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Vibrational properties and thermodynamical stabilities of alloys and compounds
a first-principles study
David Reith
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Raimund Podloucky
DOI
10.25365/thesis.17788
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29135.10750.704161-5
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Eigenschaften von Festkörper werden mit der Genauigkeit von Dichtefunktionaltheorie (DFT) modelliert. Dabei wurde insbesondere, der Beitrag der Schwingungen zur Freien Energie berücksichtigt.
Die Mo3Al2C(1-x) Verbindung ist von besonderem Interesse, da diese supraleitende Eigenschaften aufweist, aber die Kristallstruktur keine Inversionsymmetry beinhaltet. Durch Phononenrechnungen wurde festgestellt, dass die Verbindung ohne Kohlenstoffleerstellen dynamisch instabil ist, d.h. um Stabilität zu erreichen muss x größer als 0 sein.
Kupfer ist ein technologisch wichtiger Härtezusatz zu Stahl. Für ein konzentrationsabhängiges Model des Fe-Cu Phasendiagrammes wurde die "Cluster Expansion" (CE) Methode gewählt. Basierend auf einer großen Anzahl von Inputstrukturen, die mit spin-polarisierten DFT berechnet wurden, wurde mit CE die effektiven Clusterwechselwirkungsenergien (ECIs) des dazugehörigen Satzes von Figuren ermittelt. Durch Berücksichtigung der Freien Energie der Schwingungen wurden die ECI’s auch temperatur-abhängig. Die Löslichkeit wurde anhand von Monte Carlo Rechnungen ermittelt.
Abstract
(Englisch)
Properties of solids are modelled with density functional theory (DFT) accuracy. The role of vibrational free energies for phase stabilities is investigated by studying two types of materials.
Mo3Al2C(1-x) is of interest because it is superconducting without a center of inversion. It was found, that the stoichiometric compound is dynamically unstable whereas carbon vacancies stabilise the phonon dispersions.
Cu enrichment of steel makes it harder and the task is to derive the solubility of Cu in Fe. For alloy modelling the Cluster Expansion (CE) was chosen. From spin-polarised DFT calculations the effective cluster interactions (ECI's) and corresponding figures were derived. When vibrational free energies were included the ECI's became temperature dependent. At each temperature a separate CE needed to be done. The solubility was determined by Monte Carlo simulations.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
phonons vibrations thermodynamic alloy compound phase diagram density functional theorie DFT cluster expansion
Schlagwörter
(Deutsch)
Schwingungen Phononen Thermodynamik Legierung Verbindung Phasendiagramm Dichtefunktionaltheorie Cluster Expansion DFT
Autor*innen
David Reith
Haupttitel (Englisch)
Vibrational properties and thermodynamical stabilities of alloys and compounds
Hauptuntertitel (Englisch)
a first-principles study
Paralleltitel (Deutsch)
Schwingungseigenschaften und Thermodynamischestabilität von Verbindungen und Legierungen
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
189 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Stefan Müller ,
Peter Mohn
Klassifikationen
33 Physik > 33.61 Festkörperphysik ,
33 Physik > 33.62 Mechanische Eigenschaften, akustische Eigenschaften, thermische Eigenschaften
AC Nummer
AC09024678
Utheses ID
15936
Studienkennzahl
UA | 091 | 411 | |