Neue Magnetlegierungen ermöglichen Anwendungen bei ultrahohen Temperaturen

Wissenschaftler des National Institute of Materials haben kürzlich die Entwicklung neuer Legierungen aus Seltenerd-Übergangsmetallen bekannt gegeben, die bei Temperaturen über 500 Grad stabil funktionieren und dabei starke magnetische Eigenschaften beibehalten. Diese neuen Legierungen lösen eine seit langem bestehende Herausforderung für Anwendungen wie magnetische Kühlung, magnetische Kühlsysteme und magnetisch unterstützte Zündung fossiler Brennstoffe bei hohen Temperaturen.

Herkömmliche Magnete auf Basis von NdFeB- und SmCo-Legierungen weisen aufgrund der verringerten Anisotropie und der beschleunigten Diffusion von Seltenerdelementen ab 300 Grad reduzierte magnetische Eigenschaften auf. Um dieses Problem zu lösen, legierten die Wissenschaftler Seltenerdelemente mit reichlich vorhandenen Übergangsmetallen wie Eisen und Kobalt und optimierten die Zusammensetzung und Mikrostrukturkontrolle der Legierungen. Sie fanden heraus, dass eine Erhöhung der Anzahl von Halbmetallen wie Si und Al und eine Verringerung der Korngröße die Hochtemperaturstabilität effektiv verbessern könnten.

Die neu entwickelten Legierungen zeigten selbst nach langfristiger thermischer Alterung bei 600 Grad starken Magnetismus. Ihr maximales Energieprodukt bei 500 Grad blieb höher als 10 MGOe, vergleichbar mit kommerziellen NdFeB-Magneten bei Raumtemperatur. Die Kosten dieser Legierungen sind aufgrund der geringeren Verwendung von Seltenerdelementen ebenfalls niedriger. Sie bieten vielversprechende Aussichten für die Kommerzialisierung in hochwertigen magnetischen Geräten und Komponenten, die in extremen Umgebungen eingesetzt werden.

Die Massenproduktion dieser neuen Legierungen in skalierbarer und kosteneffizienter Weise bleibt jedoch eine Herausforderung. Die Wissenschaftler schlugen vor, dass Schnellverfestigungs- und mechanische Legierungstechniken die Lücke zwischen Erfolg im Labormaßstab und industrieller Anwendung schließen könnten. Zur Beschleunigung des Technologietransfers sind länder- und fachübergreifende Kooperationen erforderlich.

Dieser Durchbruch ebnet den Weg für die nächste Generation von Hochtemperaturmagneten, die keine teuren Dysprosium- und Terbiumzusätze erfordern. Eine breitere Einführung dieser neuen Legierungen könnte die Abhängigkeit von kritischen Materialien verringern und die Stabilität der Lieferkette strategischer Magnetprodukte verbessern. Insgesamt hat diese Entdeckung erhebliche Auswirkungen auf fortschrittliche nachhaltige Energie- und Antriebstechnologien.