DE69604422T2 - Magnetische materialien - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft allgemein magnetische Materialien, und insbesondere magnetische Materialien, das magnetostriktive Eigenschaften zeigen, und Herstellverfahren für solche Materialien.
- Eine bekannte Art eines solchen magnetischen Materials ist ein magnetisches Material auf Eisenbasis, das eine Kombination von Seltenerd-Elementen in unterschiedlichen Anteilen zusätzlich zu dem Eisen umfasst. Der Eisenanteil des Materials ist für die höhere Curie-Temperatur des Materials verantwortlich. Die Magnetostriktion kommt von den Seltenerd-Elementen. Seltenerden sind bei sehr niedrigen Temperaturen, d. h. bei 4K, ferromagnetisch.
- Ein Beispiel solcher Materialien sind die Materialien vom Terfenol-Typ, die beispielsweise bekannt sind aus:
- S. C. Busbridge, A. R. Piercy, "Domain configurations in the Giant magnetostrictive TbxHolxFe1,9 system in different easy axis regimes", Journal of Applied Physics, 1993, Band 73, Nr. 10, Teil 2 A, Seiten 5354-5356;
- S. C. Busbridge, A. R. Piercy, "Magnetostriction and magnetization processes in TbxHolxFe1,9", Journal of Magnetism and Magnetic materials, 1995, Band 144, Nr. 2, Teil 2, Seiten 817-818;
- S. C. Busbridge, A. R. Piercy, "Magnetomechanical properties and anisotropy compensation in quaternary rare earth-iron Materials of the Type TbxDyyHozFe&sub2;", IEEE transactions on Magnetics, 1995, Band 31, Nr. 6, Teil 2, Seiten 4044-4046.
- Gemäß der Erfindung wird nach Anspruch 1 ein magnetisches Material mit der Formel:
- Tb0,3Dy0,7(Fe1-xCex)1,95
- geschaffen, bei dem 0 < x < 0,05 ist.
- In der Figur ist die magnetisch induzierte Verformung in Materialien der vorstehend beschriebenen Art über einem Temperaturbereich von etwa 20EC bis etwa 270EC aufgetragen. Die magnetische Verformung wird durch ein über das Material angelegte Vorspannfeld von 120 Alm induziert. Die Verformung wird durch Verformungs-Messgeräte in Einheiten von ppm (Parts per Million = Milliontel-Anteile) gemessen. λN und λ&sub1; bezeichnen die parallel bzw. senkrecht zu der Magnetfeldrichtung gemessene Verformung. Sechs Materialien wurden untersucht, alle von der allgemeinen Formel:
- Tb0,3Dy0,7(Fe1-xCex)1,95
- mit x = 0,025, 0,050, 0,075, 0,0100, 0,125 und 0,150.
- Zu Vergleichzwecken wurden auch zwei kein Cer enthaltende Materialien geprüft - Tb0,27Dy0,73Fe1,95 und Tb0,03Dy0,7Fe1,95.
- Es ist zu sehen, dass bei x = 0,025 und bei x = 0,050 die Materialien eine zunehmende magnetische induzierte Verformung über den größten Teil des geprüften Temperaturbereiches zeigten. Das gilt insbesondere für das Material mit x = 0,025.
- Das magnetische Langbereichsordnung innerhalb eines Materials wird bei der Curie-Tem peratur durch thermische Energie aufgebrochen. Je stärker die Austausch-Wechselwirkung zwischen den magnetischen Momenten ist, umso mehr thermische Energie ist zum Aufbrechen der magnetischen Ordnung erforderlich. Im wesentlichen bedeutet dies, dass eine höhere Temperatur erforderlich ist. Über ihren Curie-Temperaturen werden die Materialien paramagnetisch, d. h. unmagnetisch. Magnetostriktive Eigenschaften entstehen durch die Abhängigkeit von der Änderungsrate der in dem Material vorhandenen magnetischen Eigenschaften. Wenn keine Magnetisierung vorhanden ist, tritt auch keine Magnetostriktion auf.
- Der Zusatz geringer Mengen von Cer hält die magnetische induzierte Verformung in dem Material bedeutsam über den Werten für die Anfangs-Terfenol-Verbindung für Temperaturen bis zu 250EC. Das ist überraschend, da die herkömmliche Theorie voraussagt, dass ein Ersetzen der Eisen- durch Seltenerd-Ionen einen Abfall der Curie-Temperatur und damit eine Verschlechterung der magnetostriktiven Eigenschaften bei höheren Temperaturen verursacht.
Claims (1)
1. Magnetisches Material der chemischen Formel
Tb0,3Dy0,7(Fe1-xCex)1,95
mit 0 < x < 0,05
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