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Gefügebildung und Verdichtungsvorgänge bei weichmagnetischen Ferriten

dc.contributor.advisorFreyhardt, Herbert C. Prof. Dr.de
dc.contributor.authorDreikorn, Jörgde
dc.date.accessioned2006-07-13T15:34:30Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T13:32:52Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:14Zde
dc.date.issued2006-07-13de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B59A-4de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2694
dc.description.abstractWeichmagnetische MnZn- und NiZn-Ferrite haben ein weites Einsatzfeld in der Elektrotechnik. Mit Methoden des mikrostrukturellen Konstruierens können die elektromagnetischen Eigenschaften der Materialien gezielt modifiziert werden.Bei hochpermeablen MnZn-Ferriten der Zusammensetzung Mn0,50ZnO0,44Fe2,06O4 wird durch Zugabe der Additive Bi2O3 und MoO3 während des Sinterprozesses ab Temperaturen von ca. 750°C eine flüssige, intergranulare Phase erzeugt. Bei richtiger Konzentration kommt es aufgrund der sich ändernden Diffusionsmechanismen zu einer Zunahme der mittleren Korngröße und damit verbunden, auch zu einem Anstieg der Anfangspermeabilität µi auf bis zu 17&nbsp000. TEM-Untersuchungen zeigen in den mit Bi2O3 dotierten Proben das Auftreten intergranularer Phasen mit einer Breite von 80-200 nm und zum Teil sehr hohen Gehalten an Kalzium und Silizium. Beide teilweise im Kristallgitter lösbare Additive reichern sich während des Sinterns in der flüssigen Phase an und es kommt n eben der Stimulation des Kornwachstums zu einem Entspannungs- und Reinigungseffekt, der sich günstig auf die magnetischen Eigenschaften der Ferrite auswirkt.Ein weiterer Weg zur Gefügeoptimierung wird mit dem Einsatz der Widerstands-Mikrowellen-Hybridbeheizung beschritten, die zum Erwärmen sowohl auf 2,45 GHz Mikrowellenstrahlung als auch auf konventionelle Kantalheizelemente zurückgreift. Aufheizraten von ca. 25K/min führen bei NiZn-Ferriten Ni0,34Zn0,67Fe1,99O4 zu einem dichten, feinkristallinen Gefüge. Die Verdichtung findet größtenteils im Schwindungsintensivstadium während des Erwärmens statt (schnelle nichtisotherme Verdichtung). Mit den dadurch ermöglichten kurzen Sinterzyklen lassen sich NiZn-Ferrite mit sehr guten Eigenschaften herstellen. Variiert man bei gleichbleibendem Sinterprofil den Anteil der Mikrowellenleistung an der Gesamtleistung so zeigt sich, dass es ein Optimum an Mikrowellenleistung gibt, mit dem sich ein besonders feinkristallines, porenfreies Gefüge mit hoher Dichte (ca. 97% der theoretischen Dichte) sintern lässt. Die so hergestellten Ferrite haben gute magnetische Eigenschaften und insbesondere eine vergleichsweise hohe Permeabilität. Dies weist darauf hin, dass die Mikrostruktur spannungsarm und die von den Korngrenzen ausgehende Störung des Magnetismus gering ist.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleGefügebildung und Verdichtungsvorgänge bei weichmagnetischen Ferritende
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedFormation of Microstructure and Densification Process in Softmagnetic Ferritesde
dc.contributor.refereeFelsch, Wolfgang Prof. Dr.de
dc.date.examination2005-11-08de
dc.subject.dnb530 Physikde
dc.description.abstractengMicrostructural tailoring is used to modify the electromagnetic properties of softmagnetic MnZn and NiZn ferrites, which are broadly used in all types of electronics.High permeability MnZn ferrite with a composition of Mn0.50ZnO0.44Fe2.06O4 is doped with small amounts of Bi2O3 or MoO3,which results in the formation of a liquid intercrystalline phase at temperatures of about 750°C during the sinter process. Depending on composition and amount the liquid phase is able to change diffusion mechanism and accelerate the grain growth resulting in an increase of permeability up to 17&nbsp000. The Bi2O3 doped ferrites are investigated with TEM and show broad (80-200 nm) intergranulare phases enriched with silica and calcium which were normally partially solved in the spinel lattice. Beside the acceleration of grain growth the presence of a liquid phase helps to reduce the amount of crystalline impurities and reduces structural stresses, which has a positive effect on the magnetic properties of the ferrite.A further route for microstructural improvementis microwave-resistor-hybride sintering using 2.45 GHz microwave radiation as well as conventional resistive Kantal heater. Heating rates of about 25K/min were used to sinter NiZn ferrite Ni0.34Zn0.67Fe1.99O4 with dense, fine grained, microstructure. Densification happens during heating up in the intermediate state (rapid nonisothermal densification). As a result NiZn ferrites with improved magnetic properties have been produced using short sintering periods. Tests with constant sinter cycles and variation of the amount of microwave power show that there is an optimum, which leads to a further improved microstructure combining high densities (about 97% of the theoretical density), small grain sizes and a low porosity. The magnetic properties are good; especially the initial permeability is high and it is evident that in this case structural stresses are comparable low and the influence of nonmagnetic distortion near the grain boundaries is weak.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerWeichferritde
dc.subject.gerMagnetismusde
dc.subject.gerGefügede
dc.subject.gerMikrostrukturde
dc.subject.gerWismutoxidde
dc.subject.gerMolybdäntrioxidde
dc.subject.gerSinternde
dc.subject.gerMikrowellede
dc.subject.engsoftferritesde
dc.subject.engmagnetismde
dc.subject.engmicrostructurede
dc.subject.engbismuth oxidede
dc.subject.engmolybdenum tri-oxidede
dc.subject.engsinteringde
dc.subject.engmicrowavede
dc.subject.bk33.75de
dc.subject.bk53.09de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-766-9de
dc.identifier.purlwebdoc-766de
dc.affiliation.instituteFakultät für Physikde
dc.subject.gokfullRVC 860: Elektrische und magnetische Eigenschaften {Physik: Kristalline Festkörper}de
dc.subject.gokfullRVT 240: Elektrische und magnetische Eigenschaften {Physik: Metalle}de
dc.identifier.ppn518150852de


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