Nanoscaled magnetic materials with tunable properties

Titel in Übersetzung: Nanoskalierte magnetische Materialien mit einstellbaren Eigenschaften

Martin Stückler

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird die Herstellung von magnetischen Materialien mit einstellbaren Eigenschaften über Hochverformung mittels Hochdrucktorsion untersucht. Die magnetischen Eigenschaften können durch die Verwendung von Materialkombinationen variiert werden, welche im thermodynamischen Gleichgewicht große Mischbarkeitslücken aufweisen. Die untersuchten Materialsysteme bestehen deshalb aus einem diamagnetischen und mindestens einem ferromagnetischen Element. Bei der Herstellung wird eine Kornfeinung erreicht. Einige Zusammensetzungen weisen eine Durchmischung der Elemente auf. Für alle untersuchten Zusammensetzungen wird das Erreichen einer stabilen Mikrostruktur angestrebt. Zur Untersuchung der Struktur-Eigenschaft Beziehung in hochverformten Materialien, widmet sich diese Studie zu einem großen Teil der Korrelation zwischen magnetischen und mikrostrukturellen Eigenschaften. Ein Spin-Glas Zustand, welcher in verformten Fe-Cu Proben auftritt, zeigt eindeutig die Bildung eines übersättigten Mischkristalls durch Hochdrucktorsion. Winzige, noch vorhandene Fe-reiche Partikel rufen superparamagnetisches Verhalten hervor. Der Anteil an Fe-reichen Partikeln wird über die Zusammensetzung gesteuert, was ein Umschalten zwischen superparamagnetischen und Spin-Glas Verhalten ermöglicht. Eine beachtliche Variation der magnetischen Eigenschaften wird bereits durch Glühbehandlungen bei vergleichsweise geringen Temperaturen erreicht. Dadurch werden Änderungen von superparamagnetischen Verhalten über Ein-Domänen bis hin zu Mehr-Domänen Konfigurationen erreicht. Wird Cu durch Ag ersetzt bilden sich ferromagnetische Eigenschaften aus. Die Ag-basierten Legierungen weisen ein anderes Verformungsverhalten auf, welches auf die stark unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften der Legierungselemente zurückgeführt wird. Im Co-Cu System bilden sich einphasige Mischkristalle mit ferromagnetischen Eigenschaften, wobei weichmagnetische Eigenschaften für hohe Co-Gehalte erreicht werden. Das magnetische Moment und die Koerzitivfeldstärke werden über das Verhältnis zwischen Cu und Co gesteuert. Darüber hinaus erfolgt ein weiteres Abstimmen der Koerzitivfeldstärke durch anschließende Glühbehandlungen, wobei eine hohe thermische Stabilität der Mikrostruktur festgestellt wurde. Die Substitution von geringen Teilen von Co mit Fe führt zu einer Verbesserung der weichmagnetischen Eigenschaften. Erhöhte Anteile von Fe führen hingegen zu einer Erhöhung der Koerzitivfeldstärke.
Titel in ÜbersetzungNanoskalierte magnetische Materialien mit einstellbaren Eigenschaften
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Pippan, Reinhard, Betreuer (intern)
  • Clemens, Helmut, Beurteiler B (intern)
  • Zehetbauer, Michael, Beurteiler A (extern), Externe Person
  • Würschum, Roland, Mitbetreuer (extern), Externe Person
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Hochverformung
  • Hochdrucktorsion
  • übersättigter
  • Mischkristall
  • nanokristallines Material
  • magnetische Eigenschaft
  • weichmagnetisches Material
  • Atomsondentomographie
  • Magnetkraftmikroskopie

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