逐渐从68μm增加至123μm，然后逐渐减小，123μm即为所述素玻璃b的压应力层深度的第二极大值dolmax，而且第二极大值dolmax与素玻璃b的厚度t满足如下关系：dolmax＝-0.00997t³+0.03416t²+ct，其中，c为0.157，验证过程中，将t＝0.7代入到上式中，可以计算得出dolmax＝0.12322，与实测值0.123相差0.00022，在可允许的误差范围内。

再有，从表中数据不难发现，素玻璃b经所述二次多元离子交换后其长度和宽度都会增大，而且，随着离子交换温度的升高而逐渐增大。

需要解释的是，所述素玻璃b中sio2+al2o3的含量大于实施例1-3中所采用的素玻璃a，所以素玻璃b的网络结构强度大于素玻璃a，使得素玻璃b的安全阈值也大于素玻璃a。

实施例5

本实施例中，对编号分别为1-7号的尺寸及成分均相同的7块的素玻璃c分别进行多次单元离子交换，素玻璃c尺寸为100×100×0.7mm，素玻璃c成分如下：sio2，70％；al2o3，15％；b2o3，1.5％；mgo，2.4％；na2o，4.1％；li2o，6.5％；sro，0.5％。所述二次单元离子交换中第一次离子交换为采用的盐浴为硝酸钠盐浴，第二次离子交换采用的盐浴为硝酸钾盐浴，对1-7号素玻璃b进行离子交换处理的试验中，第一次离子交换的温度相同，第一次离子交换时间从1-7号逐渐递增，第二次离子交换的温度相同，第二次离子交换时间相同。

然后分别测量经过所述多次单元离子交换处理后的1-7号素玻璃c的压应力层深、张应力的最大值、张应力线密度、长度尺寸和宽度尺寸。并分别对1-7号素玻璃c进行立即断裂处理，以观察1-7号素玻璃c立即断裂后的断面上的是否有痕带存在。试验结果如下表所示：

可以看出，所述素玻璃c内部形成的张应力的最大值随着离子交换时间的延长和离子交换温度的升高逐渐从53mpa增加至75mpa，然后逐渐减小，75mpa即为所述素玻璃c的张应力的最大值的第一极大值，且对应编号的素玻璃c张应力线密度为35837mpa/mm，不超过安全阈值33800mpa/mm的120％。而且1-4号、7号所述素玻璃c的单位厚度张应力线积均小于安全阈值33800mpa/mm且立即断裂后断面无痕带，5-6号所述素玻璃c的单位厚度张应力线积大于安全阈值33800mpa/mm且立即断裂后断面有痕带。本实施例还对经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃c分别进行了张应力释放实验，试验结果发现，经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃c在所述张应力释放实验中没有发生玻璃碎裂成很多块小片并且四处飞溅的现象，而是1-4号、7号所述素玻璃c产生2片碎片，5-6号所述素玻璃c产生4片碎片。这就表明经过所述多次单元离子交换的1-7号所述素玻璃a内的张应力值均处于稳态状态。

另外，所述素玻璃c内部形成的压应力层深度随着离子交换时间的延长和离子交换温度逐渐从82μm增加至138μm，然后逐渐减小，138μm即为所述素玻璃c的压应力层深度的第二极大值dolmax，而且第二极大值dolmax与素玻璃b的厚度t满足如下关系：dolmax＝-0.00997t³+0.03416t²+ct，其中，c为0.179，验证过程中，将t＝0.7代入到上式中，可以计算得出dolmax＝0.13861，与实测值0.138相差0.00061，在可允许的误差范围内。

再有，从表中数据不难发现，素玻璃c经所述多次单元离子交换后其长度和宽度都会增大，而且，随着离子交换温度的升高而逐渐增大。

实施例6

本实施例中，对编号分别为1-7号的尺寸及成分均相同的7块素玻璃d分别进行二次单元离子交换，其中，素玻璃d的尺寸为100×100×0.7mm，所述素玻璃d成分为sio2，67；al2o3，15；b2o3，2.6；mgo，2.5；na2o，6.4；li2o，6.5；素玻璃d内含有34wt％的均匀分布的平均粒径为54μm的晶相，素玻璃d的透过率为88％。所述二次单元离子交换中第一次离子交换采用的盐浴为硝酸钠的盐浴，第二次离子交换采用的盐浴为硝酸钾盐浴，对1-7号素玻璃d进行离子交换处理的试验中，第一次离子交换的温度相同，第一次离子交换时间从1-7号逐渐递增，第二次离子交换的温度相同，第二次离子交换时间相同。然后分别测量经过所述二次单元离子交换处理后的1-7号素玻璃d的压应力层深、张应力的最大值、张应力线密度、长度尺寸和宽度尺寸。并分别对1-7号素玻璃d进行立即断裂处理，以观察1-7号素玻璃d立即断裂后的断面上的是否有痕带存在。试验结果如下表所示：

可以看出，所述素玻璃d内部形成的张应力的最大值随着离子交换时间的延长和离子交换温度的升高逐渐从48mpa增加至70mpa，然后逐渐减小，70mpa即为所述素玻璃d的张应力的最大值的第一极大值，且对应编号的素玻璃d张应力线密度为34137mpa/mm，不超过安全阈值34000mpa/mm的120％。而且1-4号、6-7号所述素玻璃d的单位厚度张应力线积均小于安全阈值34000mpa/mm且立即断裂后断面无痕带，5号所述素玻璃d的单位厚度张应力线积大于安全阈值34000mpa/mm且立即断裂后断面有痕带。本实施例还对经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃a分别进行了张应力释放实验，试验结果发现，经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃a在所述张应力释放实验中没有发生玻璃碎裂成很多块小片并且四处飞溅的现象，而是1-4号、6-7号所述素玻璃d产生2片碎片5号所述素玻璃d产生4片碎片。这就表明经过所述二次多元离子交换的1-7号所述素玻璃d内的张应力值均处于稳态状态。

另外，所述素玻璃d内部形成的压应力层深度随着离子交换时间的延长和离子交换温度逐渐从51μm增加至126μm，然后逐渐减小，126μm即为所述素玻璃d的压应力层深度的第二极大值dolmax，而且第二极大值dolmax与素玻璃d的厚度t满足如下关系：dolmax＝-0.00997t³+0.03416t²+ct，其中，c为0.161，验证过程中，将t＝0.7代入到上式中，可以计算得出dolmax＝0.12602，与实测值0.126相差0.00002，在可允许的误差范围内。

再有，从表中数据不难发现，素玻璃d经所述一次多元离子交换后其长度和宽度都会增大，而且，随着离子交换温度的升高而逐渐增大。

实施例7

本实施例中，对编号分别为1-7号的尺寸及成分均相同的7块素玻璃a分别进行二次多元离子交换，1-7号素玻璃a的长宽尺寸为100×100mm，1-7号素玻璃a的厚度分别为0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm，1-7号素玻璃a成分如下：sio2，61.4％；al2o3，15％；b2o3，2.2％；mgo，2.9％；na2o，10.6％；所述二次多元离子交换中第一次离子交换为采用的盐浴为硝酸钾和硝酸钠的第一混合盐浴，其中第一混合盐浴中的钠离子的量占阳离子总量的70％，第二次离子交换采用的盐浴为硝酸钾和硝酸钠的第二混合盐浴，其中第二混合盐浴中的钾离子的量占阳离子总量的96％。对1-7号素玻璃a进行离子交换的试验中，第一次离子交换温度相同，离子交换时间从1-7号逐渐递增，第二次离子交换温度相同，第二次离子交换时间相同。

然后分别测量1-7号素玻璃a经过所述二次多元离子交换处理后的张应力的最大值的平均值。试验结果如下表所示：

从上表数据可以计算得出，编号为1-7号的素玻璃a在经过所述二次多元离子交换后内部形成的张应力的最大值ctmax和素玻璃a的厚度t满足如下关系：ctmax＝-18.67t+b，式中的b取值为属于79-81之间的数值，也就是说，ctmax+18.67t∈[79,81]。验证过程中，我们将对应的张应力的最大值和玻璃厚度代入到代数式ctmax+18.67t中，得出的结果是如下表所示，可见上述关系是成立。

实施例8

本实施例中，对编号分别为1-7号的尺寸及成分均相同的7块素玻璃a分别进行两次单元离子交换，其中，素玻璃a的尺寸为100×100×0.7mm，素玻璃a成分如下：sio2，61.4％；al2o3，15％；b2o3，2.2％；mgo，2.9％；na2o，10.6％；li2o，7.7％；sro，0.2％。素玻璃a内无晶相，素玻璃a的透过率为92％。所述二次单元离子交换中的前一次离子交换采用的盐浴为硝酸钠盐浴、后一次离子交换采用的盐浴为硝酸钾盐浴。

对1-4号素玻璃a进行前一次离子交换处理的过程中，离子交换温度和离子交换时间从1-4号逐渐递增，对1-4号素玻璃a进行后一次离子交换处理的试验中，离子交换温度和离子交换时间均相同。

对5-8号素玻璃a进行前一次离子交换处理的过程中，离子交换温度和离子交换时间均相同，对5-8号素玻璃a进行后一次离子交换处理的过程中，离子交换温度和离子交换时间从5-8号逐渐递增。

在前一次离子交换处理完成后，分别测量1-7号素玻璃a的长度尺寸和宽度尺寸，在后一次离子交换处理完成后，再次分别测量1-7号素玻璃a的长度尺寸和宽度尺寸，结果如下表所示。

根据上表的检测数据，可以计算出1-8号所述素玻璃a经过所述两次单元离子交换后在长度方向和宽度方向上的尺寸的增幅，1-8号所述素玻璃a经所述前一次离子交换处理后在长度方向和宽度方向上的增幅，计算结果如下表所示。

可以看到，1-8号所述素玻璃a的前一次离子交换后长度增幅u与后一次离子交换后长度增幅n的比值均大于0.85，后一次离子交换后长度增幅n(％)与后一次离子交换后宽度增幅m(％)的比值均大于0.85。可以总结得出，在所述素玻璃a，经过钠-锂离子交换所产生的尺寸增幅远大于其他离子交换所带来的尺寸增幅，占整个离子交换过程所产生的增幅的至少85％以上。

实施例9

本实施例中，对编号分别为1-7号的尺寸及成分均相同的7块的素玻璃a分别进行二次单元离子交换以获取编号分别为1-7号的玻璃制品a。其中，素玻璃a的尺寸为100×100×0.7mm，素玻璃a成分如下：sio2，61.4％；al2o3，15％；b2o3，2.2％；mgo，2.9％；na2o，10.6％；li2o，7.7％；sro，0.2％。素玻璃a内无晶相，素玻璃a的透过率为92％。所述二次单元离子交换中第一次离子交换采用硝酸钠的盐浴，第二次离子交换采用硝酸钾盐浴，对1-7号素玻璃a进行离子交换处理的过程中，第一次离子交换温度相同，第一次离子交换时间从1-7号逐渐递增，第二次离子交换时间相同，第二次离子交换温度相同。

对得到的1-7号玻璃制品a的张应力厚度和张应力线密度进行测量，并分别对1-7号玻璃制品a并进行张应力释放实验。同时，还分别测试了1-7号玻璃制品a的弯曲强度、抗冲击强度、抗跌落高度、表面压应力以及任意两点处的表面压应力最大差值θ。试验结果如下表所示：

从表中数据可以发现，所述素玻璃a在经过所述二次单元离子交换处理后得到的玻璃器件a中，玻璃器件a的厚度t大于等于0.4mm且小于等于1.5mm，而且，玻璃器件a的厚度t和玻璃器件a内的张应力层的厚度σ满足如下关系：0.5t≤σ≤0.85t。

另外，1-7号玻璃制品a在张应力释放实验中破碎后形成的碎片数小于等于4。

1-7号玻璃制品a的抗冲击强度均在0.8j至2.5j的范围内，弯曲强度均在600mpa至1500mpa的范围内，负载160克的条件下抗跌落高度均大于等于0.7m。

1-7号玻璃制品a的表面压应力均属于500mpa-1200mpa这一范围内，且任意两点处的表面压应力的最大差值小于100mpa。

实施例10

本实施例中，对编号分别为1-7号的尺寸及成分均相同的7块素玻璃b分别进行二次次单元离子交换以获取编号分别为1-7号的玻璃制品b，其中，素玻璃b的尺寸为100×100×0.7mm，素玻璃b成分如下：sio2，67％；al2o3，15％；b2o3，2.6％；mgo，2.5％；na2o，6.4％；li2o，6.5％。所述二次单元离子交换中第一次离子交换采用为硝酸钠的盐浴，第二次离子交换为采用硝酸钾盐浴，对1-7号素玻璃b进行离子交换处理的过程中，第一次离子交换温度相同，第一次离子交换时间从1-7号逐渐递增，第二次离子交换时间相同，第二次离子交换温度相同。

对得到的1-7号玻璃制品b的张应力厚度和张应力线密度进行测量，并分别对1-7号玻璃制品b并进行张应力释放实验。同时，还分别测试了1-7号玻璃制品b的弯曲强度、抗冲击强度、抗跌落高度、表面压应力以及任意两点处的表面压应力最大差值θ。试验结果如下表所示：

从表中数据可以发现，所述素玻璃b在经过所述多次单元离子交换处理后的到的玻璃器件b中，玻璃器件b的厚度t大于等于0.4mm且小于等于1.5mm，而且，玻璃器件b的厚度t和玻璃器件b内的张应力层的厚度σ满足如下关系：0.5t≤σ≤0.85t。

另外，1-7号玻璃制品b在张应力释放实验中破碎后形成的碎片数小于等于4。

1-7号玻璃制品b的抗冲击强度均在0.8j至2.5j的范围内，弯曲强度均在600mpa至1500mpa的范围内，负载160克的条件下抗跌落高度均大于等于0.7mm。

1-7号玻璃制品b的表面压应力均属于500mpa-1200mpa这一范围内，且任意两点处的表面压应力的最大差值小于76mpa。

实施例11

本实施例中，对编号分别为1-7号的尺寸及成分均相同的7块素玻璃d分别进行二次单元离子交换以获取编号分别为1-7号的玻璃制品d，其中，素玻璃d的尺寸为100×100×0.7mm，所述素玻璃d成分为sio2，67；al2o3，15；b2o3，2.6；mgo，2.5；na2o，6.4；li2o，6.5；素玻璃d内含有34wt％的均匀分布的平均粒径为54μm的晶相，素玻璃d的透过率为88％。所述二次单元离子交换中第一次离子交换采用硝酸钠的盐浴，第二次离子交换为采用硝酸钾盐浴，对1-7号素玻璃d进行离子交换处理的过程中，第一次离子交换温度相同，第一次离子交换时间从1-7号逐渐递增，第二次离子交换时间相同，第二次离子交换温度相同。

对得到的1-7号玻璃制品d的张应力厚度和张应力线密度进行测量，并分别对1-7号玻璃制品d并进行张应力释放实验。同时，还分别测试了1-7号玻璃制品d的弯曲强度、抗冲击强度、抗跌落高度、表面压应力以及任意两点处的表面压应力最大差值θ。试验结果如下表所示：

从表中数据可以发现，所述素玻璃d在经过所述多次单元离子交换处理后的到的玻璃器件d中，玻璃器件d的厚度t大于等于0.4mm且小于等于1.5mm，而且，玻璃器件d的厚度t和玻璃器件d内的张应力层的厚度σ满足如下关系：0.5t≤σ≤0.85t。

另外，1-7号玻璃制品d在张应力释放实验中破碎后形成的碎片数小于等于2。

1-7号玻璃制品d的抗冲击强度均在0.8j至2.5j的范围内，弯曲强度均在600mpa至1500mpa的范围内，负载160克的条件下抗跌落高度均大于等于0.7mm。

1-7号玻璃制品d的表面压应力均属于700mpa-950mpa这一范围内，且任意两点处的表面压应力的最大差值小于62mpa。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。