|
|
Quantum-mechanical study of magnetic properties of superalloy nanocomposite phase Fe2AlTi
Slávik, Anton ; Miháliková, Ivana ; Friák, Martin ; Všianská, Monika ; Šob, Mojmír
The L21-structure Fe2AlTi intermetallic compound is one of the two phases identified in Fe-Al-Ti superalloy nanocomposites. Experimental data related to low-temperature magnetic properties of this Heusler compound indicate that magnetic moment is about 0.1 Bohr magneton per formula unit. In contrast, previous quantum-mechanical calculations predicted Fe2AlTi to have much higher magnetic moment, 0.9 Bohr magneton per formula unit. In order to solve this discrepancy between the theory and experiment we have performed a series of quantum-mechanical fix-spin-moment calculations and compared our results with those for non-magnetic state. It turns out that the total energy of the non-magnetic state is only by 10.73 meV/atom higher than that of the magnetic state. When applying Boltzmann statistics to this very small energy difference we predict that the non-magnetic state appears at non-zero temperatures with significant probabilities (for instance, 22.36 % at T = 100 K) and reduces the overall magnetic moment. As another mechanism lowering the magnetization we studied selected shape deformations, in particular trigonal shearing. Fe2AlTi exhibits a compression-tension asymmetry with respect to these strains and, for example, the strain 0.08 destabilizes the spin-polarized state, leaving the non-magnetic state as the only stable one.
|
|
|
First-principles study of interface energies in Fe-Al-based superalloy nanocomposites
Miháliková, Ivana ; Slávik, Anton ; Friák, Martin ; Všianská, Monika ; Koutná, N. ; Holec, David ; Šob, Mojmír
Fe-Al-based nanocomposites with a superalloy-type of microstructure constitute a very promising class of materials. They possess a great potential as an alternative to the currently used steel grades in high temperature applications. Intermetallics-containing nanocomposites, such as those with the Fe3Al compound being one of the phases, may open a way towards future automotive and energy-conversion technologies with lower fuel consumption and reduced environmental impact. We employ quantum-mechanical calculations to analyze relations between ordering tendencies of Al atoms in the disordered Fe-18.75at.%Al phase on one hand and thermodynamic, structural and magnetic properties of Fe-Al-based nanocomposites on the other. When comparing supercells modeling disordered Fe-Al phase with different atomic distribution of atoms we find out that the supercell without 1st and 2nd nearest neighbor Al-Al pairs has a lower energy than that mimicking a perfect disorder (a special quasi-random structure, SQS). Further, coherent interfaces with (001), (110) and (1-10) crystallographic orientations between Fe3Al compound and SQS Fe-Al phase have higher energies than those exhibiting atomic distribution without 1st and 2nd nearest neighbor Al-Al pairs.
|
|
|
Magnetické slitiny s tvarovou pamětí - ab initio přístup
Heczko, Martin ; Šesták, Petr (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá teoretickým studiem slitin s magnetickou tvarovou pamětí na bázi Ni2MnGa při užití ab initio výpočtů elektronové struktury provedených metodou projektovaných přidružených vln. V práci byl studován vliv rostoucí koncentrace manganu v podmřížce galia na průběh totální energie a magnetických momentů podél tetragonální deformační dráhy mezi fází austenitu s kubickou L21 strukturou a fází nemodulovaného martenzitu s tetragonální strukturou. Dále byl zkoumán vliv vzájemného uspořádání atomů manganu v podmřížce galia a změny těchto uspořádání podél tetragonální deformační dráhy. V neposlední řadě byly spočteny elastické konstanty pro fázi austenitu a martenzitu v jednotlivých zkoumaných slitinách. Z výsledků vyplývá, že s rostoucí koncentrací manganu klesá totální energie nemodulovaného martenzitu, což má za následek jeho stabilizaci. Zároveň se snižuje energetická bariera mezi austenitem a martenzitem, tedy austenit z metastabilního stavu přechází do stavu nestabilního.
|
|
|
Ab initio calculation of doping in Ni2MnGa alloy
Janovec, Jozef ; Černý, Miroslav (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
The subject of this work is theoretical study of Ni-Mn-Ga system, known due to the magnetic shape memory effect. Calculations were performed using the Exact Muffin-Tin Orbitals method in combination with the Coherent Potential Approximation within the Korringa-Kohn-Rostoker formalism. The total energy was calculated by Full Charge Density method. Effects of Zn or Cd dopings on total energies along the tetragonal deformation path and consequently on martensite transformation temperature TM and Curie temperature TC were examined. Off-stoichiometric alloys with excess of Mn at the expose of Ga were studied as well. The increase in TM for all cases of doping in Ga sublattice and the decrease in TM for both cases of doping in Mn sublattice were predicted. Regarding TC, all types of doping should decrease Curie temperature with an exception of magnetic transition in the off-stoichiometric martensite.
|
|
|
Dynamic stability of Ni fcc crystal under isotropic tension
Řehák, Petr ; Černý, M.
Lattice dynamics and stability of fcc crystal of Ni under isotropic (hydrostatic) tensile loading are studied from first principles using supercell method and a harmonic approximation. According to the results, strength of the crystal is determined by occurrence of an instability related to soft phonons with finite wave vector. On the other hand, the critical strains and stresses associated with such instabilities are only slightly lower than those related to the volumetric instability.
|
|
|
Solvent effects on ion pairing and photoionization in water
Pluhařová, Eva ; Jungwirth, Pavel (vedoucí práce) ; Nachtigall, Petr (oponent) ; Laage, Damien (oponent)
Název práce: Vliv rozpouštědla na iontové párování a fotoionizaci ve vodě Autor: Mgr. et Ing. Eva Pluhařová Katedra: Fyzikální a makromolekulární chemie Vedoucí doktorské práce: Prof. Pavel Jungwirth, DSc., ÚOCHB AV ČR, v.v.i. E-mail vedoucího: pavel.jungwirth@uochb.cas.cz Abstrakt: Různé metody teoretické chemie, konkrétně klasická molekulová dy- namika s empirickými silovými poli, ab initio molekulová dynamika, metody rozšířeného vzorkování a ab initio výpočty, byly použity k hlubšímu pochopení iontového párování a fotoionizace ve vodných roztocích. Zmenšující se modelové systémy byly zkoumány výpočetními metodami rostoucí přesnosti a náročnosti. Při studiu koncentrovaných roztoků lithných solí klasickou molekulovou dy- namikou vedla oprava zahrnující elektronické kontinuun ke kvalitativnímu zlepšení oproti konvenčním nepolarizovatelným silovým polím, a tak umožnila interpretaci měření pomocí rozptylu neutronů. Stejný přístup byl také úspěšný pro předpověď afinity halidů k rozhraní voda/olej. Kombinací ab initio molekulové dynamiky a výpočtů potenciálu střední síly byl navržen spolehlivý postup pro výpočet profilu volné energie pro disociaci iontového páru. Poté byly odhadnuty rozdíly v síle...
|
|
|
Prvoprincipiální analýza stability krystalů pevných látek
Řehák, Petr ; Buršík, Jiří (oponent) ; Šob, Mojmír (oponent) ; Černý, Miroslav (vedoucí práce)
Cílem vědeckovýzkumné činnosti v průběhu autorova doktorského studia byla analýza mechanické stability kubických krystalů při vnějším zatížení. V této práci je ukázáno, jakým způsobem byla posuzována mechanická stabilita fcc krystalů (C, Al, Ir, Pt, Au) za podmínek izotropního (hydrostatického) tahového zatížení. K tomuto účelu bylo použito ab initio metod. Studované krystaly byly podrobeny simulované izotropní tahové deformaci a byla posouzena jejich elastická stabilita. Výsledky této analýzy ukazují, že elastické porušení Al, Pt a Au souvisí s vymizením trigonálního smykového modulu, přičemž diamant a Ir zůstávají stabilní až do dosažení maxima napětí. Podle vypočtené pásové struktury si krystal diamantu zachovává svůj charakter izolantu až do tohoto porušení. Následně byla určena fononová spektra metodou lineární odezvy a bylo provedeno studium dynamické stability. Získané výsledky odhalují měkké módy u Al, Pt a Ir dříve než by došlo k jejich elastickému porušení. Vybrané krátkovlnné nestability jsou potvrzeny vytvořenými modely mikroskopické deformace i disperzními závislostmi stanovenými pomocí metody nadmříží. Vlivem nalezených nestabilit je kritická deformace příslušná maximu napětí snížena až o 40 %, přičemž kritické napětí je redukováno maximálně o 20 %.
|
|
| |
|
|
Stabilita krystalů pevných látek z prvních principů
Řehák, Petr ; Šob, Mojmír (oponent) ; Černý, Miroslav (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá studiem stability krystalů pevných látek za podmínek izotropního tahu. K tomuto účelu bylo použito ab initio metod. Krystaly čtyř vybraných fcc kovů (Al, Cu, Ir, Au) a diamantu byly podrobeny simulované izotropní tahové deformaci a byla stanovena maximální hodnota napětí. Poté byla spočtena fononová spektra pro různé hodnoty deformací pro posouzení stability krystalových mříží. V disperzních závislostech krystalů diamantu, Al, Ir, Au se objevuje fononová nestabilita pro menší hodnoty deformací než odpovídá dekohezi těchto krystalů. Výskyt takové nestability určuje ideální pevnost při izotropním tahu. K významnější redukci pevnosti (přibližně o 20%) ovšem dochází pouze pro Au a Ir.
|
|
|
Ab-initio výpočty stability struktur sloučenin niklu a dusíku
Šárfy, Pavlína ; Vřešťál,, Jan (oponent) ; Šob,, Mojmír (vedoucí práce)
Práce je věnována studiu elektronové struktury nitridů niklu o složení NiN, Ni2N, Ni3N a Ni4N. Získané výsledky jsou využity pro předpověď nejstabilnějších struktur pro každé složení. Celková energie a elektronová struktura jsou počítány pseudopotenciálovou metodou pomocí programu Abinit a dále metodou linearizovaných přidružených vln s úplným zahrnutím krystalového potenciálu (FLAPW), implementovanou v programu Wien2k. Pro výměnnou a korelační energii je použita aproximace lokální hustoty (LDA) a zobecněná gradientová aproximace (GGA). Jako nejstabilnější struktura byla předpovězena pro složení NiN struktura kubická plošně centrovaná B3, pro Ni2N struktura prostá tetragonální C4, pro Ni3N struktura hexagonální v souladu s experimentálními daty a pro Ni4N struktura prostá kubická.
|
host ::
RSS.