Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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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 J_R ist begrenzt durch die Hälfte der Sättigungspolarisation J_S (J_S(REFeB) ≈ 1.6 T). In stöchiometrischen Einphasenmagneten (RE₂Fe₁₄B) fehlt diese Zwischenkornphase, sodaß die hartmagnetischen Körner untereinander austauschgekoppelt sind, was zu einer deutlichen Remanenzsteigerung (J_R ≈ 1 T) führt. In Verbundmagneten (RE₂Fe₁₄B/α-Fe) kann die Remanenz durch die Zugabe von weichmagnetischem α-Fe weiter bis zu J_R = 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.