Khmelevska, T. (2009). Influence of magnetic and chemical disorder on the physical properties of metallic alloys [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/184250
Das Thema der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung der komplexen Wechselwirkungen zwischen chemischer und magnetischer Ordnung.<br />Auf der Basis von ab-initio Rechnungen wird versucht die Ursache verschiedener derartiger Phänomene in technologisch wichtigen Legierungen wie Fe-Si, Fe-Ga und Ni-Al zu verstehen. Darüber hinaus wird das alte Problem der magnetischen Ordnung in VAu4 u...
Das Thema der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung der komplexen Wechselwirkungen zwischen chemischer und magnetischer Ordnung.<br />Auf der Basis von ab-initio Rechnungen wird versucht die Ursache verschiedener derartiger Phänomene in technologisch wichtigen Legierungen wie Fe-Si, Fe-Ga und Ni-Al zu verstehen. Darüber hinaus wird das alte Problem der magnetischen Ordnung in VAu4 und reinem Gd behandelt. Die gemeinsame Eigenschaft dieser augenscheinlich so verschienenen Materialien ist die Empfindlichkeit ihrer magnetischen Eigenschaften auf den Grad der chemischen Ordnung und vice versa wie eben in VAu4 und Fe-Ga Legierungen.<br />Die Methoden die zur Anwendung kommen sind die Coherent Potential Approximation (CPA), im Rahmen der Local Spin-Density Approximation (LSDA) und der Korringa-Kohn-Rostoker (KKR) Formalismus zur Simulation und Berechnung der elektronischen Struktur bei gleichzeitig variierender chemischer Ordnung. Magnetische Ordnung wir im Rahmen des CPA basierten Disordered Local Moment Formalismus behandelt. Dies erlaubt die Behandlung von Problemen wie dem Einfluss der temperaturinduzierten magnetischen Ordnung auf die Energetik des chemischen Ordnung in Fe-Si und Fe-Ga Legierungen, die Renormierung der magnetischen Austauschwechselwirkung in Gd und die komplexe magnetische Struktur in VAu4 und deren Abhängigkeit von der langreichweitigen chemischen Ordnung. Für Fe-Si Legierungen konnte gezeigt werden, dass die nicht-monotone Änderung des Bulkmoduls auf Änderungen in den magnetischen Eigenschaften zurückzuführen ist und nicht, wie bisher angenommen, auf die chemische Ordnung. Fe-Ga Legierungen zeigen extrem hohe Werte für die Magnetostriktion. Für diese Systeme konnten wir zeigen, dass dieses Verhalten eine deutlich komplexere Abhängigkeit zeigt als durch die Simulation von bestimmten chemischen Ordnungen bisher angenommen wurde. Für beide Systeme (Fe-Si und Fe-Ga) finden wir eine deutliche Abhängigkeit der Gesamtenergiedifferenzen der drei untersuchten Phasen (A1, B2, DO3) von der magnetischen Ordnung. Das alte Problem der magnetischen Ordnung in VAu4 konnte gelöst werden und als Ursache für das schwach-magnetische Verhalten konnte eine starke Wechselwirkung zwischen der chemischen Ordnung und anti-ferromagnetischer Kopplung zwischen den lokalisierten V-Momenten und einer geometrischen Frustration gefunden werden. Für reines Gd haben wir eine starke Abhängigkeit des interatomaren Austausches auf die thermisch induzierte magnetische Unordnung feststellen können. Die Limits für die Anwendbarkeit des RKKY Modells in Gd werden diskutiert.<br />
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The Complex interplay of chemical and magnetic ordering in metallic alloys is the subject of the presented thesis. On an ab-initio level we investigate and make an attempt to find the origin of various peculiar phenomena occurring in technologically important materials like Fe-Si, Fe-Ga and Ni-Al alloys, as well as tackle the long standing problems connected to the magnetism of VAu4 and pure Gd me...
The Complex interplay of chemical and magnetic ordering in metallic alloys is the subject of the presented thesis. On an ab-initio level we investigate and make an attempt to find the origin of various peculiar phenomena occurring in technologically important materials like Fe-Si, Fe-Ga and Ni-Al alloys, as well as tackle the long standing problems connected to the magnetism of VAu4 and pure Gd metal. The common feature of these quite different and exhaustively experimentally studied metallic systems is the sensitivity of some of their properties on the varying degree of chemical and magnetic order, which in turn sometimes greatly influence each other like for VAu4 and Fe-Ga alloys.<br />The present study is based on the use of the state-of-the art theoretical methods for treating chemical disorder, such as the Coherent Potential Approximation (CPA), within the Local Spin-Density Approximation (LSDA) and the Korringa-Kohn-Rostoker (KKR) formalism for electronic structure problem in metallic systems. The magnetic disorder is modeled employing the CPA based Disordered Local Moment formalism.<br />All together allow to consider such problems as the influence of temperature induced magnetic disorder on atomic ordering energetics in Fe-Si and Fe-Ga alloys, renormalization of the magnetic exchange interactions in Gd metal and the complex magnetic structure of VAu4 and its dependence on long range chemical order. We have proved that the peculiar non-monotonous behavior of the bulk modulus with increasing of Si concentration in Fe-Si alloys (as well as in Fe-Sn, Ge) is related to changes in the magnetic properties rather than to partial chemical ordering as was believed earlier. On other hand our CPA studies of highly magnetostrictive Fe-Ga alloys have underlined the more complex origin of the giant magnetostriction than it would appear from the studies of artificial ordered compositions. In both systems (Fe-Si and Fe-Ga) we find a strong dependence of the relative energies of three bcc-based phases (A1, B2, DO3) on the degree of magnetic order. The long standing theoretical problem of the magnetism in VAu4 alloys has been resolved and origin of the "weak"-ferromagnetic like properties of this material has been related to the very strong interplay of chemical disorder, antiferromagnetic coupling between well localized V-moments and geometrical frustration of the underlying lattice. In pure Gd metal we have revealed a strong dependence of the inter-atomic magnetic exchange on the state of the thermal magnetic disorder. The limits of RKKY-like discretion are established for this model magnetic metal.<br />