|
|
Comparison of different approaches in ab initio modeling of mechanical and magnetic properties of materials
Čavojec, Martin ; Řehák, Petr (referee) ; Zelený, Martin (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá zkoumáním vlivu kvantově-mechanického popisu mezi-atomárních interakcí na výsledky ab initio výpočtů magnetických a mechanických vlastností Fe, -TiAl a Ni2MnGa. Zkoumány byly dvě metody pro popis interakcí, jmenovitě metoda projektovaných přidružených vln a metoda lineární kombinace atomových orbitalů, které jsou implementovány v ab initio softwarech VASP a SIESTA. Hodnoty magnetických momentů v závislosti na objemových a tetragonálních deformačních drahách poukazují na relativní srovnatelnost napříč těmito metodami. Avšak výsledky elastických konstant poukazují na nevhodnost ab initio softwaru SIESTA pro výpočet elastických konstant metodou napětí-deformace (stress-strain metoda). Součástí praktické části této diplomové práce je vytvoření skriptu pro výpočet elastických konstant v programovacím jazyku Python.
|
|
|
Ab initio calculations of the phase stability in Ni-Mn-Ga alloys
Pongrácz, Jakub ; Šesták, Petr (referee) ; Zelený, Martin (advisor)
This thesis deals with theoretical study of magnetic shape memory alloy based on Ni2MnGa with help of ab initio calculations of electronic structure within the projector augmented wave method. In particular the effect of Co- and Cu-doping is studied on total-energy profile along the tetragonal deformation path between austenite phase with cubic L21 structure and phase of nonmodulated martensite. Obtained results are used for estimation of doping influence on martensitic transformation temperature. Transformation temperature increases in the alloy doped by 3.125 at. % of copper instead of gallium whereas transformation temperature decreases in the alloy doped by 3.125 at. % of cobalt instead of nickel. If both type of doping are used the transformation temperature increases slightly because the effect of copper is stronger. Comparison of results from this work with available results obtained with help of the coherent potential approximation shows that a local lattice distortion around doping atom has negligible effect on studied properties.
|
|
|
Computer modeling of twin-boundaries in shape memory alloys
Heczko, Martin ; Pokluda, Jaroslav (referee) ; Zelený, Martin (advisor)
This Master‘s thesis is focused on theoretical study of twinning in magnetic shape memory alloys based on Ni2MnGa using ab initio calculations of electronic structure within the projector augmented wave method. In particular, the effect of increasing concentration of manganese at the expense of gallium was studied on total energy and stress profiles along different deformation paths in the (10-1)[101] shear system of non-modulated martensite. Further, this work deals with the effect of the concentration of manganese on the energy of planar fault caused by presence of partial dislocation due to motion of twin boundary. The results show that the shear modulus in studied shear system increases with the increasing concentration of manganese as well as energy barrier and deformation characteristics along shear deformation paths increases, which makes the shear more difficult in Mn-rich alloys. Increasing concentration of manganese also leads to rising the planar fault energy. All these effects can be responsible for lower mobility of twin boundaries in alloys with higher concentration of manganese.
|
|
|
Study of inter-atomic interactions in advanced materials with help of ab initio calculations
Janovec, Jozef ; Šob, Mojmír (referee) ; Zelený, Martin (advisor)
Pomocou COHP analýzy sme študovali chemickú väzbu v diboridoch prechodných kovov ako aj v zliatine Ni2MnGa. Elektrónová štruktúra študovaných materiálov bola vypočítaná použitím výpočtov z prvých princípov pomocou metódy PAW. V prípade diboridov tranzitných kovov z výsledkov vyplýva, že sila väzby bór-bór je silne závislá od transferu elektrónov na atómy bóru. Zvyšujúci sa počet valenčných elektrónov v kove spôsobuje destabilizáciu alfa štruktúry kvôli vzájomnej interakcii elektrónov prislúchajúcich jednému atómu (on-site interakcie) v blízkosti Fermiho hladiny. Pre zliatinu s tvarovou pamäťou Ni2MnGa bola použitá metóda DFT+ U upravujúca popis lokalizácie elektrónov. V prípade použitia parametra U na Ni dochádza k destabilizácii kubického austenitu a k stabilizácii tetragonálneho nemodulovaného martenzitu. Naopak, zvýšenie lokalizácie elektrónov mangánu martenzit destabilizuje. Analýza väzieb ukázala, že najsilnejšou väzbou je Ni-Ga s kovalentným charakterom. Zvýšená lokalizácia valenčných elektrónov Mn zvyšuje podiel kovalentnosti Mn-Ni väzby a kovový charakter Ni-Ni väzby. Vplyvom zvýšenej lokalizácie Ni elektrónov sa Mn-Ni väzba stáva viac kovovou.
|
|
|
Ab initio calculation of doping in Ni2MnGa alloy
Janovec, Jozef ; Černý, Miroslav (referee) ; Zelený, Martin (advisor)
Cieľom tejto práce je teoretické štúdium systému Ni-Mn-Ga, vykazujúceho efekt magnetickej tvarovej pamäti. Pri výpočtoch bola použitá metóda Exaktných Mufiin-Tin Orbitálov v kombinácii s aproximáciou koherentného potenciálu vrámci Korringa-Kohn-Rostoker formalizmu. Totálna energia bola spočítaná pomocou metódy úplnej nábojovej hustoty. Skúmaný bol vplyv dopovania zinkom alebo kadmiom na totálne energie pozdĺž tetragonálnej deformačnej dráhy a následne na teplotu martenzitickej premeny TM a Curieho teplotu TC. Taktiež boli skúmané nestechiometrické zliatiny prebytkom Mn na úkor Ga. Výsledky predikujú nárast TM po všetkých pozorovaných substitúciách v podmriežke Ga a pokles TM po substitúciách v podmriežke Mn. Curieho teplotu znižujú všetky študované substitúcie s výnimkou zmeny magnetického usporiadania v martensite nestechiometrickej zliatiny.
|
|
|
Comparison of different approaches in ab initio modeling of mechanical and magnetic properties of materials
Čavojec, Martin ; Řehák, Petr (referee) ; Zelený, Martin (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá zkoumáním vlivu kvantově-mechanického popisu mezi-atomárních interakcí na výsledky ab initio výpočtů magnetických a mechanických vlastností Fe, -TiAl a Ni2MnGa. Zkoumány byly dvě metody pro popis interakcí, jmenovitě metoda projektovaných přidružených vln a metoda lineární kombinace atomových orbitalů, které jsou implementovány v ab initio softwarech VASP a SIESTA. Hodnoty magnetických momentů v závislosti na objemových a tetragonálních deformačních drahách poukazují na relativní srovnatelnost napříč těmito metodami. Avšak výsledky elastických konstant poukazují na nevhodnost ab initio softwaru SIESTA pro výpočet elastických konstant metodou napětí-deformace (stress-strain metoda). Součástí praktické části této diplomové práce je vytvoření skriptu pro výpočet elastických konstant v programovacím jazyku Python.
|
|
|
Study of inter-atomic interactions in advanced materials with help of ab initio calculations
Janovec, Jozef ; Šob, Mojmír (referee) ; Zelený, Martin (advisor)
Pomocou COHP analýzy sme študovali chemickú väzbu v diboridoch prechodných kovov ako aj v zliatine Ni2MnGa. Elektrónová štruktúra študovaných materiálov bola vypočítaná použitím výpočtov z prvých princípov pomocou metódy PAW. V prípade diboridov tranzitných kovov z výsledkov vyplýva, že sila väzby bór-bór je silne závislá od transferu elektrónov na atómy bóru. Zvyšujúci sa počet valenčných elektrónov v kove spôsobuje destabilizáciu alfa štruktúry kvôli vzájomnej interakcii elektrónov prislúchajúcich jednému atómu (on-site interakcie) v blízkosti Fermiho hladiny. Pre zliatinu s tvarovou pamäťou Ni2MnGa bola použitá metóda DFT+ U upravujúca popis lokalizácie elektrónov. V prípade použitia parametra U na Ni dochádza k destabilizácii kubického austenitu a k stabilizácii tetragonálneho nemodulovaného martenzitu. Naopak, zvýšenie lokalizácie elektrónov mangánu martenzit destabilizuje. Analýza väzieb ukázala, že najsilnejšou väzbou je Ni-Ga s kovalentným charakterom. Zvýšená lokalizácia valenčných elektrónov Mn zvyšuje podiel kovalentnosti Mn-Ni väzby a kovový charakter Ni-Ni väzby. Vplyvom zvýšenej lokalizácie Ni elektrónov sa Mn-Ni väzba stáva viac kovovou.
|
|
|
Computer modeling of twin-boundaries in shape memory alloys
Heczko, Martin ; Pokluda, Jaroslav (referee) ; Zelený, Martin (advisor)
This Master‘s thesis is focused on theoretical study of twinning in magnetic shape memory alloys based on Ni2MnGa using ab initio calculations of electronic structure within the projector augmented wave method. In particular, the effect of increasing concentration of manganese at the expense of gallium was studied on total energy and stress profiles along different deformation paths in the (10-1)[101] shear system of non-modulated martensite. Further, this work deals with the effect of the concentration of manganese on the energy of planar fault caused by presence of partial dislocation due to motion of twin boundary. The results show that the shear modulus in studied shear system increases with the increasing concentration of manganese as well as energy barrier and deformation characteristics along shear deformation paths increases, which makes the shear more difficult in Mn-rich alloys. Increasing concentration of manganese also leads to rising the planar fault energy. All these effects can be responsible for lower mobility of twin boundaries in alloys with higher concentration of manganese.
|
|
|
Ab initio calculation of doping in Ni2MnGa alloy
Janovec, Jozef ; Černý, Miroslav (referee) ; Zelený, Martin (advisor)
Cieľom tejto práce je teoretické štúdium systému Ni-Mn-Ga, vykazujúceho efekt magnetickej tvarovej pamäti. Pri výpočtoch bola použitá metóda Exaktných Mufiin-Tin Orbitálov v kombinácii s aproximáciou koherentného potenciálu vrámci Korringa-Kohn-Rostoker formalizmu. Totálna energia bola spočítaná pomocou metódy úplnej nábojovej hustoty. Skúmaný bol vplyv dopovania zinkom alebo kadmiom na totálne energie pozdĺž tetragonálnej deformačnej dráhy a následne na teplotu martenzitickej premeny TM a Curieho teplotu TC. Taktiež boli skúmané nestechiometrické zliatiny prebytkom Mn na úkor Ga. Výsledky predikujú nárast TM po všetkých pozorovaných substitúciách v podmriežke Ga a pokles TM po substitúciách v podmriežke Mn. Curieho teplotu znižujú všetky študované substitúcie s výnimkou zmeny magnetického usporiadania v martensite nestechiometrickej zliatiny.
|
|
|
Ab initio calculations of the phase stability in Ni-Mn-Ga alloys
Pongrácz, Jakub ; Šesták, Petr (referee) ; Zelený, Martin (advisor)
This thesis deals with theoretical study of magnetic shape memory alloy based on Ni2MnGa with help of ab initio calculations of electronic structure within the projector augmented wave method. In particular the effect of Co- and Cu-doping is studied on total-energy profile along the tetragonal deformation path between austenite phase with cubic L21 structure and phase of nonmodulated martensite. Obtained results are used for estimation of doping influence on martensitic transformation temperature. Transformation temperature increases in the alloy doped by 3.125 at. % of copper instead of gallium whereas transformation temperature decreases in the alloy doped by 3.125 at. % of cobalt instead of nickel. If both type of doping are used the transformation temperature increases slightly because the effect of copper is stronger. Comparison of results from this work with available results obtained with help of the coherent potential approximation shows that a local lattice distortion around doping atom has negligible effect on studied properties.
|
guest ::
