CN109518019B - 一种改性SnBi系亚共晶合金的方法及得到的合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi系亚共晶合金的方法，属于材料改性技术领域。该方法可以通过温度要素诱导和成分要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变。本发明方法抑制了初生β‑Sn的析出，大幅增加共晶组织的比例，实现了合金凝固过程中亚共晶组织向伪共晶组织的转变。该方法对合金晶粒的细化程度超过了传统利用微合金添加改性方法的几个量级。保证了合金具有更加优异的综合性能。同时，利用这一结构转变的不可逆性实现了对组织遗传性的有益利用。
Description
技术领域
本发明属于材料改性技术领域，具体涉及一种对SnBi系亚共晶合金进行改性的方法。
背景技术
Sn-Bi系合金作为一种典型的二元低熔点共晶型合金，其共晶温度为139℃，由于其共晶温度较低，材料成本低，因而Sn-Bi系合金及其为基的系列合金广泛的应用于软钎焊钎料及低熔点合金模具等制造领域。
但由于合金中Bi为半金属元素，晶格结构为菱方结构，属于典型的脆性材料，在外力作用下，Sn-Bi系合金常常会出现开裂失效。通常情况下，为了降低Bi脆对SnBi系合金的影响，会选择Bi含量较低的Sn-Bi系合金，降低Bi含量能够起到改善脆性的作用。因而，SnBi系亚共晶合金目前广泛被应用。SnBi系亚共晶合金凝固后微观组织一般均为：初生β-Sn相+Sn-Bi共晶相。初生β-Sn相一般在凝固过程中较高的温度开始析出并长大，大尺寸的初生相不利于合金微观组织的均匀一致性，容易出现合金的微观组织偏析导致的使用寿命低。另一方面，作为软钎料使用的Sn-Bi系亚共晶合金，由于初生β-Sn相的存在，还会引起钎料在熔化过程中体现出熔程大的问题。合金液相线温度较低，为Sn-Bi共晶相形成的温度；完全熔化所需要的温度高，即初生β-Sn相反应的温度。较大的熔程现象，不利于钎焊的焊接可靠性。
通过在Sn-Bi系亚共晶合金中添加微量元素的改性方式，在一定程度上可以起到固溶强化初生β-Sn相、细化初生β-Sn相的作用，但其本质上细化后的初生β-Sn相尺寸相比Sn-Bi共晶相而言，仍然属于粗大相，无法从本质上解决初生β-Sn相带来的不利影响。如在专利文献中，如公开号DE10003665A1，申请号CN201510724851.5，申请号CN201480044803.5，公开号WO2015/019966A1，公开号US2003/0230361A1，公开号US6156132A，申请号CN200610089257.4，申请号CN200710121380.4，申请号CN201610657055.9等，均采用在Sn-Bi系亚共晶合金的基础上添加其它多种微量元素的方案，以实现强化合金、细化合金组织的效果，其中最本质的都意在通过添加微合金固溶于初生β-Sn相，强化、细化初生β-Sn相。在解决焊料应用问题上有一定的作用，但其均未达到抑制初生β-Sn相析出，增加Sn-Bi共晶相比例的作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，提供一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi系亚共晶合金的方法，该方法利用温度要素、成分要素的作用在微观原子结构尺度上诱导SnBi系亚共晶合金微观组织发生不可逆性转变，实现了抑制SnBi系亚共晶合金微观组织中初生β-Sn相的析出，形成伪共晶反应组织结构。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi系亚共晶合金的方法，该方法包括：
根据SnBi系亚共晶合金成分选择原料，将原料混合进行熔炼，得到合金熔体；
在合金熔体中引入具有不可逆转变特性的拓扑短程有序结构，将合金成分与拓扑短程有序结构混合均匀，降温得到改性SnBi系亚共晶合金。
由于SnBi亚共晶合金在凝固过程中，在高于液相线附件的温度范围内，微观结构中存在着残留的共价特性的四面体短程有序结构，该结构会作为形核质点促进初生β-Sn的形核、长大，且其结构在后续多次的熔化-凝固过程中，面体短程有序结构的打破和重建具有可逆性转变特性。熔体中存在残留的共价特性的四面体短程有序结构，凝固过程中减小了形核所需的激活能，导致合金在较小的过冷度下就可以实现形核及晶粒长大，当四面体短程有序结构的大原子团簇尺寸达到临界形核半径时，就可以直接作为形核核心质点促进形核，面体短程有序结构的小原子团簇结构与先析出化合物相似，这种共格关系使得它们之间的界面能较小，从而只需要较小的能量起伏条件就可以满足晶核的生长条件。因而，初生β-Sn相可以容易形核并快速长大。
具有不可逆转变特性的拓扑短程有序结构，指的是在略高于合金液相线温度范围内不会再被破坏，具有不可逆性的结构，例如为具有不可逆转变特性的拓扑短程有序结构原子团簇。通过在合金熔体中引入该拓扑短程有序结构原子团簇，消除了初生β-Sn形核的质点，使其需要在更大的过冷度下才能形核，促使合金形核率大幅增加，细化合金组织，抑制了初生β-Sn的析出，大幅增加共晶组织的比例，实现了SnBi凝固过程中亚共晶组织向伪共晶组织的转变。保证了合金具有更加优异的综合性能。
进一步，在合金熔体中引入具有不可逆转变特性的拓扑短程有序结构包括，将合金熔体升温至拓扑短程有序结构转变温度并保温。
进一步，所述的拓扑短程有序结构转变温度为950-1100℃。
本发明一方面通过温度要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变，通过高于SnBi亚共晶合金液相线6-8倍的高温熔化方法，打破了液体合金中残存的共价特性的四面体短程有序结构，保证原子克服共价键的束缚，使其微观原子团簇更加均一、无序，转变为亚稳态的“Sn-Bi”原子团簇，该原子团簇为拓扑短程有序结构，团簇达到小至几个纳米的尺寸，且该类拓扑短程有序结构形成后，在后续略高于合金液相线温度范围内不会再被破坏，具有不可逆性，实现了组织基因的遗传性。
进一步，所述方法包括，选取SnBi系亚共晶合金，根据合金成分选择原料并分别将各原料按照配比量混合进行熔炼，将原料加热至400-420℃熔炼15-25min得到合金熔体，而后将合金熔体升温至拓扑短程有序结构转变温度，保温20～30min，同时加以搅拌以使合金成分均匀，然后降温至400-420℃保温20-30min，制备得到改性SnBi系亚共晶合金。
进一步，在熔炼时原料加表面覆盖剂，所述的表面覆盖剂为硼砂或硼酸。
进一步，在合金熔体中引入具有不可逆转变特性的拓扑短程有序结构包括，将SnBi系亚共晶合金与自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金混合并熔融。
进一步，所述自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金，通过根据自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金的成分选择原料，并加热至拓扑短程有序结构转变温度得到。
进一步，所述的拓扑短程有序结构转变温度为1000-1200℃。
进一步，所述自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金包括Sn-Zn、Sn-Ga、Bi-Sb、Sn-Cu、Sn-Ag合金中的一种或两种以上的组合。
进一步，自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金中：Sn-Zn合金中Zn的重量百分比优为：Zn5-30％；Sn-Ga合金中Ga的重量百分比优选为：Ga 1-10％；Bi-Sb合金中Sb的重量百分比优选为：Sb 5-25％；Sn-Cu合金中Cu的重量百分比优选为：Cu0.2-5％；Sn-Ag合金中Ag的重量百分比优选为：Ag1.5-10％。
本发明另一方面通过成分要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变，Sn-Zn、Sn-Ga、Bi-Sb、Sn-Cu、Sn-Ag等液态合金微观组织中不存在具有可逆性转变的共价特性的四面体短程有序结构，其微观结构中存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程有序结构原子团簇。利用该类合金组合交互作用，可减弱或消除SnBi亚共晶合金中残存的共价特性的四面体短程有序结构，诱导SnBi亚共晶合金实现具有不可逆转变特性的拓扑短程有序结构原子团簇的微观结构转变。
进一步，所述方法包括，
1)选取SnBi系亚共晶合金和自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金，分别按照合金成分选择原料，并将各原料按配比量混合进行熔炼；将SnBi系亚共晶合金的原料加热至400-420℃熔化，保温0.5-1h，制备出SnBi系亚共晶合金；将自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金的原料加热至拓扑短程有序结构转变温度，保温20～30min，同时加以搅拌以使合金成分均匀，然后降温至400-420℃保温20-30min，制备出自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金；
2)将已制备出的SnBi系亚共晶合金和自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金中的一种或几种按配比混合，加热至300～500℃，保温10～20min，同时加以搅拌以使合金成分均匀，制备得到改性SnBi系亚共晶合金。
SnBi系亚共晶合金和自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金的配比没有固定的比例，需要根据实际应用过程中合金的应用需求来决定。该配比必须满足的条件之一为能够减弱或消除SnBi亚共晶合金中残存的共价特性的四面体短程有序结构，诱导SnBi系亚共晶合金实现具有不可逆转变特性的拓扑短程有序结构原子团簇的微观结构转变。作为非限制性的举例，例如在一些具体的实际应用中，SnBi系亚共晶合金与所有自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金总量的重量比可为(75～99)：(1～25)。
进一步，在熔炼时SnBi系亚共晶合金的原料加表面覆盖剂，所述的表面覆盖剂为硼砂或硼酸；在熔炼时，自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金的原料加表面防氧化剂，所述表面防氧化剂为松香或KCl-LiCl熔盐。
进一步，所述的SnBi系亚共晶合金按照重量百分比的组成包括：Bi 5-57％，余量为Sn及微量元素，微量元素≤1.0％。
进一步，该SnBi系亚共晶合金中，Bi的重量百分比优选为：Bi10-56％。
进一步，一种上述的利用拓扑短程有序结构改性SnBi系亚共晶合金的方法制备得到的改性SnBi系亚共晶合金。
本发明的优点在于：
本发明的利用拓扑短程有序结构改性SnBi系亚共晶合金的方法，在合金熔体中引入具有不可逆转变特性的拓扑短程有序结构，诱导SnBi系亚共晶合金微观组织中残存的共价特性的四面体短程有序结构转变为纳米尺度的亚稳态“Sn-Bi”拓扑短程有序结构原子团簇，新的拓扑短程有序结构原子团簇的转变形成，消除了初生β-Sn形核的质点，使其需要在更大的过冷度下才能形核，促使合金形核率大幅增加，细化合金组织，抑制了初生β-Sn的析出，大幅增加共晶组织的比例，实现了SnBi合金凝固过程中亚共晶组织向伪共晶组织的转变。相比传统通过微合金添加细化SnBi系亚共晶合金组织的方法，该方法对合金晶粒的细化程度超过了超传统方法的几个量级。保证了合金具有更加优异的综合性能。同时，利用这一结构转变的不可逆性实现了对组织遗传性的有益利用。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例3制备的SnBi45Ag0.3合金组织SEM照片。
图2为本发明对比例1采用常规方法制备的SnBi45Ag0.3合金组织SEM照片。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi亚共晶合金的方法，该方法通过温度要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变，具体的操作步骤为：选取SnBi57亚共晶合金，按照合金成分选择原料，分别将各原料按照配比量混合，真空充氮气熔炼，在所述合金表面加硼砂覆盖剂，将合金加热至400℃熔炼15-25min，将合金熔体升温950℃，保温20～30min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后降温至400-420℃保温20min，然后真空浇铸，制备出SnBi57亚共晶合金。将合金锭加工制造成低温合金模具。
实施例2
一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi亚共晶合金的方法，该方法通过温度要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变，具体的操作步骤为：选取SnBi56Cu1.0亚共晶合金，按照合金成分选择原料，分别将各原料按照配比量混合，真空充氮气熔炼，在所述合金表面加硼酸覆盖剂，将合金加热至400℃熔炼15-25min，将合金熔体升温980℃，保温20～30min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后降温至400-420℃保温30min，然后真空浇铸，制备出SnBi56Cu1.0亚共晶合金。将合金锭加工制造成相应规格的低温钎焊用焊片。
实施例3
一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi亚共晶合金的方法，该方法通过温度要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变，具体的操作步骤为：选取SnBi45Ag0.3亚共晶合金，按照合金成分选择原料，分别将各原料按照配比量混合，真空充氮气熔炼，在所述合金表面加硼酸覆盖剂，将合金加热至410℃熔炼15-25min，将合金熔体升温1000℃，保温20～30min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后降温至400-420℃保温20min，然后真空浇铸，制备出SnBi45Ag0.3亚共晶合金。将合金锭熔炼离心雾化制造成相应规格的低温钎焊用焊粉。
如图1所示，为对比例3制备的合金微观组织照片，微观组织中未发现明显的初生β-Sn相，绝大部分为Sn-Bi共晶相，富Bi相的尺寸为1μm左右，细化程度很明显。
实施例4
一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi亚共晶合金的方法，该方法通过温度要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变，具体的操作步骤为：选取SnBi10亚共晶合金，按照合金成分选择原料，分别将各原料按照配比量混合，真空充氮气熔炼，在所述合金表面加硼酸覆盖剂，将合金加热至420℃熔炼15-25min，将合金熔体升温1080℃，保温20～30min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后降温至400-420℃保温30min，然后真空浇铸，制备出SnBi10亚共晶合金。将合金锭加工制造成相应规格的低温钎焊用焊丝。
实施例5
一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi亚共晶合金的方法，该方法通过温度要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变，具体的操作步骤为：选取SnBi5Ag0.5亚共晶合金，按照合金成分选择原料，分别将各原料按照配比量混合，真空充氮气熔炼，在所述合金表面加硼砂覆盖剂，将合金加热至420℃熔炼15-25min，将合金熔体升温1100℃，保温20～30min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后降温至400-420℃保温20min，然后真空浇铸，制备出SnBi5Ag0.5亚共晶合金。将合金锭加工制造成相应规格的低温合金模具。
实施例6
一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi亚共晶合金的方法，该方法通过成分要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变，具体的操作步骤为：
1)选取SnBi57亚共晶合金和SnZn30合金，分别按照合金成分选择原料，将各原料按配比量混合，抽真空充氮气熔炼，SnBi57亚共晶合金加KCl-LiCl熔盐作为表面防氧化剂，加热至400-420℃熔化，保温0.5-1h；SnZn30合金加硼酸作为表面覆盖剂，加热至1000℃，保温20～30min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后降温至400-420℃保温20min，然后真空浇铸，分别制备出SnBi57亚共晶合金和SnZn30合金。
2)将已制成的SnBi57亚共晶合金和SnZn30合金，按SnBi57:SnZn30＝99:1的合金重量百分比配比混合，抽真空充氮气熔化；在所述混合合金表面加KCl-LiCl熔盐作为表面防氧化剂，将合金加热至300～500℃，保温10～20min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后真空浇铸，制备出SnBiZn系亚共晶合金锭坯。将合金锭熔炼离心雾化制造成相应规格的低温钎焊用焊粉。
实施例7
一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi亚共晶合金的方法，该方法通过成分要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变，具体的操作步骤为：
1)选取SnBi56亚共晶合金和SnZn5、SnGa10、BiSb5合金，分别按照合金成分选择原料，将各原料按配比量混合，抽真空充氮气熔炼，SnBi56亚共晶合金加松香作为表面防氧化剂，加热至400-420℃熔化，保温0.5-1h；SnZn5、SnGa10、BiSb5合金加硼砂作为表面覆盖剂，加热至1050℃，保温20～30min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后降温至400-420℃保温30min，然后真空浇铸，分别制备出SnBi56亚共晶合金和SnZn5、SnGa10、BiSb5合金。
2)将已制成的SnBi56亚共晶合金和SnZn5、SnGa10、BiSb5合金，按SnBi56:SnZn5:SnGa10:BiSb5＝75:10:5:10的合金重量百分比配比混合，抽真空充氮气熔化；在所述混合合金表面加KCl-LiCl熔盐作为表面防氧化剂，将合金加热至300～500℃，保温10～20min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后真空浇铸，制备出SnBiSbZnGa系亚共晶合金锭坯。将合金锭加工制造成相应规格的低温钎焊用焊丝。
实施例8
一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi亚共晶合金的方法，该方法通过成分要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变，具体的操作步骤为：
1)选取SnBi10亚共晶合金和SnCu5、SnGa1、BiSb25合金，分别按照合金成分选择原料，将各原料按配比量混合，抽真空充氮气熔炼，SnBi10亚共晶合金加KCl-LiCl熔盐作为表面防氧化剂，加热至400-420℃熔化，保温0.5-1h；SnCu5、SnGa1、BiSb25合金加硼砂作为表面覆盖剂，加热至1100℃，保温20～30min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后降温至400-420℃保温20min，然后真空浇铸，分别制备出SnBi10亚共晶合金和SnCu5、SnGa1、BiSb25。
2)将已制成的SnBi10亚共晶合金和SnCu5、SnGa1、BiSb25合金，按SnBi10:SnCu5:SnGa1:BiSb25＝88:10:1:1的合金重量百分比配比混合，抽真空充氮气熔化；在所述混合合金表面加松香作为表面防氧化剂，将合金加热至300～500℃，保温10～20min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后真空浇铸，制备出SnBiSbCuGa系亚共晶合金锭坯。将合金锭加工制造成相应规格的低温合金模具。
实施例9
一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi亚共晶合金的方法，该方法通过成分要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变，具体的操作步骤为：
1)选取SnBi5亚共晶合金和SnAg10、SnCu0.2合金，分别按照合金成分选择原料，将各原料按配比量混合，抽真空充氮气熔炼，SnBi5亚共晶合金加KCl-LiCl熔盐作为表面防氧化剂，加热至400-420℃熔化，保温0.5-1h；SnAg10、SnCu0.2合金加硼酸作为表面覆盖剂，加热至1200℃，保温20～30min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后降温至400-420℃保温30min，然后真空浇铸，分别制备出SnBi5亚共晶合金和SnAg10、SnCu0.2合金。
2)将已制成的SnBi5亚共晶合金和SnAg10、SnCu0.2合金，按SnBi5:SnAg10:SnCu0.2＝80:10:10的合金重量百分比配比混合，抽真空充氮气熔化；在所述混合合金表面加松香作为表面防氧化剂，将合金加热至300～500℃，保温10～20min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后真空浇铸，制备出SnBiAgCu系亚共晶合金锭坯。将合金锭加工制造成相应规格的低温钎焊用焊片。
实施例10
一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi亚共晶合金的方法，该方法通过成分要素诱导实现拓扑短程有序结构的转变，具体的操作步骤为：
1)选取SnBi48亚共晶合金和SnAg1.5合金，分别按照各原料配比量混合，抽真空充氮气熔炼，SnBi48亚共晶合金加KCl-LiCl熔盐作为表面防氧化剂，加热至400-420℃熔化，保温0.5-1h；SnAg1.5合金加硼酸作为表面覆盖剂，加热至1020℃，保温20～30min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后降温至400-420℃保温20min，然后真空浇铸，分别制备出SnBi48亚共晶合金和SnAg1.5合金。
2)将已制成的SnBi48亚共晶合金和SnAg1.5合金，按SnBi48:SnAg1.5＝90:10的合金重量百分比配比混合，抽真空充氮气熔化；在所述混合合金表面加松香作为表面防氧化剂，将合金加热至300～500℃，保温10～20min，同时加以电磁搅拌，以使合金成分均匀，然后真空浇铸，制备出SnBiAg系亚共晶合金锭坯。将合金锭加工制造成相应规格的低温钎焊用焊丝。
对比例1
采用常规方法制备的一种低温钎焊焊料SnBi45Ag0.3合金。
如图2所示，为对比例1制备的合金微观组织照片，微观组织为：初生β-Sn相+Sn-Bi共晶相，共晶相中富Bi相的尺寸为5μm左右。
对比例2
采用常规方法制备的一种低温合金模具用SnBi55合金。
测试实验
1、力学性能数据按照GB/T228-2002的方法在AG-50KNE型万能材料实验机上测定，拉伸速度5mm/min，每个数据点测试三个试样取平均值。测试结果见表1。
2、单位面积平均晶粒数测试，将合金分别制备金相样品，经过抛光、腐蚀处理，以定量金相法统计单位面积平均晶粒度。数据结果见表2。
表1合金力学性能比较
表2合金微观组织单位面积平均晶粒数结果
根据表1对比结果看出，本发明中实施例制备的材料的抗拉强度均明显高于对比例中通过传统制备工艺得到的合金。结合实施例3及对比例1可知。相同合金成分，采用本发明方法制备的合金抗拉强度优于传统方法制备的合金。从表2中合金微观组织中单位面积晶粒数结果可以看出，本发明实施例制备的合金约为传统方法制备合金单位面积晶粒数的3倍以上，说明本发明实施例微观组织中具有更细小的晶粒度，晶粒细化后，合金的综合性能会得以改善，进一步验证了表1中实施例具有更高的抗拉强度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例中所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例中技术方案的精神和范围。本发明保护范围不仅仅局限利用拓扑短程有序结构改性SnBi系亚共晶合金的方法，同样适用于任何按照本发明技术方案原理实施及改进的方法。
Claims (4)
1.一种利用拓扑短程有序结构改性SnBi系亚共晶合金的方法，其特征在于，该方法包括：
根据SnBi系亚共晶合金成分选择原料，将原料混合进行熔炼，得到合金熔体；
在合金熔体中引入具有不可逆转变特性的拓扑短程有序结构，将合金成分与拓扑短程有序结构混合均匀，降温得到改性SnBi系亚共晶合金；其中：
采用将合金熔体升温至拓扑短程有序结构转变温度并保温的方式在合金熔体中引入具有不可逆转变特性的拓扑短程有序结构，所述的拓扑短程有序结构转变温度为950～1100℃；或者
采用将SnBi系亚共晶合金与自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金混合并熔融的方式在合金熔体中引入具有不可逆转变特性的拓扑短程有序结构；所述自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金包括选择Sn-Zn、Sn-Ga、Bi-Sb、Sn-Cu、Sn-Ag合金中的一种或两种以上的组合作为原料，加热至拓扑短程有序结构转变温度1000～1200℃得到。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：选取SnBi系亚共晶合金，根据合金成分选择原料并分别将各原料按照配比量混合进行熔炼，将原料加热至400～420℃熔炼15～25min得到合金熔体，而后将合金熔体升温至拓扑短程有序结构转变温度，保温20～30min，同时加以搅拌以使合金成分均匀，然后降温至400～420℃保温20～30min，制备得到改性SnBi系亚共晶合金。
3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：所述方法包括，
1)选取SnBi系亚共晶合金和自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金，分别按照合金成分选择原料，并将各原料按配比量混合进行熔炼；将SnBi系亚共晶合金的原料加热至400～420℃熔化，保温0.5～1h，制备出SnBi系亚共晶合金；将自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金的原料加热至拓扑短程有序结构转变温度，保温20～30min，同时加以搅拌以使合金成分均匀，然后降温至400～420℃保温20～30min，制备出自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金；
2)将已制备出的SnBi系亚共晶合金和自身存在着具有不可逆转变特性的拓扑短程结构的合金中的一种或几种按配比混合，加热至300～500℃，保温10～20min，同时加以搅拌以使合金成分均匀，制备得到改性SnBi系亚共晶合金。
4.一种由权利要求1-3任一项所述的利用拓扑短程有序结构改性SnBi系亚共晶合金的方法制备得到的改性SnBi系亚共晶合金。
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