Original title: Ab initio výpočty fázové stability vícesložkových slitin
Translated title: Ab initio study of phase stability of multicomponent alloys
Authors: Fikar, Ondřej ; Brož, Pavel (referee) ; Černý, Miroslav (referee) ; Zelený, Martin (advisor)
Document type: Doctoral theses
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Ab initio metody jsou metody vycházející z ryze teoretických poznatků kvantové fyziky, které lze použít k predikci fyzikálních, chemických, mechanických a mnohých dalších vlastností materiálů. Vzhledem k rapidnímu nárůstu dostupnosti výpočetních zdrojů v posledních desetiletích se stala teoretická predikce vlastností nedílnou součástí designu nových materiálů. Tato práce se zaměřuje na teoretickou predikci fázové stability a rozpustnosti tuhých roztoků. Ab initio výpočty byly provedeny na základě teorie funkcionálu hustoty s využitím projektovaných přidružených vln a teplotní závislosti termodynamických veličin byly získány pomocí fononových výpočtů a Monte Carlo simulací. Pozornost je v této práci věnována několika slitinám zejména na bázi hliníku, stříbra a hořčíku, které byly zkoumány za účelem zjištění spolehlivosti predikce rozpustnosti v pevné fázi. Výpočet stability tuhých roztoků byl proveden vícekrát různými metodami se zahrnutím různých příspěvků k celkové energii jednotlivých soustav za účelem určení vlivu jednotlivých příspěvků a metod na přesnost predikce. Rozpustnosti jsou porovnány s experimentálními daty, které byly zprostředkovány metodou CALPHAD. Ab initio methods are based on purely theoretical findings of quantum physics that can be used to predict among others physical, chemical and mechanical properties of materials. Due to rapid increase in accessibility of computational resources in the recent decades the theoretical prediction of material properties became an integral part of materials design. This work is focused on theoretical prediction of phase stability and solubility of solid solutions. Ab initio calculations based on Density Functional Theory were performed using Projector-Augmented Waves method and thermal dependencies of thermodynamic quantities were obtained using phonon calculations and Monte Carlo simulations. Attention is paid to alloys mainly based on aluminium, silver and magnesium, which were investigated in order to assess the reliability and precision of theoretical predictions of solubility in the solid state. Phase stability of solid solutions was evaluated multiple times including different energy contributions and using various methods in order to determine the influence of each contribution and method on the prediction accuracy. Calculated solubilities are compared with experimental data provided using the CALPHAD method.
Keywords: ab initio; cluster expansion; force-field potentials; machine learning; Monte Carlo simulations; phase stability; phonon calculations; solid solutions stability; solubility curves; ab initio; cluster expansion; fononové výpočty; force-field potenciál; fázová stabilita; křivky rozpustnosti; Monte Carlo simulace; stabilita tuhých roztoků; strojové učení

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: https://hdl.handle.net/11012/246406

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-619975


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses