Understanding of the magnetostriction in Fe-Ti alloys by first-principles calculations
Project goals
This project is focused on a theoretical identification of mechanisms that control the reduction and/or suppression of the thermal expansion of the dual-phase magnetostrictive Ti-based alloys. Concepts for controlling the thermal expansion may make use of a mixture of two phases, doping by an sp-element or using anti-ferromagnetic ordering in one of the phases in selected transition-metal (TM)-Ti alloys. Characterisation of the thermal expansion and magnetostriction of the Fe-Ti alloys will be the central contribution of this project. The route to achieve these goals can be sketched as three subsequent tasks: At first: We will investigate the electronic structure and the lattice dynamics (phonons) of the cubic B2 and the hexagonal/tetragonal C14 Laves Fe-Ti phases with and without the external magnetic field. Subsequently the lattice thermal expansions and magnetostrictive (magneto-elastic coefficients) will be determined from first principles calculations.At second: The electronic structure and magnetic properties of the dual-phase Fe-Ti alloy will be studied theoretically with respect to different Fe concentrations and chemical disorder of these phases. The question whether a dual-phase alloy or an anti-ferromagnetic ordering can suppress the uniaxial thermal expansion or magnetostriction will be answered. At third: Subsequently, the presence of sp-impurities will be studied with respect to their impact on magnetic ordering or thermodynamic stability.
Keywords
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
Promoting the mobility of researchers and workers in the framework of international cooperation in R&D
Call for proposals
—
Main participants
Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava / IT4Innovations
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
MSMT-794/2018-2
Alternative language
Project name in Czech
Vysvětlení a pochopení magnetostrikce v Fe-Ti slitinách pomocí výpočtů z prvních principů
Annotation in Czech
Studium mechanismu zodpovědného za redukci či úplné potlačení teplotní roztažnosti dvoufázových titanových slitin vykazujících magnetostrikci bude provedeno teoreticky. Hlavní cíl projektu spočívá v odhalení nejlepšího možného postupu pro potlačení výše zmíněných jevů. Koncepty pro kontrolu teplotní roztažnosti a magnetostrikce mohou být založeny na dvou-fázovém složení slitin, dopování pomocí sp-prvků nebo antiferromagnetického uspořádání jedné z fází ve vybraných slitinách titan-transitivní kov. Cesta k těmto výsledkům vede přes tyto následující projektové cíle: 1. cíl: Teoretické studium elektronové struktury a kolektivních atomových vibrací (fononů) slitiny Fe-Ti v kubické B 2 struktuře a v hexagonální/tetragonální C14 Lavesově fázi, a to bez i s externím magnetickým polem. Následně budou určeny koeficienty teplotní roztažnosti, magetostrikce a magneto-elastické koeficienty těchto fází. 2. cíl: Elektronová struktura a magnetické vlastnosti duální fáze slitiny Fe-Ti bude rovněž studována pomocí prvoprincipelních metod, včetně vlivu koncentrace železa a míry chemické neuspořádanosti. Tak bude zodpovězena otázka, zda dvoufázová slitina nebo anti-ferromagnetické uspořádání může potlačit jedno-osou teplotní roztažnost bez či pod externím magnetickým polem. Rovněž bude studován vliv přítomnosti sp-nečistot na magnetické uspořádání a termodynamickou stabilitu těchto slitin.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
OECD FORD - secondary branch
20501 - Materials engineering
OECD FORD - another secondary branch
—
BM - Solid-state physics and magnetism
JG - Metallurgy, metal materials
JP - Industrial processes and processing
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
This project was being realized in the framework of the MOBILITY Activity that aims primarily on establishing and strenghtening ties with foreign research institutions. The control of particular outputs is not implemented by the evalution committee, but the correctness of allocated finances and the adequacy of their use are checked.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2018
Realization period - end
Dec 31, 2019
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Feb 25, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP20-MSM-8J-U/01:1
Data delivery date
Jun 24, 2020
Finance
Total approved costs
171 thou. CZK
Public financial support
171 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
171 CZK thou.
Public support
171 CZK thou.
100%
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
OECD FORD
Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
Solution period
01. 01. 2018 - 31. 12. 2019