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Ab initio phase stabilities of Ce-based hard magnetic materials

  • Recent investigations have shown that Ce-based magnets can be strong candidates. In order to determine the finite temperature phase stabilities of Ce-based magnets, Ce-Fe-Ti alloys are chosen as a prototype system. Detailed structural and magnetic investigations have been done for all possible Ce-Fe and Fe-Ti binary compounds that serve as competing phases for the desired Ce-Fe-Ti ternary compounds. \(\textit {Ab intio}\) based free energies have been calculated and phase formation diagrams have been established for finite temperatures. In particular, the magnetic free energy has been systematically treated with different approaches such as the Inden model, classical Monte Carlo and rescaled Monte Carlo simulations. In order to predict the formation and decomposition of the hard magnetic CeFe\(_11\)Ti phase, we have developed a formalism in which the energy difference between the competing phases and the desired ternary phase is evaluated. This formalism is applied in developed screening scheme.
  • Vor kurzem durchgeführte Untersuchungen haben ergeben, dass Ce basierte Magneten vielversprechende Kandidaten für diese Anwendungen sind. Um eben diese Phasenstabilitäten bei finiten Temperaturen zu bestimmen, haben wir beispielhaft Ce-Fe-Ti für unsere Untersuchungen gewählt. Detaillierte magnetische Untersuchungen wurden für alle binären Verbindungen durchgeführt, welche als konkurrierenden Phasen zu ternären Ce-Fe-Ti fungieren. Es wurden sowohl \(\textit {ab initio}\) basierte freie Energien berechnet, als auch Phasenbildungsdiagramme für endliche Temperaturen erstellt. Insbesondere wurde die magnetische freie Energie systematisch mit unterschiedlichen Methoden, wie dem Inden-Modell, der klassischen, als auch der skalierten Monte-Carlo-Methode, untersucht. Um die Bildung und Zersetzung der hartmagnetischen CeFe\(_11\)Ti-Pahse hervorzusagen, haben wir einen Formalismus entwickelt, der es ermöglicht, die Energiedifferenz der konkurrierenden und angedachten ternären Phase zu bestimmen.

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Metadaten
Author:Halil Ibrahim SözenGND
URN:urn:nbn:de:hbz:294-66907
DOI:https://doi.org/10.13154/294-6690
Referee:Gunther EggelerGND, Jörg NeugebauerGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2019/11/06
Date of first Publication:2019/11/06
Publishing Institution:Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Maschinenbau
Date of final exam:2019/10/08
Creating Corporation:Fakultät für Maschinenbau
GND-Keyword:Dauermagnet; Cer; Thermodynamik; Legierung; Modellierung
Dewey Decimal Classification:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften, Maschinenbau
faculties:Fakultät für Maschinenbau
Licence (German):License LogoKeine Creative Commons Lizenz - es gelten der Veröffentlichungsvertrag und das deutsche Urheberrecht