[发明专利]一种筛选含铋合金熔接材料的方法及含铋合金熔接材料

权利要求书

1.一种筛选含铋合金熔接材料的方法，其特征在于，包括以下内容：

步骤1，获取Sn-Bi-TM体系中存在的二元晶体结构，TM代表Sb、Ag、Zn、Cu中的一种；

步骤2，采用基于密度泛函理论的第一性原理对各二元晶体结构进行低精度到高精度的结构优化，计算各二元晶体结构的基本物相信息；

步骤3，基于高精度优化后的各二元晶体结构，计算各二元晶体结构的声子谱；

步骤4，基于准简谐近似方法，计算各二元晶体结构的热学性能，得到热力学数据；

步骤5，采用步骤4得到的热力学数据来评估CALPHAD模型参数，建立Sn-Bi-TM体系的热力学模型；

步骤6，基于热力学模型得到各二元晶体结构的液相投影面，基于液相投影面找到共晶点和温度，筛选出含铋合金熔接材料。

2.根据权利要求1所述的筛选含铋合金熔接材料的方法，其特征在于，所述的步骤3包括：设置参数“ISIF＝2，IBRION＝8”，利用Phonopy有限位移法逐个对各二元晶体结构进行声子谱计算，筛选出声子谱无虚频的二元晶体结构。

3.根据权利要求1所述的筛选含铋合金熔接材料的方法，其特征在于，在步骤5中，CALPHAD模型如下：

化合物在不同温度下的吉布斯能如下所示：

其中a,b,c,d,e和f是模型参数，由第一性原理的准简谐方法计算得到的热力学数据评估得到，H^SER是最稳定单质在298.15K和1bar下的焓作为参考态。

4.根据权利要求3所述的筛选含铋合金熔接材料的方法，其特征在于，所述步骤5进一步包括：

液相的吉布斯能表达式为：

其中y_i是组元i在液相中的摩尔分数，^xsG_L是过剩吉布斯能相，代表纯液相的吉布斯能，过剩吉布斯能^xsG_L的形式为：

其中是组元i和j之间的vth阶交互作用参数，由下式得到：

模型参数^v,LiqA和^v,LiqB由实验的热力学数据和液相相关的相边界数据评估得到。

5.根据权利要求4所述的筛选含铋合金熔接材料的方法，其特征在于，在步骤5中，Sn-Bi-Zn体系的热力学模型为：

Sn-Bi-Ag体系的热力学模型为：

6.根据权利要求5所述的筛选含铋合金熔接材料的方法，其特征在于，还包括步骤7，对筛选出的含铋合金熔接材料进行结构优化，利用应力应变法进行力学性能计算，包括计算硬度，以及利用金属直流电导率公式计算电导率。

7.含铋合金熔接材料，其特征在于，采用如权利要求1-6所述任一项筛选含铋合金熔接材料的方法筛选得到。

8.根据权利要求7所述的含铋合金熔接材料，其特征在于，包括Sn:Bi:Ag的成分比为(32.51-38.54):(44.70-52.68):(13.79-16.88)的含铋合金熔接材料，Sn：Bi：Zn的成分比为(20.76-34.09):(49.54-55.31):(10.64-14.06)的含铋合金熔接材料。

9.根据权利要求8所述的含铋合金熔接材料，其特征在于，筛选出的Sn：Bi：Zn的成分比为(20.76-34.09):(49.54-55.31):(10.64-14.06)的含铋合金熔接材料的共晶点温度为128.68-135.76℃；筛选出的Sn:Bi:Ag的成分比为(32.51-38.54):(44.70-52.68):(13.79-16.88)的含铋合金熔接材料的共晶点温度为132.87-140.65℃。