Im ternären Mn-Al-C-Legierungssystem wurden Legierungen im Bereich von 53 at.% bis 76 at.% Mn, 12 at.% bis 43 at.% Al und 0 at.% bis 15 at.% C hinsichtlich Mikrostruktur, magnetischer Eigenschaften und struktureller Stabilität untersucht. Dabei lag der Fokus der Arbeit auf der Bildung und dem Einfluss von Karbidausscheidungen der Phasen Mn3AlC und Al4C3. Durch Elektronenrückstreubeugung konnte zwischen Mn3AlC-Ausscheidungen und dem zugehörigen ε-MnAl-Korn eine biaxiale Orientierungsbeziehung {0001}ε||{111}Mn3AlC, ⟨2110⟩ε||⟨110⟩Mn3AlC nachgewiesen werden. Anhand von in situ Experimenten im Transmissionselektronenmikroskop konnte in Mn3AlC-haltigen Legierungen die Nukleation von τ-MnAl an ε-MnAl/Mn3AlC-Grenzflächen beobachtet werden. Mn3AlC-Ausscheidungen können somit Einfluss auf die Phasenumwandlung von ε →τ nehmen. Dabei bilden sich während der Umwandlung auch die Gleichgewichtsphasen Mn3AlC und β-Mn. Die karbidhaltigen Legierungen zeigen nach isothermer Wärmebehandlung bei 600 ◦C Koerzitivfeldstärken von μ0Hc = 0,2 T, was vergleichbar mit warmumgeformten MnAl-C-Legierungen ist. Die Magnetisierung ist auf Grund des geringen Phasenanteils von τ-MnAl relativ gering. Im homogenisierten Zustand konnte das magnetische Verhalten von Mn3AlC untersucht werden, da keine weiteren ferromagnetischen Phasen in diesem Probenzustand vorliegen. Anhand von M(H)-Kurven wird das weichmagnetische Verhalten des Karbids deutlich. Thermomagnetische Messungen im Bereich von 10 K bis 900 K zeigten ferrimagnetisches Verhalten. Ein Anstieg der Curie-Temperatur von 292 K auf 760 K konnte anhand von Messungen der lokalen Zusammensetzung durch energiedispersive Röntgenspektroskopie mit einem Anstieg des Mn:Al-Verhältnis von Mn3AlC in Verbindung gebracht werden.
Da Mn3AlC und Al4C3 zur Hydrolyse neigen und dies zur Dekrepitation von Massimaterial führen kann, wurde das Korrosionsverhalten eines extrudierten MnAl-C Magneten und von karbidreichen Legierungen an ausgewählten Proben untersucht. Dies geschah über einen Zeitraum von 35 Tagen, für den die Proben vollständig in destilliertem Wasser bei 80 ◦C eingetaucht wurden. Für den extrudierten Magneten konnten weder Degradation der magnetischen Eigenschaften, noch Anzeichen von Riss- oder Hohlraumbildung beobachtet werden, was den guten Korrosionswiderstand von MnAl-C basierten Magneten bestätigte. Sowohl Mn3AlC als auch Al4C3 hydrolysieren in den karbidreichen Legierungen, was zur Gasbildung und Bildung von Hohlräumen führt. In der Folge kommt es zur Bildung von Rissen und zur Dekrepitation. Die durch Hydrolyse von Mn3AlC gebildeten Hohlräume sind entsprechend der Orientierung zu ε-MnAl ausgerichtet. Durch Mörsern und leichtes Mahlen konnte so ein neuartiges, einkristallines Pulver aus ε-MnAl-Schuppen hergestellt werden. Die ausgedehnte Fläche der Schuppen liegt dabei parallel zur (0001)-Ebene.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:85459 |
| Date | 12 May 2023 |
| Creators | Jürries, Florian |
| Contributors | Nielsch, Kornelius, Goll, Dagmar, Woodcock, Thomas George, Technische Universität Dresden, Leibniz IFW Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
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| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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