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SYNK: Symposium Nanokristalline Materialien - Struktur und elektronische Eigenschaften
SYNK IV: HV IV
SYNK IV.1: Hauptvortrag
Mittwoch, 24. März 1999, 15:30–16:00, H3
Nanokristalline Hochleistungsdauermagnete — •D. Goll und H. Kronmüller — MPI für Metallforschung, Heisenbergstraße 1, 70569 Stuttgart
Voraussetzungen für
Hochleistungs-Dauermagnetwerkstoffe sind hervorragende
intrinsische magnetische Eigenschaften und eine optimierte
Mikrostruktur. Die
intermetallischen Verbindungen
RE2Fe14B (RE = Nd oder Pr)
eignen sich hierfür ausgezeichnet.
Moderne Dauermagnete sind aus kleinen Körnern
aufgebaut. Liegt deren Größe im
nm-Bereich (15–40 nm) , was durch schnelles
Abschrecken aus der Schmelze direkt erreicht werden kann, so spricht
man von nanokristallinen Magneten.
Ausgehend von dem ternären Phasendiagramm (RE, Fe, B)
wurden drei Typen von Dauermagneten mit nanokristalliner Struktur
entwickelt.
In hochkoerzitiven Magneten (RE2Fe14B/RE) sind die
RE2Fe14B Körner durch eine paramagnetische RE-reiche
Zwischenkornphase magnetisch voneinander entkoppelt. Die Remanenz
JR ist begrenzt durch die Hälfte der Sättigungspolarisation
JS
(JS(REFeB) ≈ 1.6 T).
In stöchiometrischen Einphasenmagneten (RE2Fe14B) fehlt diese
Zwischenkornphase, sodaß die hartmagnetischen Körner
untereinander austauschgekoppelt
sind, was zu einer deutlichen Remanenzsteigerung
(JR ≈ 1 T) führt.
In Verbundmagneten (RE2Fe14B/α-Fe) kann die
Remanenz durch die Zugabe von weichmagnetischem α-Fe
weiter bis zu JR = 1.42 T für 50% α-Fe gesteigert
werden (Austauschhärtung).
Mit der Remanenzsteigerung verbunden
ist eine enorme Leistungssteigerung.
Durch die Zugabe von Additiven können die nanokristallinen Magnete
weiter verbessert werden.
Zur magnetischen Charakterisierung wurden
Hystereseschleifen im gesamten ferromagnetischen Temperaturbereich
gemessen. Die Mikrostruktur wurde mit der
Transmissionselektronenmikroskopie untersucht.