Ab initio calculations of alloying impact on structural properties and stability of cementite

Amin Sakic

Ab initio calculations of alloying impact on structural properties and stability of cementite

Titel in Übersetzung: Ab initio-Berechnungen des Legierungseinflusses auf die Struktureigenschaften und die Stabilität von Zementit

Amin Sakic

Lehrstuhl für Metallkunde (420)

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und Habilitationsschriften › Masterarbeit

Abstract

Die langjährige Suche nach geeigneten Werkstoffen für die Automobilbranche, die sowohl die Sicherheit der Insassen erhöhen als auch den Kraftstoffverbrauch und damit die CO2-Emissionen senken sollen, hat zur Entwicklung der TBF- und Q&P-Stähle geführt. Diese Stähle werden mit Silizium legiert, um Zementitausscheidungen aus dem Austenit zu verhindern. Dadurch wird der Austenit mit Kohlenstoff stabilisiert und der TRIP-Effekt ermöglicht. Basierend auf Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie (DFT) im Rahmen der generalisierten Gradientenapproximation (GGA) wird in dieser Arbeit der Einfluss von Silizium und Aluminium auf die Stabilität von Zementit theoretisch bewertet. Dazu wird der Einfluss der Legierungselemente auf die Bildungs- und Partitionsenthalpie untersucht. Die Elastizitätskonstanten sowie der Kompressions- und Schubmodul werden unter Verwendung der Voigt-Reuss-Hill Methode berechnet und die Richtungsabhängigkeit des E-Moduls untersucht. Schließlich wird der Einfluss der Legierungselemente auf die lokale Elektronenstruktur hinsichtlich der Zustandsdichte und Ladungsdichte analysiert.

Titel in Übersetzung	Ab initio-Berechnungen des Legierungseinflusses auf die Struktureigenschaften und die Stabilität von Zementit
Originalsprache	Englisch
Qualifikation	Dipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule	Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in	Holec, David, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung	18 Dez. 2020
Publikationsstatus	Veröffentlicht - 2020

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

TBF- und Q&P-Stähle
Zementit
Ab-Initio-Berechnungen
Auswirkungen von Legierungselementen auf Zementit
Struktureigenschaften
Stabilität

Dieses zitieren

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abstract = "The longstanding search for suitable materials for the automotive industry, which should both increase passenger safety and reduce fuel consumption and thus CO2 emissions, has led to the development of the TBF and Q&P steels. These steels are alloyed with silicon to prevent cementite precipitation from the austenite. This stabilizes the austenite with higher carbon content and enables the TRIP effect. Based on density functional theory (DFT) calculations within the generalized gradient approximation (GGA), the influence of silicon and aluminum on the stability of cementite is theoretically assessed in this thesis. Namely, the influence of the alloying elements on the formation and partitioning enthalpy is examined. The elastic constants and the bulk and shear moduli using the Voigt-Reuss-Hill method are calculated and the directional dependence of the Young's modulus is investigated. Finally, the influence of the alloying elements on the local electron structure is analyzed in terms of the density of states and charge density.",

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TY - THES

T1 - Ab initio calculations of alloying impact on structural properties and stability of cementite

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N1 - no embargo

PY - 2020

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N2 - The longstanding search for suitable materials for the automotive industry, which should both increase passenger safety and reduce fuel consumption and thus CO2 emissions, has led to the development of the TBF and Q&P steels. These steels are alloyed with silicon to prevent cementite precipitation from the austenite. This stabilizes the austenite with higher carbon content and enables the TRIP effect. Based on density functional theory (DFT) calculations within the generalized gradient approximation (GGA), the influence of silicon and aluminum on the stability of cementite is theoretically assessed in this thesis. Namely, the influence of the alloying elements on the formation and partitioning enthalpy is examined. The elastic constants and the bulk and shear moduli using the Voigt-Reuss-Hill method are calculated and the directional dependence of the Young's modulus is investigated. Finally, the influence of the alloying elements on the local electron structure is analyzed in terms of the density of states and charge density.

AB - The longstanding search for suitable materials for the automotive industry, which should both increase passenger safety and reduce fuel consumption and thus CO2 emissions, has led to the development of the TBF and Q&P steels. These steels are alloyed with silicon to prevent cementite precipitation from the austenite. This stabilizes the austenite with higher carbon content and enables the TRIP effect. Based on density functional theory (DFT) calculations within the generalized gradient approximation (GGA), the influence of silicon and aluminum on the stability of cementite is theoretically assessed in this thesis. Namely, the influence of the alloying elements on the formation and partitioning enthalpy is examined. The elastic constants and the bulk and shear moduli using the Voigt-Reuss-Hill method are calculated and the directional dependence of the Young's modulus is investigated. Finally, the influence of the alloying elements on the local electron structure is analyzed in terms of the density of states and charge density.

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M3 - Master's Thesis

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