Betere prestaties voor permanente magneten

Hoewel samarium-kobalt magneten (Sm₂Co₁₇-magneten, een soort zeldzame aarde permenante magneten) reeds in de vroege jaren zestig werden ontdekt, werd het domeinwand pinning-mechanisme lang niet begrepen.

De onderzoekers uit Darmstadt konden aantonen, dat het ijzergehalte de vorming van een diamantvormige celstructuur stuurt. Deze bepaalt de dichtheid en sterkte van de pincentra (materiaalfouten) en daarmee de coërcitieve veldsterkte (de veldsterkte die nodig is om een magneet weer volledig te demagnetiseren).

Door gebruik van een voor abberatie gecorrigeerde scanning transmissie elektronenmicroscoop met atomaire resolutie konden de onderzoekers de atoomstructuur van de afzonderlijke fasen vastleggen en ook een directe correlatie met de macroscopische magnetische eigenschappen leggen. Met betrekking tot toekomstige ontwikkelingen kan deze kennis worden gebruikt voor de productie van samarium-kobalt permanente magneten met verbeterd magnetisch vermogen.

Verbeterde prestaties

Door pinnen gedomineerde permanente magneten, die bij temperaturen boven 100 °C kunnen functioneren, verhogen de prestaties van op magneten gebaseerde toepassingen. Hiertoe behoren magnetronbuizen, gyroscopen, versnellingsmeters, reactie- en impulswielen (voor bijvoorbeeld de besturing en stabilisering van satellieten), magneetlagers, sensoren en actuatoren.

Sm₂(Co, Fe, Cu, Zr)₁₇ is in de industrie een belangrijk materiaalsysteem dat zowel een hoge Curie-temperatuur als een hoge magnetokristallijne anisotropie heeft. In tegenstelling tot nucleatiegestuurde permanente magneten op basis van NdFeB behoudt het Sm₂Co₁₇ type bij hoge temperaturen zijn goede magnetische eigenschappen.

Om hoge magnetische vermogens te krijgen, is het enerzijds nodig de syntheseparameters bij de productie nauwkeurig te beheersen, anderzijds om de atomaire structuur en het gedrag van de deelnemende fasen goed te begrijpen. Een hoge verzadigingsmagnetisering, die wordt bereikt door een hoger ijzergehalte, is van wezenlijk belang van het realiseren van grotere energieproducten in deze zeldzame aarde permanentmagneten. Het onderzoeksteam uit Darmstadt ontwikkelde Sm₂Co₁₇ modelmagneten met een verhoogd ijzergehalte. Een chemische modificatie door toevoeging van ijzer, koper en zirkonium genereerde een bijzondere nanostructuur.

bron: TU Darmstadt