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Title
Synthesis and TEM investigation of (Fe,Co)2-3B : a compound for rare earth free permanent magnets / von Wolfgang Wallisch
AuthorWallisch, Wolfgang
CensorFidler, Josef
Published2015
DescriptionVII, 74 Bl. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2015
Annotation
Zsfassung in engl. Sprache
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)TEM Untersuchung / Hartmagnete / Fe-Co-B Legierung
Keywords (EN)New hard magnets / Micromagnetic simulations / DFT calculations
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-81816 Persistent Identifier (URN)
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Synthesis and TEM investigation of (Fe,Co)2-3B [11.56 mb]
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Abstract (German)

Aufgrund einer zunehmenden Nachfrage nach Permanentmagneten und aus wirtschaftlichem Interesse wurde die Forschung nach Alternativen zu den Seltenerd-Permanentmagneten in den letzten Jahren intensiviert. Auf der Suche nach neuen magnetischen Materialien, welche im Stande sind mit den jetzigen Seltenerd-Permanentmagneten zu konkurrieren, erscheinen Co und Fe enthaltende binäre und ternäre Verbindung aufgrund ihrer hohen magnetokristallinen Anisotropie als vielversprechend. Auch (Fe,Co)2-3B Legierungen sind infolge einer hohen magnetokristallinen Anisotropiekonstante von K1 = 0.41 MJ/m3 ein potentieller Kandidat für hart magnetische Anwendungen. Das Ziel dieser Arbeit ist die Herstellung und Analyse der Phasenbeziehungen von verschiedenen mikrokristallinen Legierungen mit einer nominalen Zusammensetzung von (Fe1-xCox)71B29 (0 - x - 1). Zuerst wurden die Gussbarren unter Verwendung einer Vorlegierung durch induktives Schmelzen in einer Schutzgasatmosphäre hergestellt. Mit Hilfe einer Melt-spinning Anlage konnten aus den Gussbarren Bänder gewonnen werden. Während dieses Prozesses wurde die Probe neuerlich erhitzt und bei unterschiedlichen Kupferradgeschwindigkeiten von 18.9 m/s, 23.6 m/s, 26.7 m/s, 33 m/s und 37.7 m/s erzeugt. Anschließend sind Bänder von ausgewählten Zusammensetzungen einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen worden. Zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften wurden die Legierungen bei Raumtemperatur mittels Vibrationsprobenmagnetometer untersucht. Für die Charakterisierung der Phasenbeziehungen ausgewählter Legierungen kam die Pulverdiffraktometrie zum Einsatz. Die Mikrostruktur des Gusswerkstoffes und einige Bänder wurden mit Hilfe des Feldemissionsrastermikroskops (FEGSEM) analysiert. Zusätzlich wurden Proben mittels konventionellen Ionenmühlen präpariert und anschließend mittels eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) untersucht. Die besten hartmagnetischen Eigenschaften wurden für die (Fe0.7Co0.3)71B29 Legierung bei 26.7 m/s erreicht.

Abstract (English)

In the last years the enhanced research of alternatives to permanent magnets with rare earth elements has been strengthened by economic reasons and an increasing demand of permanent magnets. On the search for new magnetic materials, which are able to compete the current permanent rare earth magnets, Co and Fe containing binary and ternary compounds with a promising high magnetocrystalline anisotropy seems to be a substantial solution. (Fe,Co)2-3B based alloys are a potential candidate for novel hard magnetic applications in consequence of a high magnetocrystalline anisotropy constant of about K1 = 0.41 MJ/m3. This thesis describes the synthesis and the analysis of the phase relations in various microcrystalline alloys with a nominal composition of (Fe1-xCox)71B29 (0 - x - 1). Initially, cast ingots have been synthesized by induction melting in inert atmosphere using master alloys. Furthermore, the ribbon casting process was realized with a melt-spinning facility and thereby the specimen got melted and were prepared with different wheel speeds of 18.9 m/s, 23.6 m/s, 26.7 m/s, 33 m/s and 37.7 m/s. Afterwards the melt-spun ribbons of selected compositions got a further heat treatment. For the purpose of determining the magnetic properties the alloys were analysed at room temperature by vibrating sample magnetometer (VSM). To characterize the phase relations of selected alloys, a powder X-ray diffraction was used. The cast material and selected melt-spun ribbons were investigated by field emission gun scanning electron microscope (FEGSEM) to study the microstructure of the alloys. In addition, samples were prepared by conventional ion milling and subsequently analysed by using a transmission electron microscope (TEM). The best hard magnetic properties were obtained for the (Fe0.7Co0.3)71B29 alloy at 26.7 m/s.