DE2452862C2 - Verfahren zum Herstellen eines Dauermagnetwerkstoffes - Google Patents

Description

i| Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Dauermagnetwerkstoffes mit eingeschnürter

35 Hystereschleife, wobei das Verhältnis IJIsoo, d. h. der Restmagnetisierung 4 πΙ_Γ zur Magnetisierungsstärke % 4 Λτ/βοο, bei einer magnetischen Feldstärke von 800 kA/m, bis zu 0,2 beträgt, aus einer schmelzmetallurgisch

;,i hergestellten Mn—Al—C-Legierung aus 68 bis 73 Gew.-% Mangan, (V10 Mn minus 6,6) bis (V₃ Mn minus 22,5)

&I Gew.-% Kohlenstoff, Rest Aluminium, wobei die Legierung nach dem Vergießen homogenisiert und abge-

i| schreckt wird.

Is 40 Bekannte Herstellungsverfahren und Mn—Al—C-Legierungen sind beispielsweise in der US-PS 36 61 567

Ü beschrieben, welche in Form von Dauermagneten mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften für ver-

S| schiedene Zwecke eingesetzt worden sind. Die Magnetisierungskurven zeigen eine Restmagnetisierung 4 jcl_r

ff ( = Br) von etwa 300 mT, eine Koerzitivkraft bHc von etwa 120 kA/m und ein Verhältnis des 4 jrl_r Wertes zur

jft Magnetisierungsstärke 4 ΛΓ/300 in einem Magnetfeld von 800 kA/m, Ir/Isoo, von mehr als 0,5; alle diese Werte sind

ij: 45 hoch genug, um die Hystereseschleife gewöhnlicher Permanentmagneten zu ergeben.

ψ In der DE-OS 24 37 444 ist vorgeschlagen, einen Permanentmagneten aus einer Legierung herzustellen, die

J| aus 68 bis 73 Gew.-% Mangan und (Vi₀ Mn minus 6,6) bis (V₃ Mn minus 22,2) Gew.-% Kohlenstoff, Rest

'if Aluminium besteht. Um diese vorgeschlagene Legierung magnetisch anisotrop zu machen, wird sie nach dem

! ί Glühen bei 530 bis 830° C einer plastischen Verformung unterworfen.

'_:§ 50 Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren der eingangs umrissenen Art

p anzugeben, mit welchem ein Dauermagnetwerkstoff mit eingeschnürter Hystereseschleife und mit ausgezeich-

'k neten permanentmagnetischen Eigenschaften und physikalischen Eigenschaften hergestellt werden kann.

;. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Legierung nach dem Homogenisieren von einer

Temperatur oberhalb 900° C mit mehr als 300° C pro Minute abgeschreckt, und bei einer Temperatur von 530 bis j 55 750° C unter anisotroper Spannung von 150 bis 500 N/mm² geglüht wird.

. Das Verfahren zum Herstellen eines Dauermagnetwerkstoffes mit eingeschnürter Hystereseschleife, bei dem

,., das Verhältnis /,//«to der Restmagnetisierung 4 πΙ_Γ zur Magnetisierungsstärke 4 Λτ/βοο bei einer magnetischen

■ι': Feldstärke von 800 lcA/iti bis zu 0,2 beträgt, kann aber auch derart ablaufen, daß die Legierung nach dem

Homogenisieren bei einer Temperatur oberhalb 900⁰C mit einer Geschwindigkeit von weniger als 10⁰C pro \ 60 Minute im Temperaturbereich zwischen 830 und 900⁰C abgekühlt wird oder in diesem Temperaturbereich

während mehr als 7 min gehalten und anschließend mit mehr als 300⁰C pro Minute abgeschreckt wird und bei einer Temperatur von 530 bis 750° C unter anisotroper Spannung von 150 bis 500 N/mm² geglüht wird.
Vorteilhaft wird bei einer Temperatur von 530 bis 670° C geglüht.

Zweckmäßig läßt sich das oben erwähnte Verfahren auf einen Einkristall anwenden mit der Maßgabe, daß er

65 unter Druck in einer Richtung geglüht wird, welche durch die Winkel θ\ und Θ2 definiert wird, von denen der Winkel θ\ der Winkel zwischen der Druckrichtung und der Axialrichtung [0001] des Hexagonalkristalles und der

Winkel θ₂ der Winkel zwischen der auf die (OOOl)-Ebene projizierte Druckrichtung und der Axialrichtung [1Ϊ00]

Bei der Anwendung des Verfahrens auf einen Einkristall betragen die Winkel θ\ und θι vorteilhaft 35° bis 70° und0^obisl5°.

Die Hystereseschleife des erfindungsgemäß hergestellten Werkstoffes unterscheidet sich von der Hystereseschleife des bekannten Werkstoffes. Es handelt sich hier um eine eingeschnürte Hystereseschleife, bei welcher niedrige Werte von 4 nl_r und Ip/Isoo auftreten und die Hysterese im wesentlichen nur im ersten und im dritten ζ Quadranten erscheint.

Eine eingeschnürte Hystereseschleife ist beispielsweise in R. M. Bozorth, »Ferromagnetism« (1961), S. 125 und 173 erläutert und tritt bei Kaltverformung weichmagnetischer Werkstoffe auf. Die Gestalt dieser Hystereseschleife entspricht der herkömmlicher weichmagnetischer Werkstoffe, ist jedoch in den ersten und den dritten Quadranten hinein verschoben, wobei die verschobenen Hystereseabschnitte miteinander über einen schmalen, fast gradlinigen Schleifenteil verbunden sind. Wird bei einem magnetischen Werkstoff mit dieser Eigenschaft das magnetische Feld von Null erhöht steigt die Permeabilität bei einer bestimmten magnetischen Feldstärke bei sich dem Wert 4 λ·/$ nähernder Magnetisierungsstärke abrupt an.

Bei nachfolgender sinkender magnetischer Feldstärke nimmt 4 πΐ altmählich ab und fällt dann abrupt, bevor die magnetische Feldstärke wieder den Wert Null erreicht so daß eine magnetische Hystereseschleife entsteht die vollständig innerhalb des ersten Quadranten liegt Folglich nimmt 4 .τ/_Λ einen sehr geringen Wert an, und das Verhältnis IJI₅ wird ebenfalls sehr klein. Dauermagnetwerkstoffe mit einer derart eingeschnürten Hystereseschleife werden für Strombegrenzer verwendet, indem man die erhebliche Permeabilitätsänderung bei veränderlicher magnetischer Feldstärke ausnutzt Auch ist bereits vorgeschlagen, sie als magnetische Speicher — basierend auf der Ausnutzung der magnetischen Hysterese — einzusetzen.

Für die erfindungsgemäß hergestellten magnetischen Mn—Al—C-Legierungen beträgt die zur Sättigung erforderliche Feldstärke mehrere zehn kA/m — gegenüber bekannten Werkstoffen, bei denen mehrere lcA/m ausreichen. Beim Einsatz als Strombegrenzer ermöglicht dieser erfindungsgemäß hergestellte Dauermagnetwerkstoff die Behandlung von Strömen, deren Stärke bisher nicht bewältigbar war; seine Anwendung als magnetische Speicher ist möglich.

Die beigefügte Zeichnung zeigt eine eingeschürte magnetische Hystereseschleife des erfindungsgemäß hergestellten Dauermagnetwerkstoffes.

Die Herstellung herkömmlicher Mn—Al—C-Legierungen ist hier entsprechend der US-PS 36 61 567 beschrieben.

Die Ausgangsmischung im Verhältnis innerhalb der Bereiche 69,5 bis 73,0 Gew.-% Mn, 26,4 bis 29,5 Gew.-% Al und 0,6 bis (V₃ Mn minus 22,2) Gew.-% C wird durch Erhitzen auf über 1380°C, aber weniger als 1500°C geschmolzen, wobei der Kohlenstoff zwangsgelöst wird, und dann vergossen. Der so erhaltene Barren wird nach einem Homogenisieren bei mehr als 900⁰C abgeschreckt indem man ihn von mehr als 900⁰C mit mehr als 300⁰C pro Minute Geschwindigkeit auf weniger als 600° C abkühlt, um Kohlenstoff in Lösung zu bringen und eine nichtmagnetische Legierung mit hexagonalem Kristallgefüge zu bilden. Diese Legierung wird dann während einer geeigneten Zeit bei 480 bis 650⁰C geglüht, um sie zu einer Legierung mit tetragonaler Kristallstruktur, der magnetischen Phase, umzuwandeln. Der nach diesem Verfahren hergestellte Mn—Al—C-Legierungspermanentmagnet hat einen (BH)_mM-Wert von 8,0 kj/m³.

Das Herstellen eines magnetischen Dauermagnetwerkstoffes aus einer Mn—Al—C-Legierung basiert auf der erfindungsgemäßen Erkenntnis, daß beim Übergang von der hexagonalen zur tetragonalen Phase, unter anisotroper Spannung sich die Hystereseschleife dieses Werkstoffes einschnürt.

Eine Legierung mit einer Zusammensetzung in den Bereichen 68,0 bis 73,0 Gew.-% Mn, ('Λο Mn minus 6,6) bis (V₃ Mn minus 22,2) Gew.-°/o C, Rest Al, wird durch Gießen der Schmelze hergestellt und dann von einer Temperatur oberhalb 900⁰C mit mehr als 300⁰C pro Minute abgekühlt, wodurch die hexagonale Phase entsteht Nach dem Homogenisieren durch Erhitzen auf mehr als 900⁰C kann man die Legierung auch allmählich mit weniger als 10⁰C pro Minute in den Bereich zwischen 830 bis 900⁰C abkühlen oder mehr als 7 Minuten im Bereich von 830 bis 900⁰C halten und sie dann von diesem Temperaturbereich aus abschrecken. Hierbei erhält man eine Legierung, bei der sich eine aus dem Hexagonalkristail und lamellarem Mn₃AlC bestehende Phase durch Ausscheidung von Mn₃AlC in Form von Blättchen auf der (0001)-E;bene des hexagonalen Kristalls gebildet hat. Diese Legierung wird dann zum tetragonalen Kristallgefüge oder dem tetragonalen Kristallgefüge plus lamellarem Mn₃AlC umgewandelt, indem man bei 530 bis 750⁰C unter anisotroper Spannung von 150 bis 500 N/mm² glüht Die Wärmebehandlung zur Ablagerung der MnsAlC-Lamellen auf der (OOOl)-Ebene der hexagonalen Kristallstruktur, wie sie oben beschrieben ist wird als »M-Behandlung« bezeichnet.

Die nach diesem Verfahren erhaltenen magnetischen Mn—Al—C-Legierungen zeigen eine ausgezeichnete eingeschnürte Hysterese mit Ulgoo = 0,0 bis 0,2.

Beispiel 1

Es wurde ein Einkristall mit hexagonalem Kristallgefüge aus einer Mn—Al—C-Legierung der Zusammensetzung 72,11 Gew.-% Mn, 26,86 Gew.-% Al und 1,04 Gew.-°/o C (chemische Analyse) hergestellt, indem die Mn—Al—C-Legierung auf über ihren Schmelzpunkt 1400⁰C erhitzt wurde, um sie zu schmelzen, man dann die Schmelze von einem Ende her nach dem Bridgman-Verfahren, einem herkömmlichen Verfahren zur Bildung von Einkristallen sich verfestigen ließ, zum Homogenisieren 2 Stunden auf 1150° C hielt und sie von dieser Temperatur aus mit mehr als 300⁰C pro Minute abschreckte. Aus diesel.: Einkristall, der einen Durchmesser von etwa 30 mm hatte, wurde ein Testwürfel einer Kantenlänge von 8 mm mit rechtwinklig zueinander liegenden Flächen (a), (b) und (c) zur Druckbehandlung geschnitten, wobei

(a) eine Fläche rechtwinklig zur Druckrichtung,

(b) eine zur die Druckrichtung enthaltenden Kristallfläche und zur Axialrichtung [0001] des Hexagonalkristalls parallele Fläche und

(c) eine zu (a) und (b) rechtwinklige Fläche war.

Dieser Prüfling wurde 20 min bei 550⁰C geglüht, während mit einer ölhydraulischen Presse in der durch die Winkel &\ =50° und 02 — 0° vorgegebenen Richtung ein Druck von 300 N/mm² aufgebracht wurde. Infolge des Glühens unter Druck verwandelte sich die Kristallphase in die Tetragonalphase. Die erwähnte Druckrichtung ist durch die Winkel θ\ und &2 definiert, von denen der Winkel &\ den Winkel zwischen der Druckrichtung und der Axialrichtung [0001] des Hexagonalkristalls und der Winkel Θ2 der Winkel zwischen der auf die (OOOl)-Ebene

projizieren Druckrichtung und der Axialrichtung [1Ϊ00] ist. Θ\ und Θ2 wurden wegen der Symmetrie des hexagonalen Kristalls so gewählt, daß sie im Bereich 0° < θ\ < 90° und 0° < Θ2 ^ 30° lagen. Sämtliche Druckrichtungen außerhalb der oben aufgeführten Winkelbereiche können wegen der Symmetrie des Kristalls durch Richtungen ersetzt werden, deren Winkel in die angegebenen Bereiche fallen.
Nach dem Glühen unter Druck hatte der Prüfling die Gestalt eines fast rechteckigen Prismas einer Kantenlänge von 6,8 χ 9,2 χ 8,1 mm angenommen. Gegenüber der Gestalt vor der Behandlung wurde eine Schrumpfung in der Druckrichtung sowie eine Längung senkrecht zur Druckrichtung, d.h. parallel zu der die [0001]-Achse enthaltenden Ebene festgestellt, während in der rechtwinklig zu diesen beiden liegenden Richtung kaum eine Längung festzustellen war, was eine Anisotropie der Längung rechtwinklig zur Druckrichtung anzeigt.

Beim Durchmessen der Hystereseschleifen in den angegebenen drei Richtungen, d. h. in der Druckrichtung, der hierzu rechtwinkligen Richtung mit Längung und der hierzu rechtwinkligen Richtung ohne wesentliche Längung wurde die in dem Diagramm dargestellte Hystereseschleife in der Längungsrichtung festgestellt. Die magnetischen Kennwerte waren wie folgt:

4^r/goo = 695 mT
4,-r/r = 2OmT

ΛΑ00 = 0,03 und lJ2l_r= 15,5,

wobei /c/aus der Formel Id=[4srI(R)— 4jtI(S)]/4λγ bestimmt wurde, wobei die Punkte aus der Hysteresekurve, die einen Wert von 'Λ mal 4 ,tImo ergeben, wie in dem Diagramm gezeigt ist, mit P und Q, die Schnittpunkte zwischen der senkrechten Halbierenden auf der Geraden PQ und der Hysteresekurve mit R und S und die Magnetisierungsstärke in den Punkten R und S zu jeweils 4jtI(R) und 4^rI(S) bezeichnet sind; weiterhin wurde die Größe /J2l_r als magnetischer Hysteresegrad im ersten Quadranten der eingeschnürten Hysteresekurve definiert, je größer also IJ2I_r ist, desto besser ist die eingeschnürte Hystereseschleife, wobei hierfür in der Praxis ein Wert von mehr als 2 gefordert wird, während man eine bessere magnetische Hysteresekurve mit einem ///goo-Wert erhält, der in der Praxis kleiner als 0,2 ist.

Die Kurven in der Druckrichtung und der hierzu senkrechten Richtung ohne Verformung ergab sich als nicht eingeschnürt, sondern fast gradlinig mit 4 λγ/soo = 190 mT und 4 πΙ_Γ =0 mT fast ohne Hysterese.

Dann wurden mit Einkristallen der Hexagonalphase, die nach verschiedenen Verfahren — und zwar nach dem Kokillengußverfahren mit Verfestigung von einem Ende her und dem Rekristallisationsverfahren, bei dem der Prüfling langer als 12 Std. auf einer Temperatur zwischen 1100⁰C und dem Schmelzpunkt gehalten wurde — hergestellt wurden, die gleichen Versuche durchgeführt, wie sie oben beschrieben sind.

Nach beiden Verfahren wurden Polykristalle großer Korngrößen erhalten, aus denen sich einkristallige Prüfwürfel in der Hexagonalphase mit 3 bis 5 mm Kantenlänge schneiden ließen.

Die Phasenumwandlungsversuche unter Belastung an diesen Prüflingen entsprechend der oben beschriebenen Verfahrensweise ergaben ebenfalls die eingeschnürte Hystereseschleife.

Beispiel 2

Ein Einkristall in der hexagonalen Phase und mit der Zusammensetzung 72,05 Gew.-% Mn, 26,85 Gew.-% Al, 1,10 Gew.-°/o C (chemische Analyse) wurde entsprechend dem Beispiel 1 hergestellt und nach der M-Behandlung, d. h. einem 30-minütigen Halten auf 830° C von dieser Temperatur aus mit mehr als 300° C pro Minute abgeschreckt Nach dem Abschrecken ergab sich der Prüfling als Einkristall in der hexagonalen Phase mit MnsAlC-Blättchen in der (OOOl)-Ebene des Kristalls, wie sich bei Beobachtung unter dem Lichtmikroskop und durch Röntgendiffraktionsanalyse feststellen ließ.

Als ein aus dem resultierenden Einkristall (d. h. hexagonale Phase mit lamellarem M^AlC) geschnittener Prüfwürfel mit 10 mm Kantenlänge entsprechend dem Beispiel 1 der Glühbehandlung unter Druck unterworfen wurde, ergab sich ein Dauermagnetwerkstoff der gleichen Gestalt wie im Beispiel 1 mit eingeschnürter Hystereseschleife in derjenigen Richtung, in welcher die Längung erheblich größer war als die des Beispiels 1.
Die magnetischen Kennwertewaren:

4^T₈CO = 69OmT
4λγ/_γ = 1OmT

= 0,01 und/rf/2/_r= 28,5.

B e i s ρ i e 1 3

Ein Einkristall in der hexagonalen Phase mit der Zusammensetzung 71,95 Gew.-% Mn, 27,07 Gew.-% Al, 0,98 Gew.-% C (chemische Analyse) wurde entsprechend dem Beispiel 1 hergestellt und der aus diesem Einkristall

Tabelle 1	4 ^r/soo (mT)	V/800	/d/2/r
Glühtemperatur, (0C)	330	0,37	1.1
500	685	0,03	13,0
530	685	0,02	18,7
600	670	0,03	11,5
670	620	0,09	4,2
750	575	0,78	—
800

geschnittene Prüfling der Glühbehandlung unter Druck unterworfen, wobei die Verfahrensbedingungen wie Glühtemperatur usw. variiert wurden. Die Ergebnisse zeigen, daß die zum Erhalt einer ausgezeichneten eingeschnürten Hystereseschleife erforderliche Glühdauer von der Glühtemperatur abhängt: bei 530°C waren 60 min und bei 750⁰C 2 min erforderlich, was die Tendenz einer verkürzten Dauer bei steigender Temperatur andeutet.

In der Tabelle 1 sind die Werte für 4 .-t/soo und \J2l_r zusammengefaßt, die sich ergaben, als die Prüflinge unter Druck geglüht wurden, und zwar bei verschiedenen Temperaturen und entsprechend eingestellter Dauer. Der aufgebrachte Druck betrug 300 N/mm² in der Richtung 6>i =50° und 6>2 = 0°. Bei im zweiten Quadrant der Hysteresekurve liegenden Punkt C?ergab sich keine Einschnürung. Der Wert lJ2l_rist daher für diesen Fall nicht angegeben.

Bei verschiedenen Glühtemperaturen innerhalb des Bereiches 530 bis 750°C zeigten die Kurven eine ausgezeichnete Hysterese mit ///8οο<Ο,1 und /d/2/_r>4. Insbesondere ergaben sich im Temperaturbereich von 530 bis 670° C ausgezeichnete eingeschnürte Hysteresekurven mit /_r//₈oo<O,O3 und lJ2l_r> 10. Bei einer Temperatur von weniger als 500° C war V/soo 0,3 und der Wert 4 srlgoo ziemlich niedrig, während sich bei mehr als 800° C keine eingeschnürte Hysterese ergab.

Sodann wurden die Prüflinge 20 min bei 550° C geglüht, wobei der Druck in der Richtung θ\ = 50° und 0₂ = 0° im Bereich von 100 bis 600 N/mm² variiert wurde.

Innerhalb des Bereiches von 150 bis 500 N/mm wurden dabei eingeschnürte Hystereseschleifen mit /y/_s<0,2 und Id/2I_r> 2 erhalten; bei weniger als 100 N/mm² und mehr als 600 N/mm² Druck ließ sich keine eingeschnürte Hysteresekurve erreichen.

Danach wurden die Prüflinge 30 min bei 550° C geglüht, wobei ein Druck von 300 N/mm² in verschiedenen Richtungen aufgebracht wurde. Bei innerhalb der Bereiche 35° < 0\ <70° und 0° < 0₂< 15° liegenden Winkeln θ\, θ₂ wurden eingeschnürte Hystereseschleifen ///«xj<0,2 und /<//2/_Γ>2 erreicht. Außerhalb der angegebenen Bereiche stieg /y/goo auf mehr als 0,2 bei Hystereseschleifen, die eine nur geringe Trennung oder keine Einschnürung zeigten.

Weiterhin wurden die Einkristallprüflinge in der hexagonalen Phase mit lamellarem Mn₃AlC, die der M-Behandlung entsprechend dem Beispiel 2 unterworfen worden sind, unter Druck geglüht, wobei die Verfahrensbedingungen wie die Glühtemperatur wie oben variiert wurde. Auch hier wurden eingeschnürte Hystereseschleifen mit /y/soo<0,2 und /_d/2/_r>2 erreicht, wenn die Glühtemperatur 530 bis 750°C und der Druck 150 bis 500 N/mm² betrugen und die Druckrichtungswinkel den Beziehungen 35° < 0\ < 70° bzw. 0° < 02 < 15° gehorchten. Bei einem Vergleich der ///«»-Werte zwischen den Prüflingen mit lamellaren M^AIC-Einschlüssen und den Prüflingen ohne Mn₃AlC ergab sich die Tendenz, daß die Prüflinge mit lamellarem Mn3AlC ziemlich kleine Kennwerte sowie eine etwas bessere Trennung aufweisen.

B e i s ρ i e 1 4

Einkristall-Prüflinge in der hexagonalen Phase aus Mn—Al—C-Legierungen mit unterschiedlichen Mn-, Al- und C-Anteilen wurden nach der Verfahrensweise des Beispiels 1 hergestellt Diese Prüflinge wurden 1 bis 60 min unter Drücken von 150 bis 500 N/mm² in der Richtung 0\ =50° und 02=0° bei Temperaturen von 530 bis 670° C geglüht

In der Tabelle 2 sind die chemischen Analysewerte sowie die Werte für 4 λγ/βοο, ///βοο und /</2/_r angegeben.

Bei in die Bereiche 68,0 bis 73,0 Gew.-°/o Mn und (Vi₀ Mn minus 6,6) bis (V₃ Mn minus 22,2) Gew.-°/o C, Rest Al, fallender Zusammensetzung erfuhren die Prüflinge bei der Phasenumwandlung unter Druck Formänderungen, wobei insbesondere eine anisotrope Längung im rechten Winkel zur Druckrichtung auftrat Diese Prüflinge ergaben eine ausgezeichnete eingeschnürte Hysteresekurve mit IJIgoo<0,2 und IJ2l_T>2 in der Richtung der starken Längung. Insbesondere erbrachten Zusammensetzungen innerhalb der Bereiche 70,0 bis 72,2 Gew.-% Mn, (V10 Mn minus 6,6) bis (V3 Mn minus 22,2) Gew.-°/o C, Rest AL ausgezeichnete eingeschnürte Hysteresekurven mit /y/soo < 0,05 und /<//2/_r> 8.

Durch Untersuchungen unter dem Lichtmikroskop und durch Röntgendiffraktionsanalyse wurde bestätigt, daß in Legierungen mit mehr als 73,0 Gew.-% Mn ein erheblicher Anteil der/?-Mn-Phase und in Legierungen mit weniger als 68,0 Gew.-°/o Mn ein erheblicher Anteil der AlMn(r)-Phase vorliegen; desgleichen lagen in Legierungen mit weniger als (V10 Mn minus 6,6) Gew.-°/o C erhebliche Mengen der [tf-Mn+AlMn(r)]-Phase vor.

Alle Legierungen hatten Werte von 4 λτ/βοο<300 mT ohne Einschnürung der Hysterese. In Legierungen mit mehr als (V₃ Mn minus 22£) Gew.-% C wurden Abscheidungen von Al₄C₃ lichtmikroskopisch festgestellt Da Al₄C₃ in Gegenwart von Feuchtigkeit hydrolysiert, zersetzten sich alle Legierungen mit AI4C3.

Bei solchen Legierungen, bei welchen sich keine eingeschnürte Hysterese erhalten ließ, traf dies auch dann zu,

Jf wenn sie unter unterschiedlichen Richtungen mit Druck beaufschlagt und geglüht wurden.

Tabelle 2

Zusammensetzung (ehem. Analyse)	Al (%)	C(o/o)	Magnetische Eigenschaften	Λ//8Ο0	ld/2Ir
Mn(%)	27,43	0,55	4λγ/<»ο(πιΤ)	033
72,02	30,04	0,19	200	0^1	—
69,77	25,53	1,03	140	0,66	—
73,44	25,86	1,25	270	0,08	5,5
72,89	26,64	1,20	615	0,03	14,0
72,16	29,04	0,93	680	0,05	8,1
70,03	31,41	0,45	690	0,15	2,9
68,14	32,17	0,20	580	030.	—
67,63	27,77	1,45	255	0,65	—
70,78	440

60,90 28,77 1,33 420 0,70 -

Sodann wurden Einkristallprüflinge mit den in der Tabelle angegebenen Zusammensetzungen, welche der

20 M-Behandlung unterworfen worden waren, wie oben angegeben unter Druck geglüht. Die Ergebnisse waren nahezu die gleichen wie die der Tabelle 2. Es wurden also mit Zusammensetzungen in den Bereichen 68,0 bis 73,0 Gew.-% Mn, (Vi₀ Mn minus 6,6) bis (V₃ Mn minus 22,2) Gew.-% C, Rest Al, eingeschnürte Hystereseschleifen mit V/eoo < 0,2 und lJ2l_r> 2 erhalten.

Die oben beschriebenen Beispiele zeigen, daß, wenn man Einkristalle aus 68,0 bis 73,0 Gew.-% Mn, (Vio Mn

25 minus 6,6) bis (V₃ Mn minus 22,2) Gew.-°/o C, Rest Al, in hexagonaler Struktur bzw. hexagonaler Struktur mit Mn₃AlC-Blättchen unter Druck von 150 bis 500 N/mm² bei 530 bis 750⁰C glüht, die gemessenen Hysteresekurven eine Einschnürung bei ausgezeichneten Kennwerten für /,//«» von 0,0 bis 0,2 und V2/_r> 2 ergeben.

Weiterhin wurden polykristalline Stäbe aus Mn—Al—C-Legierungen in der hexagonalen Phase oder der hexagonalen Phase mit Mn₃AlC-Blättchen innerhalb der oben angegebenen Zusammensetzungsbereiche inner-

30 halb der oben angegebenen Temperaturbereiche geglüht und dabei in der Axialrichtung der Stäbe eingeschnürte Hysteresekurven mit ///800=0,1 bis 0,2 und /y2/_r=2 bis 4, wobei sich auch bei Polykristallen bei der Glühbehandlung unter Spannung von 150 bis 500 N/mm² verschiedene Arten plastischer Verformung, bei denen die Gefügeumwandlung auftritt, eingeschnürte Hysteresekurven ergeben.
Die Messungen der magnetischen Hysterese an Prüflingen in Form dünner Blättchen von 50 μηι Dicke, die

35 von den unter Druck geglühten Legierungen des Beispiels 1 geschnitten worden waren, sowie an Prüflingen in Form von etwa 10 μπι dicken, jeweils durch Abziehen der Oberfläche der unter Druck geglühten Legierung des Beispiels 2 in der (0001)-Ebene vor dem Glühen ausgebildeten Blättchen ergaben jeweils eingeschnürte Hystereseschleifen mit VZ₈₀O < 0,2 und I_dl21_r> 2.

40 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Dauermagnetwerkstoffes mit eingeschnürter Hystereseschleife, wobei das Verhältnis V/soo, d. h. der Restmagnetisierung 4 πΙ_Γ zur Magnetisierungsstärke 4 ;r/soo bei einer magne-

5 tischen Feldstärke von 800 VAJm, bis zu 0,2 beträgt, aus einer schmelzmetallurgisch hergestellten Mn—Al— C-Legierung aus 68 bis 73 Gew.-% Mangan, (Vi₀ Mn minus 6,6) bis (V₃ Mn minus 22,2) Gew.-% Kohlenstoff, Rest Aluminium, wobei die Legierung nach dem Vergießen homogenisiert und abgeschreckt wird, d a durch gekennzeichnet, daß die Legierung nach dem Homogenisieren von einer Temperatur oberhalb 900⁰C mit mehr als 300⁰C pro Minute abgeschreckt, und bei einer Temperatur von 530 bis 750⁰C unter ι ο anisotroper Spannung von 150 bis 500 N/mm² geglüht wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Dauermagnetwerkstoffes mit eingeschnürter Hystereseschleife, wobei das Verhältnis Ir/Igoo der Restmagnetisierung 4 πΙ_Γ zur Magnetisierungsstärke 4 srlgoo bei einer magnetischen Feldstärke von 800 kA/m bis zu 0,2 beträgt, aus einer schmelzmetallurgisch hergestellten Mn—Al—C-Legierung aus 68 bis 73 Gew.-% Mangan (Vio Mn minus 6,6) bis (V3 Mn minus 22,2) Gew.-% Kohlenstoff, Rest

15 Aluminium, wobei die Legierung nach dem Vergießen homogenisiert und abgeschreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung nach dem Homogenisieren bei einer Temperatur oberhalb 900⁰C mit einer Geschwindigkeit von weniger als 10⁰C pro Minute im Temperaturbereich zwischen 830 und 900°C abgekühlt wird oder in diesem Temperaturbereich während mehr als 7 Minuten gehalten und anschließend mit mehr als 300⁰C pro Minute abgeschreckt wird und bei einer Temperatur von 530 bis 750⁰C unter

20 anisotroper Spannung von 150 bis 500 N/mm² geglüht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Temperatur von 530 bis 670⁰C geglüht wird.

jj|

4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auf einen Einkristall, mit der Maßgabe,

H daß er unter Druck in einer Richtung geglüht wird, welche durch die Winkel θ\ und Θ2 definiert wird, von

!':' 25 denen der Winkel θ\ der Winkel zwischen der Druckrichtung und der Axialrichtung [0001] des Hexagonalj$ kristalles und der Winkel S₁ der Winkel zwischen der auf die (OOOl)-Ebene projizierten Druckrichtung und

% der Axialrichtung [1Ϊ00] ist

i|

5. Anwendung nach Anspruch 4, mit der Maßgabe, daß der Winkel θ 35 bis 70° und der Winkel ft 0 bis 15°

$ beträgt