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Magnetwerkstoffe


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Magnetwerkstoffe (auch Magnetische Werkstoffe ) sind Materialien die wegen ihrer magnetischen Eigenschaften technisch genutzt werden. Die historisch Unterscheidung stellt die Einteilung in weichmagnetische und hartmagnetische Materialien dar. Davon abgegrenzt gibt es auch noch Metalle und Metalllegierungen die ferromagnetische Eigenschaften haben wie z.B. Stähle die aber wegen ihrer mechanischen Eigenschaften z.B. als Konstruktionswerkstoff Verwendung finden. Anfang des 20. Jahrhunderts waren die weichmagnetischen Werkstoffe auch noch weich die Materialien die gute Dauermagnete ergaben mechanisch hart. Diese Regel gilt spätestens seit Entwicklung der amorphen Metalle so nicht mehr.

Grobeinteilung:

Weichmagnetische Werkstoffe sind gekennzeichnet durch eine leichte Magnetisierbarkeit sich in einer kleinen Koerzitivfeldstärke ausdrückt. Vereinfacht können kleinste äußere Magnetfelder die innere Ausrichtung Elementarteilchen bewirken. Dies geht bei bestimmten Werkstoffen Teileformen so leicht das das Erdmagnetfeld zur Magnetisierung ausreicht.

Hartmagnetische Werkstoffe (Dauermagnete) besitzen sehr hohe Koerzitivfeldstärken und äußeren Magnetfelder dementsprechend einen hohen Widerstand entgegen. Ummagnetisierung (bzw. Entmagnetisierung) wird selbst mit starken Felder nicht erreicht.

Die als gängiges Einteilungskriterium für magnetischen verwendete Koerzitivfeldstärke Hc ist diejenige Feldstärke bei die von einer Aufmagnetisierung zurückgebliebene Induktion (Polarisation) wieder verschwindet. In einer Hystereseschleife stellt Hc den Durchgang durch die (der Feldstärke H) dar. Die Koerzitivfeldstärke hängt von dem Material selbst als mehr von im Material und der Abweichung von der ab. Die Bandbreite bei Hc geht von 5 A/m bei extrem weichmagnetischen Werkstoffen bis ca. 2.000.000 A/m bei den besten Dauermagneten. Grenze zwischen den beiden Materialgruppen liegt bei 1.000 A/m.

Bei den weichmagnetischen Werkstoffen erreicht man Eigenschaften wenn die elementaren Magnetsierungsprozesse Wandverschiebungen und möglichst leicht und ungehemmt ablaufen.

Für Dauermagnetwerkstoffe wird auf verschiedenen Wegen das Gegenteil angestrebt. Durch Inhomogenitäten werden Wandverschiebungen durch Kristall- und Form anisotropien versucht man Drehprozesse zu behindern.

Weitere Unterscheidungsmerkmale für magnetische Werkstoffe sind Sättigungspolarisation (Js) die Remanenz (Br) die Permeabilität <math>\mu_r</math> die Verluste (p) sowie die der Hystereseschleife . Im Prinzip kann man alle diese direkt oder indirekt von der Hystereschleife ableiten.

Weichmagnetische Werkstoffe sind:

  • Legierungen auf Basis Eisen Nickel und u.a. Zusätzen kristallin
  • Legierungen auf Basis Eisen Nickel und u.a. Zusätzen amorph und nanokristallin
  • Pulverwerkstoffe
  • Weichferrite (NiZn MnZn)

Hartmagnetische Werkstoffe sind:

  • Kobalt-Samarium (SmCo5 Sm2Co17 Sm(Co Cu Fe
  • Neodym-Eisen-Bor (NdFeB)
  • AlNiCo-Legierungen
  • Hartferrite auf Basis Barium Strontium
  • PtCo-Legierungen
  • CuNiFe und CuNiCo-Legierungen
  • FeCoCr-Legierungen
  • martensitische Stähle
  • MnAlC-Legierungen

Übersichtsdiagramm Magnetwerkstoffe

Das Übersichtsdiagramm Magnetwerkstoffe zeigt grob die Einteilung der Wertebereiche der wichtigen Eigenschaften Koerzitivfeldstärke Hc sowie Sättigungspolarisation bei den weichmagnetischen bzw. die Remanenz Br den hartmagnetischen Werkstoffen.

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