Erdmann, Stephan (2026) Ab initio-based Magnetic Properties and Phase Stabilities of Rare-Earth-free Hard Magnets. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

New magnets that do not contain rare earth elements are needed to reduce the environmental impact of mining these elements and to provide an alternative to NdFeB and ferrites. One potential material is Fe2P, which exhibits good magnetic properties. In this work, the effect of Si and Co substitution on the magnetic properties, Curie temperature, magnetocrystalline anisotropy, and phase stability of Fe2P-based materials was investigated using DFT to identify new hard magnetic compounds. First, the individual influence of Si and Co on the structural parameters and magnetic properties was investigated. Subsequently, the combined influence of both elements was examined. Gibbs energies were calculated using Phonopy to generate phase diagrams at elevated temperatures. A comprehensive evaluation of all properties was conducted, and the material Fe1.84Co0.16P0.84Si0.16 was identified as a potential candidate.

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Ab initio-basierte Magnetische Eigenschaften und Phasenstabilitäten von seltenerd-freien Hartmagneten

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Neue Magneten ohne seltene Erden sind erforderlich, um die Umweltauswirkungen des Abbaus dieser Elemente zu verringern und eine Alternative zu NdFeB und Ferriten zu geben. Ein potenzielles Material ist Fe2P, welches gute magnetische Eigenschaften aufweist. In dieser Arbeit wurde der Effekt von Si und Co Substitution auf die magnetischen Eigenschaften, die Curie Temperatur, die magnetocrystalline Anisotropie und die Phasenstabilität von Fe2P-basierten Materialien im Rahmen von DFT untersucht, um neue hartmagnetische Verbindungen zu identifizieren. Zunächst wurde der einzelne Einfluss von Si und Co auf die Strukturparameter und magnetischen Eigenschaften untersucht. Danach wurde der kombinierte Einfluss beider Elemente fokussiert. Die Gibbs Energien wurden mittels Phonopy berechnet, um Phasendiagramme bei erhöhten Temperaturen zu erstellen. Eine Gesamteinschätzung aller Eigenschaften wurde durchgeführt und das Material Fe1.84Co0.16P0.84Si0.16 als potenzielles Material identifiziert.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Magnetism, Phase Stability, DFT, Ab initio, Magnetic properties
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Department of Chemistry (IfC)
Date Deposited:	14 Aug 2026 08:43
Last Modified:	14 Aug 2026 08:43
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/7508
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-75895
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