[发明专利]脆性低并且内在强度高的硼硅酸盐玻璃及其制造和应用

摘要

本发明涉及一种高强度的碱金属硼硅酸盐玻璃。该碱金属硼硅酸盐玻璃包含如下组分：0–5.0重量％的其它组成部分。在此，这些组分的份额选择为，使得加权的交联指数，即每原子的强制条件的平均数n具有大于2.9、优选大于2.91、特别优选大于2.92、更特别优选大于2.93的值。

主权项

一种高强度的碱金属硼硅酸盐玻璃，具有如下组分：0–5.0重量％的其它组成部分，其中，这些组分的份额选择为，使得加权的交联指数，即通过$n=\frac{N}{N_A}/\left(c\right({\mathrm{SiO}}_2)\·3+c({\mathrm{Al}}_2{O}_3)\·5+c(B_2{O}_3)\·5+\underset{i}{\Σ}c\left(M_2^{i}O\right)\·3+\underset{j}{\Σ}c(M^{j}O)\·2)$得到的每原子的强制条件的平均数n，具有大于2.9、优选大于2.91、特别优选大于2.92、更特别优选大于2.93的值，其中，N_A是阿伏伽德罗数，c(SiO₂)、c(Al₂O₃)和c(B₂O₃)是SiO₂、Al₂O₃和B₂O₃的摩尔浓度，c(Mⁱ₂O)是所含有的碱金属氧化物Mⁱ₂O的摩尔浓度，c(M^jO)是所含有的碱土金属氧化物的摩尔份额，其中，N/N_A比值由$\begin{array}{c}\frac{N}{N_A}=c\left({\mathrm{SiO}}_2\right)\·9\\ +c\left({\mathrm{Al}}_2{O}_3\right)\·2\·\left(4+5\·\frac{K\left(Al-O\right)}{K\left(Si-O\right)}\right)\·\frac{e_d\left(Al-O\right)/4}{e_d\left(Si-O\right)/4}\\ +\left(\underset{i}{\Σ}c\left(M_2^{i}O\right)+\underset{j}{\Σ}c\left(M^{j}O\right)-c\left({\mathrm{Al}}_2{O}_3\right)\right)\·2\·\left(4+5\·\frac{K\left(B-O\right)}{K\left(Si-O\right)}\right)\·\frac{e_d\left(B-O\right)/4}{e_d\left(Si-O\right)/4}\\ +\left(c\left(B_2{O}_3\right)+c\left({\mathrm{Al}}_2{O}_3\right)-\underset{i}{\Σ}c\left(M_2^{i}O\right)-\underset{j}{\Σ}c\left(M^{j}O\right)\right)\·2\·\left(3+3\·\frac{K\left(B-O\right)}{K\left(Si-O\right)}\right)\·\frac{e_d\left(B-O\right)/3}{e_d\left(Si-O\right)/4}\\ +\underset{i}{\Σ}c\left(M_2^{i}O\right)\·2\·\frac{e_d\left(M^i-O\right)}{e_d\left(Si-O\right)/4}\\ +\underset{j}{\Σ}c\left(M^{j}O\right)\·2\·\frac{e_d\left(M^j-O\right)/2}{e_d\left(Si-O\right)/4}\end{array}$得到，其中，K(M‑O)是组分SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃的相应M‑O化学键的共价度，其中M＝Si、Al、B，即：SiO₂的共价度为0.5527；B₂O₃的共价度为0.6126；Al₂O₃的共价度为0.4329；其中，e_d(M‑O)是组分SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃的相应的、涉及阳离子的离解能，且如下给出：SiO₂的所述离解能为1864kJ/摩尔；B₂O₃的所述离解能为1572.5kJ/摩尔；和Al₂O₃的所述离解能为1537kJ/摩尔。