(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211059132.2 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 昆明理工大 学 地址 650031 云南省昆明市五华区一 二一 大街文昌路68号 申请人 云南前沿液态金属研究院有限公司 (72)发明人 种晓宇　宋平　冯晶　宋东明　 余威　林洋　母昆阳　杨志恒　 (74)专利代理 机构 重庆德立创新专利代理事务 所(普通合伙) 50299 专利代理师 隋金艳 (51)Int.Cl. G16C 20/10(2019.01) G06F 30/20(2020.01) C22C 30/04(2006.01)C22C 12/00(2006.01) B23K 35/26(2006.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种筛选含铋合金熔接材料的方法及含铋 合金熔接材 料 (57)摘要 本发明涉及熔接材料的筛选技术领域， 具体 涉及一种筛选含铋合金熔接材料的方法， 包括采 用第一性原理对Sn ‑Bi‑TM体系各二元晶体结构 进行低精度到高精度的结构 优化， 通过Vasp计算 各二元晶体结构的基本物相信息； 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； 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， 基于热力学 数据来评估CALPHAD模型参数， 建立Sn ‑Bi‑TM体 系的热力学模 型； 基于热力学模 型得到各二元晶 体结构的液相投影面， 找到共晶点和温度， 筛选 含铋合金熔接材料。 本发明还公开了两种含铋合 金熔接材料， 这两种低熔点共晶含铋 合金熔接材 料成分的比例是首次发现， 具有低熔点， 造粉质 量高、 无粘结现象等优点。 权利要求书2页 说明书15页 附图2页 CN 115394369 A 2022.11.25 CN 115394369 A 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， HSER是最稳定单质在2 98.15K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yi是组元i在液相中的摩尔分数，xsGL是过剩吉布斯能相， 代表纯液相的吉布 斯能， 过剩吉布斯能xsGL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： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115394369 A 26.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℃。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115394369 A 3