Magnete in elektrischen Antrieben

Gegenstand des Projektes war die Optimierung und Weiterentwicklung hartmagnetischer Werkstoffe hinsichtlich ihrer Anwendung in elektrischen Antrieben. Von den drei beteiligten Forschungsinstitutionen wurden dabei die folgenden Ergebnisse erzielt:

Korngrenzenphasen-Verständnis
Das Untersuchen von Thermodynamik und Kinetik der Erstarrungsprodukte in Kornzwickeln führte zu einem besseren Verständnis der Nd-Fe-B-Korngrenzphasen. Ein Forschungssinterplatz wurde erfolgreich aufgebaut, um mit Labormagneten eine erste Landkarte der Magneteigenschaften korreliert mit dem Gefüge zu füllen. Damit wurde gezeigt, in wie weit man mit maßgeschneidertem Material kommt, um die Magnete für einen effizienten Einsatz im Antriebsstrang bestmöglich weiterzuentwickeln. Z.B. wurde durch die Nd-Zugabe von 2at% die Koerzitivkraft bei 150°C um 25% verbessert.

Korngrenzenbenetzung
Die hochauflösende Elektronenmikroskopie wurde eingesetzt, um die Struktur der Korngrenz(KG)-Schichten im Detail zu untersuchen. Die erzielten Ergebnisse brachten wichtige Aufschlüsse über die magnetisch isolierende Nd-reiche KG-Phase (damit verbunden mit der Art der Benetzung). Daraus wurde auf die Bedeutung der magnetischen Entkopplung der NdFeB-Körner geschlossen und eine Aussage über die Grenzflächen zwischen den Körnern und der benetzenden intergranularen Phase.

Korngrenzenmodifikation/Kornfeinung
Das Konzept der Korngrenzendiffusion konnte erfolgreich von gesinterten Nd-Fe-B-Magneten auf nanokristalline heißgepresste Nd-Fe-B-Magnete übertragen und ultrafeine Pulver hierzu mit niedrigschmelzenden seltenerdhaltigen Legierungen beschichtet werden, um die Prozesstemperatur und damit Kornwachstum zu reduzieren und Magneten mit gleicher Leistung, aber geringerem Anteil schwerer Seltenerden zu realisieren. Darüber hinaus wurde die EBSD-Sampling-Methode zur Charakterisierung der Textur etabliert.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 19027 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Download: Kurzbeschreibung

Weitere Informationen zum Projekt für Mitglieder in THEMIS.

Kompetenzen und Ergebnisse aus dem Projekt „Powermagnete“. FST 1: Forschungssinterlabor zur Synthese von Magneten mit maßgeschneiderten Eigenschaften, quantitative Gefügeanalyse, Magnetphysik. FST 2: Erforschung und Verständnis der Benetzung und Dickenreduzierung isolierender Korngrenzen u.a. mittels hochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie. FST 3: Beschichtung ultrafeiner Magnetpulver mit niedrigschmelzenden Legierungen, Heißpressen/-stauchen, Analyse der Eigenschaften.