Strategiska utmaningar för beräkningsbaserad legeringsteori
- Diarienummer
- FFL15-0290
- Start- och slutdatum
- 170101-230630
- Beviljat belopp
- 11 640 000 kr
- Förvaltande organisation
- Linköping University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
I detta projekt utvecklas för Sveriges konkurrenskraft strategiskt viktiga områden inom legeringsteori De övergripande målen är: 1) Utveckla teorin som behövs för kvantitativt noggranna beräkningar för magnetiska legeringar och stål vid hög temperatur. 2) Utvidga metoderna så att dislokationer i legeringar kan studeras från första-principer. 3) Möjliggör teoretisk design av legering med extremt komplex struktur eller kemi. I den första delen kombineras spin-dynamik med kvantmekanisk molekyldynamik så att vibrationer och magnetisk och strukturell oordning behandlas likvärdigt. Genomförandet, tillsammans med Max-Planck-Institutet för järnforskning har förutsättningar att accelerera stålutvecklingen. I den andra delen utvecklas de metoder som krävs för att legeringseffekter på dislokationer och plastisk deformation kan studeras teoretiskt. Det skulle öka möjligheten att direkt räkna ut t.ex. nya hårda ytbeläggningar. I den tredje delen utvecklas teorin som krävs för studier av ex. borkarbid som är en legering med användning som neutrondetektor i ESS i Lund och som har extremt komplicerad kristallstruktur.
Populärvetenskaplig beskrivning
I detta projekt utvecklar jag den teori som behövs för att strategisk viktiga grenar av svensk materialforskning, inklusive inom industrin, ska kunna gå över till en beräkningsbaserat forskningsmetod. Vad som krävs för att detta ska lyckas är att material som har magnetiska komponenter, som järn och stål bemästras teoretiskt. För att detta ska lycka måste den komplexa kvantmekaniken som innefattar både atomernas vibrationer och de magnetiska rotationerna hos atomerna lösas. Jag gör det genom att använda min metodologiska bakgrundskunskap inom legeringsteori och genom ett strategiskt samarbete med ett av Tysklands bästa forskningsinstitut för stålforskning, Max-Planck-Institutet för järnforskning i Düsseldorf. I den andra delen så genomför jag den metodutveckling som krävs för att materials deformation och hårdhet ska kunna studeras direkt från kvantmekaniska ekvationer. Här är det fenomenet dislokationer, en form av kristallfel som kan bestå av extra halvplan av atomer inne i kristallen som står i centrum. När metoden lyckas så kommer dislokationernas påverkan av olika tillsatsämnen att kunna studeras och hårda ytbeläggningar utvecklas i en rasande snabb takt. Slutgiltigt så möjliggör detta projekt även att material med extremt komplicerad kristallstruktur, som borkarbid, eller högentropilegeringar, med minst 4 olika huvudkomponenter, studeras med med mycket hög noggrannhet i beräkningar. Borkarbid är ett viktigt material för nya neutrondetektorer som behövs vid bygget av neutronmikroskopet ESS i Lund.