Verfahren zur magnetischen Härtung von eisenbasierten Materialien durch kontinuierliche plastische Deformation

Von:

Lennart Wießner

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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der gezielten Einstellung von Gefügestrukturen in seltenerdfreien und seltenerdhaltigen Materialien durch plastische Deformation, um eine magnetische Härtung in Form einer Erhöhung der Koerzitivfeldstärke und der Remanenz in Top-Down-Prozessen zu realisieren. Unter Zuhilfenahme eines iterativen Entwicklungsprozesses werden verschiedenartige Werkzeugsysteme zur kontinuierlichen Umformung von Rundstangen konzipiert, gefertigt und zum Einsatz gebracht. In den entwickelten Rundknetprozessen führen die gezielt eingebrachten Dehnungen zu einer Form- sowie einer kristallographischen Anisotropie der Körner in axialer oder radialer Richtung der Rundstangen. Eine Erhöhung der Grenzflächendichte und eine Kornfeinung sind dabei sowohl in den Rundknet- als auch in den ECAS-Prozessen zur hochgradig plastischen Umformung zu beobachten. Diese Modifikationen der Gefügestruktur resultieren bei seltenerdfreien Legierungen in einer maximalen Erhöhung der Koerzitivfeldstärke von 2400 %. Eine Erhöhung von 5000 % sowie die Möglichkeit zur Einsparung von mehreren energie- und kostenintensiven Fertigungsschritten bei der Herstellung von seltenerdhaltigen Magneten zeigt der entwickelte und patentierte Rundknetprozess zur kontinuierlichen Thixoumformung auf. Die Untersuchungen in dieser Arbeit zeigen übereinstimmend das Potential von Umformprozessen auf, maßgeschneiderte Gefügezustände zu generieren, um magnetische Eigenschaften in Top-Down-Prozessen gezielt einstellen und ausrichten zu können.