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Development and Assessment of Rare Earth-lean Th1Mn12-Phases for the Use in Permanent Magnets

Simon, Daniel :
Development and Assessment of Rare Earth-lean Th1Mn12-Phases for the Use in Permanent Magnets.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2019)

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PhD thesis on new permanent magnetic phases - Text (Development and Assessment of Rare Earth-lean Th1Mn12-Phases for the Use in Permanent Magnets)
Dissertation_DSimon_2019.pdf - Published Version
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Development and Assessment of Rare Earth-lean Th1Mn12-Phases for the Use in Permanent Magnets
Language: English
Abstract:

The first part of the work deals with the detailed investigation of ferromagnetic Th1Mn12-phases in the material systems Sm-Fe-Mo-Al and Ce-Sm-Fe-Ti-V. Different methods were employed to characterize existence ranges as well as magnetic and structural properties. Based on the obtained results, the suitability and potential of these phases for the use in future permanent magnets is discussed. Specifically for the promising Ce0.5Sm0.5Fe10Ti1V1(Ga)-phase, bulk magnets were successfully produced by hot-pressing and subsequent die-upsetting. The samples were characterized in detail, both, magnetically and structurally. The possibility of inducing a texture by die-upsetting was closely investigated and evaluated regarding the factors which are considered to be crucial in the case of Nd-Fe-B-magnets.

In the second part, Kerr microscopy was performed on a set of very different and well-reported permanent-magnetic phases. The magnetic patterns, visualized by polarized light microscopy, were evaluated quantitatively with image processing software and further compared to the respective intrinsic magnetic properties. The potential to quantify the magnetic properties of new ferromagnetic phases based on their domain contrast is assessed. There is a certain compositional sensitivity and the suitability to quickly check for uniaxial anisotropy or substantial polarization. However, quantification remains problematic because the influence of the local chemistry and physics (especially the reduced magnetizations) on the sample surface, regarding the rotation of the polarization plane, is obscure and furthermore overlain by measurement uncertainties.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Im ersten Teil der Arbeit wurden die ferromagnetischen Th1Mn12-Phasen der Materialsysteme Sm-Fe-Mo-Al und Ce-Sm-Fe-Ti-V untersucht. Verschiedene Methoden wurden für die Bestimmung von Existenzbereichen sowie magnetischer und struktureller Eigenschaften eingesetzt. Auf Basis der Ergebnisse wird die Eignung dieser Phasen für die Verwendung in zukünftigen Permanentmagneten diskutiert. Speziell für die vielversprechende Ce0.5Sm0.5Fe10Ti1V1(Ga)-Phase konnten erfolgreich Bulkmagnete mittels Heißpressens und anschließenden -umformens hergestellt werden. Diese wurden sowohl magnetisch als auch strukturell eingehend charakterisiert. Die Möglichkeit zur Texturierung beim Umformen wurde genau untersucht und hinsichtlich der Faktoren, die für Nd-Fe-B-Magnete als entscheidend angenommen werden, bewertet. Im zweiten Teil wurde ein Ensemble stark unterschiedlicher und verlässlich dokumentierter permanentmagnetischer Phasen mittels Kerr-Mikroskopie untersucht. Mittels polarisierter Lichtmikroskopie wurden die magnetischen Strukturen sichtbargemacht und unter Verwendung von Bildbearbeitungsprogrammen, für den weiteren Vergleich zu den entsprechenden intrinsischen magnetischen Eigenschaften, quantifiziert. Die Abschätzbarkeit der magnetischen Kennwerte neuer ferromagnetischer Phasen anhand deren Domänenkontraste wird beurteilt. Es existiert eine gewisse Sensitivität hinsichtlich Phasenzusammensetzungen und die Möglichkeit einachsige Anisotropie und beträchtliche Polarisation schnell zu erkennen. Quantitative Abschätzungen bleiben jedoch wegen unzureichender Kenntnis über den Einfluss der lokalen Chemie und Physik (besonders der reduzierten Magnetisierungen) auf die Rotation der Polarisationsebene problematisch. Weiterhin ist dieser Einfluss von Messunsicherheiten überlagert.German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 670 Industrielle Fertigung
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science
11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science > Functional Materials
Date Deposited: 06 Sep 2019 12:20
Last Modified: 06 Sep 2019 12:20
Related URLs:
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-89644
Additional Information:

Erstveröffentlichung bei TUPrints.

Referees: Gutfleisch, Prof. Dr. Oliver and Ehrenberg, Prof. Dr. Helmut
Refereed: 8 July 2019
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/8964
Export:
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