Magnetische Werkstoffe
Was ist der Hauptzweck der Zugabe von Dy oder Tb zu Neodym-Magneten, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, etwa in Motoren von Elektroautos?
- ADie Remanenzflussdichte und damit das maximale Energieprodukt zu erhöhen
- BDie Curie-Temperatur auf über 1000 °C anzuheben und so die thermische Entmagnetisierung bei hoher Temperatur zu verhindern
- CDie mit steigender Temperatur abnehmende Koerzitivfeldstärke durch ein höheres Anisotropiefeld auszugleichen
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Lösung: C. Die mit steigender Temperatur abnehmende Koerzitivfeldstärke durch ein höheres Anisotropiefeld auszugleichen
Nd₂Fe₁₄B hat mit ca. 310 °C eine eher niedrige Curie-Temperatur; mit steigender Temperatur nimmt seine magnetokristalline Anisotropie ab, und die Koerzitivfeldstärke sinkt stark. Damit die Magnete bei der Betriebstemperatur des Motors nicht entmagnetisiert werden, ersetzt man einen Teil des Nd durch Dy oder Tb, erhöht so das Anisotropiefeld und steigert die Koerzitivfeldstärke. Die magnetischen Momente von Dy und Tb koppeln jedoch antiparallel zu denen von Fe; je mehr man zusetzt, desto stärker sinkt daher die Sättigungsmagnetisierung, und Remanenzflussdichte und maximales Energieprodukt werden sogar kleiner. Auch die Curie-Temperatur bleibt bei diesem Zusatz bei einigen hundert °C und übersteigt 1000 °C nicht. Da Dy und Tb teuer sind und ihre Vorkommen ungleich verteilt sind, werden Verfahren eingesetzt, bei denen man sie nur in die Kornoberflächen eindiffundieren lässt, um die Einsatzmenge zu verringern.