Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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M: Metallphysik

M 33: Postersitzung

M 33.2: Poster

Donnerstag, 29. März 2001, 15:15–19:00, Foyer S4, CCH

Metastabile Phasenbildung in unterkühlten Nd-Fe-B-Schmelzen — •Thomas Volkmann^1,2, Jianrong Gao^2,3 und Dieter M. Herlach² — ¹Institut für Experimentalphysik IV, Ruhr-Universität Bochum, D-44780 Bochum — ²Institut für Raumsimulation, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, D-51170 Köln — ³Department of Applied Physics, Northwestern Polytechnical University, Xian 710072, China

Die Kristallisation von stabilen und metastabilen Phasen in unterkühlten Nd-Fe-B-Schmelzen wurde mit Fallrohr-Experimenten untersucht, bei denen Schmelztropfen mit Durchmessern zwischen 0.2 und 2.0 mm berührungsfrei während des freien Falls unterkühlen und erstarren. Nd-Fe-B-Legierungen dienen zur Herstellung von hochleistungsfähigen Permanentmagneten, deren hartmagnetische Eigenschaften auf der intermetallischen Phase Nd₂Fe₁₄B₁ (φ-Phase) basieren. In Schmelzen mit der stöchiometrischen Zusammensetzung Nd₂Fe₁₄B₁ entsteht unter Gleichgewichtsbedingungen die φ-Phase durch peritektische Umwandlung aus der properitektischen γ-Fe-Phase. Diese diffusions-kontrollierte Transformation ist in der Regel unvollständig, so dass ein hoher Anteil der weichmagnetischen Fe-Phase im Material verbleibt und dadurch Nachteile in der Weiterverarbeitung zu Dauermagneten entstehen. Die Phasenanalyse von erstarrten Partikeln mit Röntgenbeugung und mit Rasterelektronen-Mikroskopie ergab, dass durch Unterkühlen der Schmelze die Primärerstarrung der stabilen γ-Phase unterdrückt und die peritektische φ-Phase direkt kristallisieren kann. Es zeigte sich außerdem, dass eine metastabile, hexagonale Phase mit der Zusammensetzung Nd₂Fe₁₇B_x (x ≈ 1) alternativ zu γ-Fe und der φ-Phase in der unterkühlten Schmelze erstarren kann. Die experimentellen Ergebnisse an Legierungen mit verschiedenen Zusammensetzungen werden vorgestellt und diskutiert.
Für die finanzielle Förderung danken die Autoren dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR Bonn (T.V. unter Nr. 50 WM 9930) und der Alexander von Humboldt - Stiftung (J.G.).