|
|
Comparison of different approaches in ab initio modeling of mechanical and magnetic properties of materials
Čavojec, Martin ; Řehák, Petr (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
This thesis studies the influence of the quantum-mechanical description of interatomic interactions on the results of ab initio calculations of magnetic and mechanical properties of Fe, -TiAl and Ni2MnGa. Two methods for the description of interactions were examined, the projector-augmented wave method and the linear combination of atomic orbitals, implemented in ab initio codes VASP and SIESTA, respectively. The results of the dependence of the magnetic moments on the volume or tetragonal deformation paths indicate relative comparability across these two methods. However, calculated elastic constants also point to the unsuitability of the SIESTA software for calculations of elastic constants using the stress-strain method. Additionally, as a part of the thesis, a script for the calculation of elastic constants was created in the programming language Python.
|
|
|
Ab initio výpočty stability slitin na bázi Ni-Mn-Ga
Pongrácz, Jakub ; Šesták, Petr (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá teoretickým studiem magnetické slitiny s tvarovou pamětí na bázi Ni2MnGa s pomocí ab initio výpočtů elektronové struktury provedených metodou projektovaných přidružených vln. Konkrétně je studován vliv dopování mědí a kobaltem na průběh totální energie podél tetragonální deformační dráhy mezi fází austenitu s kubickou L21 strukturou a fází nemodulovaného martenzitu. Na základě získaných výsledků je zhodnocen vliv dopování na teplotu martenzitické transformace a mřížkové parametry studovaných slitiny. Teplota martenzitické transformace bude růst pro slitinu dopovanou 3,125 at. % mědi místo galia, zatímco u slitiny dopované 3,125 at. % kobaltu místo niklu bude teplota transformace klesat. Budou-li pro dopování použity oba prvky současně, převáží vliv mědi a martenzitická transformační teplota bude mírně růst. Porovnáním výsledku s výsledky získanými pomocí aproximace koherentního potenciálu ukazuje, že lokální distorze mřížky kolem dopovaného atomu má na studované vlastnosti minimální vliv.
|
|
|
Počítačové modelování hranic dvojčatění ve slitinách s tvarovou pamětí
Heczko, Martin ; Pokluda, Jaroslav (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá teoretickým studiem dvojčatění 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 totální energii a stav napjatosti podél různých deformačních drah ve smykovém systému (10-1)[101] nemodulovaného martenzitu. Dále byl zkoumán vliv koncentrace manganu na energii rovinné chyby způsobené přítomností parciální dislokace při pohybu hranice dvojčatění. Z výsledků vyplývá, že zvýšením koncentrace manganu dochází jak k nárůstu modulu pružnosti ve smyku pro zkoumaný smykový systém, tak i k nárůstu energetických bariér a deformačních charakteristik v průběhu smykové deformace, což ji činí obtížnější. Zvýšení koncentrace manganu taktéž vede ke zvýšení energie rovinné chyby. Všechny zjištěné efekty mohou být zodpovědné za pokles mobility hranic dvojčatění ve slitinách s vysokým obsahem manganu.
|
|
|
Study of inter-atomic interactions in advanced materials with help of ab initio calculations
Janovec, Jozef ; Šob, Mojmír (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Chemical bonding in transition metal diborides and Ni2MnGa alloy was studied in terms of energy resolved COHP visualization tool. The electronic structure of studied systems was calculated using the first principles calculations with the help of projector augmented-wave method. Concerning transition metal diborides, we found dependence of the strongest boron-boron bond on the charge transfer from metal to boron atoms. The stability of diborides with the alpha structure decreases with higher number of metal valence electrons due to on-site contribution to the band energy near the Fermi level. Ni2MnGa shape memory alloy was treated by DFT+ U corrective method in order to describe localized electrons more accurately. The effect of U on Ni resides in destabilization of the cubic austenite and stabilization of the tetragonal NM martensite. On the contrary, U on Mn destabilizes martensite. The bond analysis shows that the strongest bond in the alloy is Ni-Ga with covalnet character. Increased localization of Mn valence electrons makes Mn-Ni bond more covalent and Ni-Ni bond more metallic. The localization of Ni electrons results in more metallic Mn-Ni bond.
|
|
|
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.
|
|
|
Comparison of different approaches in ab initio modeling of mechanical and magnetic properties of materials
Čavojec, Martin ; Řehák, Petr (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
This thesis studies the influence of the quantum-mechanical description of interatomic interactions on the results of ab initio calculations of magnetic and mechanical properties of Fe, -TiAl and Ni2MnGa. Two methods for the description of interactions were examined, the projector-augmented wave method and the linear combination of atomic orbitals, implemented in ab initio codes VASP and SIESTA, respectively. The results of the dependence of the magnetic moments on the volume or tetragonal deformation paths indicate relative comparability across these two methods. However, calculated elastic constants also point to the unsuitability of the SIESTA software for calculations of elastic constants using the stress-strain method. Additionally, as a part of the thesis, a script for the calculation of elastic constants was created in the programming language Python.
|
|
|
Study of inter-atomic interactions in advanced materials with help of ab initio calculations
Janovec, Jozef ; Šob, Mojmír (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Chemical bonding in transition metal diborides and Ni2MnGa alloy was studied in terms of energy resolved COHP visualization tool. The electronic structure of studied systems was calculated using the first principles calculations with the help of projector augmented-wave method. Concerning transition metal diborides, we found dependence of the strongest boron-boron bond on the charge transfer from metal to boron atoms. The stability of diborides with the alpha structure decreases with higher number of metal valence electrons due to on-site contribution to the band energy near the Fermi level. Ni2MnGa shape memory alloy was treated by DFT+ U corrective method in order to describe localized electrons more accurately. The effect of U on Ni resides in destabilization of the cubic austenite and stabilization of the tetragonal NM martensite. On the contrary, U on Mn destabilizes martensite. The bond analysis shows that the strongest bond in the alloy is Ni-Ga with covalnet character. Increased localization of Mn valence electrons makes Mn-Ni bond more covalent and Ni-Ni bond more metallic. The localization of Ni electrons results in more metallic Mn-Ni bond.
|
|
|
Počítačové modelování hranic dvojčatění ve slitinách s tvarovou pamětí
Heczko, Martin ; Pokluda, Jaroslav (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá teoretickým studiem dvojčatění 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 totální energii a stav napjatosti podél různých deformačních drah ve smykovém systému (10-1)[101] nemodulovaného martenzitu. Dále byl zkoumán vliv koncentrace manganu na energii rovinné chyby způsobené přítomností parciální dislokace při pohybu hranice dvojčatění. Z výsledků vyplývá, že zvýšením koncentrace manganu dochází jak k nárůstu modulu pružnosti ve smyku pro zkoumaný smykový systém, tak i k nárůstu energetických bariér a deformačních charakteristik v průběhu smykové deformace, což ji činí obtížnější. Zvýšení koncentrace manganu taktéž vede ke zvýšení energie rovinné chyby. Všechny zjištěné efekty mohou být zodpovědné za pokles mobility hranic dvojčatění ve slitinách s vysokým obsahem manganu.
|
|
|
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.
|
|
|
Ab initio výpočty stability slitin na bázi Ni-Mn-Ga
Pongrácz, Jakub ; Šesták, Petr (oponent) ; Zelený, Martin (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá teoretickým studiem magnetické slitiny s tvarovou pamětí na bázi Ni2MnGa s pomocí ab initio výpočtů elektronové struktury provedených metodou projektovaných přidružených vln. Konkrétně je studován vliv dopování mědí a kobaltem na průběh totální energie podél tetragonální deformační dráhy mezi fází austenitu s kubickou L21 strukturou a fází nemodulovaného martenzitu. Na základě získaných výsledků je zhodnocen vliv dopování na teplotu martenzitické transformace a mřížkové parametry studovaných slitiny. Teplota martenzitické transformace bude růst pro slitinu dopovanou 3,125 at. % mědi místo galia, zatímco u slitiny dopované 3,125 at. % kobaltu místo niklu bude teplota transformace klesat. Budou-li pro dopování použity oba prvky současně, převáží vliv mědi a martenzitická transformační teplota bude mírně růst. Porovnáním výsledku s výsledky získanými pomocí aproximace koherentního potenciálu ukazuje, že lokální distorze mřížky kolem dopovaného atomu má na studované vlastnosti minimální vliv.
|
host ::
RSS.