Magnetische Werkstoffe
Was ist der Hauptgrund dafür, dass Permalloy (Fe mit ca. 78 % Ni) eine extrem hohe Permeabilität zeigt?
- ADurch den Ni-Zusatz verdoppelt sich die Sättigungsmagnetisierung gegenüber reinem Eisen etwa, sodass schon in schwachem Feld schnell eine große Flussdichte erreicht wird
- BMagnetokristalline Anisotropie und Magnetostriktion sind beide nahezu null, sodass sich Domänenwände leicht verschieben und die Magnetisierung leicht dreht
- CDurch Abschrecken aus der Schmelze sind die Körner bis auf Nanometergröße verfeinert, sodass sich die magnetokristalline Anisotropie herausmittelt und aufhebt
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Lösung: B. Magnetokristalline Anisotropie und Magnetostriktion sind beide nahezu null, sodass sich Domänenwände leicht verschieben und die Magnetisierung leicht dreht
Für eine hohe Permeabilität muss sich die Magnetisierung in schwachem Feld stark ändern. Die Drehung der Magnetisierung wird durch die magnetokristalline Anisotropie behindert, und bei vorhandener Magnetostriktion behindert die mit inneren Spannungen gekoppelte magnetoelastische Energie die Verschiebung der Domänenwände. Im System Fe-Ni nähern sich bei Zusammensetzungen um etwa 80 % Ni sowohl die Kristallanisotropiekonstante als auch die Magnetostriktionskonstante null, und durch eine Wärmebehandlung, die den Ordnungsgrad einstellt, lässt sich die Anisotropie weiter verringern; so erreicht man eine sehr hohe Permeabilität. Die Sättigungsflussdichte von Permalloy ist deutlich niedriger als die von reinem Eisen (ca. 2,2 T); die Aussage, die Sättigungsmagnetisierung sei größer als die von reinem Eisen, ist daher falsch. Die Anisotropie durch Körner in Nanometergröße herauszumitteln, ist das Prinzip nanokristalliner weichmagnetischer Legierungen und nicht der Grund bei Permalloy.