- Innere Reibung

Abteilung Innere Reibung, weichmagnetische Werkstoffe und nanoskalige Pulver

U. Arlic


Erforschung und Entwicklung metallischer Werkstoffe mit hoher Dämpfung

Mechanische Schwingungen beeinträchtigen oft die Funktionsweise von Geräten und verursachen vorzeitiges Versagen. Außerdem werden solche Schwingungen an die Umwelt abgestrahlt und tragen dort zur Geräuschbelästigung bei. Durch gezielte und systematische Erforschung werden thermomechanische Verfahren entwickelt, die die Herstellung hauptsächlich hochdämpfender Magnesiumwerkstoffe mit gleichzeitig hoher Festigkeit erlauben.


Erforschung und Entwicklung metallischer Werkstoffe mit großer zeitlicher Formstabilität

Für Anwendungen metallischer Werkstoffe bei denen eine hohe zeitliche Formstabilität erforderlich ist wie etwa in der Präzisionsmechanik für Sensoren, elektromagnetische Waagen, Navigationskreisel und präzisionsoptische Geräte werden metallische Werkstoffe mit extrem kleiner Relaxation benötigt. In enger Zusammenarbeit mit industriellen Anwendern werden verschiedene Werkstoffgruppen untersucht und Behandlungs- und Bearbeitungsrichtlinien zur Minimierung der reversiblen mechanischen Relaxation entwickelt. Mit ihnen kann die mechanische Relaxation in einigen metallischen Werkstoffen nahezu vollständig unterdrückt werden.


Weichmagnetische Werkstoffe

Die Leistungsverluste in elektromagnetischen Geräten wie Elektromotoren, Transformatoren und Übertragern müssen verringert werden, um Energie einzusparen und um die Eigenerwärmung dieser Geräte und die Frequenzabhängigkeit der magnetischen Eigenschaften zu minimieren. Eine Möglichkeit ist die Verwendung höherer Siliziumgehalte in Siliziumstahl durch Meltspinning oder Planar Flow Casting. Es werden die Voraussetzungen erforscht, die es erlauben eine Verlustverminderung solcher rasch erstarrten Bleche zu erreichen. Eine andere Möglichkeit, einer Verlustverringerung ist die Erzeugung gezielter Oberflächendefekte auf weichmagnetische Werkstoffe zur Domänenfeinung. Hierzu eignen sich besonders gut die am Institut vorhandenen Nd:YAG- und Excimerlaser. Die verwendeten weichmagnetischen Werkstoffe sind dabei herkömmlich hergestelltes kornorientiertes Transformatorblech aber auch auf ein neues nanokristallines Material namens Finemet, das extrem weichmagnetisch ist. Es werden die Bedingungen untersucht, unter denen sich eine Verlustverbesserung erreichen lässt. Durch Trennung der verschiedenen Verlustanteile wird das Verbesserungspotential ausgeleuchtet.


Herstellung Nanoskaliger Pulver

Nanoskalige Pulver unterschiedlicher Phasenzusammensetzung, deren Teilchen einen mittleren Durchmesser in der Größenordnung von etwa 10nm haben, werden in vielen Bereichen moderner Schlüsseltechnologien benötigt wie der Gassensorik, der Katalysatoranwendungen, der Nanostrukturierung und bei der Herstellung von Ferrofluiden oder nanokristalliner Werkstoffe. Als ein universell anwendbares, effektives und leicht zu beherrschendes Verfahren zur Herstellung solcher Pulver hat sich in eigenen Arbeiten die Verdampfung der Reinmaterialien durch hochintensive Laserstrahlung herausgestellt. Es werden die Bedingungen untersucht, unter denen eine Herstellung nanoskaliger Pulver nach dem Laserverdampfungsverfahren möglich ist und wie die mittlere Teilchengröße, die Teilchengrößenverteilung und die Pulverausbeute von den Parametern des Laserprozesses abhängt. Darüber hinaus gibt das Verfahren die Möglichkeit, bestimmte Pulverzusammensetzungen gezielt zu erzeugen durch chemische Reaktion des verdampften Materials mit dem umgebenden Gas. Darüber hinaus wird das Potential der Laserverdampfung für die Herstellung homogener Mischungen nanoskaliger Pulver definierter Phasenzusammensetzung untersucht.

 

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