[发明专利]基于第一性原理筛选超低熔点共晶合金熔接材料的方法

权利要求书

1.基于第一性原理筛选超低熔点共晶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-In-TM体系中存在的二元晶体结构，其中TM代表Sb、Ag、Zn、Bi、Cu中的一种；

步骤2，分别对截断能和k点网格密度进行收敛性测试，选取能量最低点对应的截断能，选取能量最低点对应的k点网格密度；

步骤3，基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，对各二元晶体结构，进行低精度的结构优化，能量的收敛准则为10^-6eV，力的收敛准则为然后分别对低精度优化后的各二元晶体结构进行高精度的结构优化，能量的收敛准则为10^-8eV，力的收敛准则为达到收敛标准后，基于高精度优化后的各二元晶体结构，分别计算基本物相信息；

步骤4，基于高精度优化后的各二元晶体结构，对各二元晶体结构进行声子谱计算，筛选声子谱无虚频的二元晶体结构；

步骤5，基于准简谐近似方法，分别对筛选出的声子谱无虚频的各二元晶体结构进行热学性能的计算；

步骤6，基于计算的各二元晶体结构的热学性能，得到热力学数据，结合CALPHAD模型，根据热力学数据优化CALPHAD模型参数，建立Sn-In-TM体系的热力学模型；

步骤7，基于Sn-In-TM体系的热力学模型，获得Sn-In-TM体系的液相投影面，分析共晶点的成分比和温度，筛选出超低熔点共晶合金熔接材料。

2.根据权利要求1所述的基于第一性原理筛选超低熔点共晶合金熔接材料的方法，其特征在于，步骤2具体包括：测试截断能时，选取k点网格密度4*4*4，固定其他参数，分别测试150,200,250,300,350,400,450,500不同截断能下对应的能量，选取能量最低点对应的截断能450；然后测试k点网格密度，选取截断能为450，固定其他参数，分别测试4*4*4，6*6*6，8*8*8,10*10*10不同k点网格密度下的能量，选取能量最低点对应的k点网格密度8*8*8。

3.根据权利要求1所述的基于第一性原理筛选超低熔点共晶合金熔接材料的方法，其特征在于，步骤3具体包括：

步骤3.1，设置参数优化参数“ISIF＝3，IBRION＝2”，分别对Sn-In二元晶体结构、In-Bi二元晶体结构和Sn-Bi二元晶体结构进行低精度结构优化，能量的收敛准则为10^-6eV，力的收敛准则为

步骤3.2，低精度结构优化完成后，基于低精度结构优化后的Sn-In二元晶体结构、In-Bi二元晶体结构和Sn-Bi二元晶体结构再次进行高精度的结构优化，能量的收敛准则为10^-8eV，力的收敛准则为两次结构优化之后没有达到收敛标准，修改优化参数为“ISIF＝2，IBRION＝1”，继续进行优化，达到收敛标准；

步骤3.3，基于高精度结构优化后的结构能量，分别计算基本物相信息，所述基本物相信息包括形成焓，利用形成焓计算公式分别计算各二元晶体结构的形成焓。

4.根据权利要求1所述的基于第一性原理筛选超低熔点共晶合金熔接材料的方法，其特征在于，步骤4具体包括：

步骤4.1，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，声子谱高对称点处存在虚频；

步骤4.2，对高精度结构优化后的各二元晶体结构再次进行结构优化，把力的收敛准则提高到能量的收敛准则不变，分别对各二元晶体结构进行2*2*2的扩胞，对应的高对称k点设置缩小一半，再次进行声子谱计算，直到声子谱无虚频。

5.根据权利要求1所述的基于第一性原理筛选超低熔点共晶合金熔接材料的方法，其特征在于，所述步骤6包括：

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，由上面描述的第一性原理的准简谐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。