Influence of structure and composition on properties of Fe-based magnetic materials — a DFT study
[ 1 ] Instytut Fizyki, Wydział Inżynierii Materiałowej i Fizyki Technicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
PL Wpływ struktury i składu na właściwości materiałów magnetycznych na bazie żelaza — analiza DFT
english
- density functional theory
- magnetocrystalline anisotropy energy
- magnetic moments
- transition metal alloys
- chemical order and disorder
- teoria funkcjonału gęstości
- anizotropia magnetokrystaliczna
- momenty magnetyczne
- stopy metali
- przejściowych
- uporządkowanie i nieporządek
- chemiczny
EN Magnetic materials studied in this thesis include both ferromagnetic [Fe1-xCox; , Fe-Co-C, L10, FePt, (Fe1-xCox )2B] and antiferromagnetic [YbFe4Al8] systems. The influence of structural parameters on the magnetic properties, i.e., magnetocrystalline anisotropy energy, spin and orbital magnetic moments, and magnetic phase transition temperatures, is investigated here using quantum mechanical methods with particular emphasis on density functional theory. The articles constituting this dissertation contribute to the understanding of the influence of the structure and chemical composition on the magnetic properties of iron alloys. This work presents the effect of the chemical neighborhood of iron atoms on the electronic structure of the material and, consequently, their magnetic properties. Part of the study concerns ordered structures, such as L19 FePt, with a magnetocrystalline anisotropy value of up to extremely high 20 MJ m-3. The range of iron and cobalt concentrations in Fes-xCox , for which it is possible to obtain favorable magnetocrystalline anisotropy energy with values of the order of 1-3 MJ m, is extended to alloys containing between 25% and 100% cobalt.
PL Materiały magnetyczne badane w niniejszej rozprawie obejmują zarówno układy ferromagnetyczne [Fe1-xCox, Fe-Co-C, L1, FePt, (Fe1-+Cox)2B], jak i antyferromagnetyczne [YbFesAls]. Wpływ parametrów strukturalnych na właściwości magnetyczne, tj. energię anizotropii magnetokrystalicznej, wartości spinowych i orbitalnych momentów magnetycznych oraz temperatury przejścia fazowego, jest badany przy użyciu metod mechaniki kwantowej, ze szczególnym naciskiem na teorię funkcjonału gęstości. Artykuły wchodzące w skład niniejszej rozprawy przyczyniają się do zrozumienia wpływu struktury i składu chemicznego na właściwości magnetyczne stopów żelaza. W pracy przedstawiono wpływ sąsiedztwa chemicznego atomów żelaza na strukturę elektronową materiału, a w konsekwencji na jego właściwości magnetyczne. Część badań dotyczy struktur ekstremalnie uporządkowanych, takich jak L1o FePt, o wartości anizotropii magnetokrystalicznej sięgającej 20 MJ m-3. Zakres stężeń żelaza i kobaltu w Fe1-xCo,, dla których możliwe jest uzyskanie korzystnych parametrów magnetycznych o wartościach rzędu 1-3 MJ m rozszerzono na stopy zawierające od 25% do 100% kobaltu.
108
materials engineering
public
Carmine Autieri
english
public
Mariusz Krawiec
Lublin, Polska
16.12.2024
polish
public
Mikołaj Lewandowski
Poznań, Polska
20.01.2025
polish
public
dissertation before defense
Poznań, Poland
11.03.2025