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Vortrag

Ultrafeine Mikrostrukturen durch selektives Laserschmelzen von Fe-Nd-B

Thursday (19.09.2019)
10:10 - 10:30 Uhr Saal Hamburg 1

Die zunehmende Elektrifizierung weiter Bereiche ist eine Herausforderung, die nicht alleine durch neue Maschinendesigns zu bewältigen ist. Sie erfordert auch neue innovative Ansätze der Materialforschung. Eine Schlüsselkomponente für effiziente elektrische Energiewandler stellen Magnetmaterialien dar. Pulvermetallurgisch hergestellte Fe-Nd-B-Sintermagnete sind derzeit die stärksten Dauermagnete. Sie zeichnen sich durch ein starkes Magnetfeld (Remanenz) und einen hohen Widerstand gegen Ummagnetisierung (Koerzitivfeld) aus. Sie bestehen aus Hartmagnetkörnern, die durch eine unmagnetische Korngrenzphase magnetisch voneinander isoliert sind. Die Remanenz wird durch einen hohen Ausrichtungsgrad und Mengenanteil des Magnetpulvers erzielt. Das Koerzitivfeld wird durch Zugabe schwerer Seltenerdmetalle sowie durch kleinere Korngrößen gesteigert.

 

Klassisch werden Sintermagnete durch Pulverisierung einer Ausgangslegierung (inklusive Wasserstoffverspröden), Pressen und Ausrichten des Pulvers im Magnetfeld und Sintern hergestellt. Durch die Verwendung von Selektivem Laserschmelzen (SLM) lassen sich ultrafeine Strukturen und ein gerichtetes Korn¬wachstum in der Ausgangslegierung erzielen, was mit bisherigen Methoden nicht möglich war. Dadurch kann modellhaft untersucht werden, ob sehr feines texturiertes Ausgangsmaterial bei der Sintermagnetherstellung Vorteile bietet. Dabei könnten dann auch energie- und kostenintensive Prozessschritte wie Wasserstoffverspröden entfallen.

 

Mit einer eigens entwickelten Inertgas-Prozesskammer für SLM lassen sich oxidationsanfällige Pulver wie Fe-Nd-B unter Sauerstoffausschluss im Labormaßstab prozessieren. Die Gefügeentwicklung im SLM-Prozess kann durch gezielte Parametervariation gesteuert und optimiert werden. Zur Überwachung und Steuerung der Prozessparameter ist eine umfassende materialographische Untersuchung mittels Licht- und Elektronenmikroskopie erforderlich. Mit Licht- und Kerrmikroskopie lässt sich die ultrafeine Struktur des Materials sichtbar machen. Die EBSD Analytik ermöglicht die quantitative Bestimmung von Korngrößenverteilung und erzieltem Ausrichtungsgrad. Es gelingt, aus SLM-Ausgangsmaterial Prototypmagneten mit deutlich kleinerer Korngröße herzustellen. Das Koerzitivfeld konnte so im Vergleich zu einem konventionell hergestellten Referenzmagneten signifikant gesteigert werden.

Sprecher/Referent:
Dominic Hohs
Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
Weitere Autoren/Referenten:
  • Ulrich Pflanz
    Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
  • Julian Schurr
    Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
  • David Kolb
    Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
  • Tvrtko Grubesa
    Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
  • Dr. Timo Bernthaler
    Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
  • Prof. Dr. Harald Riegel
    Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
  • Prof. Dr. Dagmar Goll
    Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
  • Prof. Dr. Gerhard Schneider
    Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft