Magnetokristalline Anisotropie: Was ist damit gemeint?

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.

Lösung: C. Es ist tetragonal und besitzt eine starke einachsige magnetokristalline Anisotropie in Richtung der c-Achse

Ein Richtwert für die Obergrenze der Koerzitivfeldstärke ist das Anisotropiefeld HA = 2K/(µ₀Ms); je größer K, desto schwerer lässt sich die Magnetisierung aus der leichten Richtung herausdrehen. Nd₂Fe₁₄B ist tetragonal und besitzt durch den Beitrag der 4f-Elektronen des Nd eine starke einachsige magnetokristalline Anisotropie in Richtung der c-Achse; µ₀HA erreicht ca. 7,5 T. Die tatsächliche Koerzitivfeldstärke ist deutlich kleiner als HA, weil an Stellen wie den Kornoberflächen umgekehrt magnetisierte Bezirke entstehen; man erhöht sie durch Einstellen des Gefüges, etwa der Korngrenzenphase. Kubisch und nahezu ohne Anisotropie zu sein, ist die Bedingung für weichmagnetische Werkstoffe wie Permalloy. Die Sättigungsmagnetisierung von Nd₂Fe₁₄B ist mit ca. 1,6 T groß und erhöht die Remanenzflussdichte, doch Ms steht in der Formel für HA im Nenner, sodass die Koerzitivfeldstärke nicht zwangsläufig größer wird.