Structural and Magnetic Properties of the Glass-Forming Alloy Nd60Fe30Al10

Abstract

Strukturelle und thermophysikalische Untersuchungen an mehrkomponentigen, massiven metallischen Gläsern werden seit deren Entdeckung im Jahr 1990 durchgeführt, dabei wurde zunächst besonderer Wert auf die chemische und strukturelle Homogenität der Proben gelegt. Viele Experimente haben aber gezeigt, dass diese mehrkomponentigen eutektischen glasbildenden Legierungen zur Entmischung in der (unterkühlten) Schmelze neigen. Erste Arbeiten an Nd60Fe30Al10 zeigen, dass diese massive glasbildende Legierung hartmagnetisches Verhalten aufweist und dass selbst aus der Schmelze schnell abgekühlte Nd60Fe30Al10 Gläser eher hartmagnetische Eigenschaften mit einer Koerzitivfeldstärke Hc von 59 kA/m bei Raumtemperatur besitzen. In der vorliegenden Arbeit werden die strukturellen und magnetischen Eigenschaften der glasbildenden Legierung Nd60Fe30Al10 systematisch untersucht. Die Tendenz dieser Legierung zur Phasenseparation und zur Bildung eines intrinsischen Komposits ermöglicht es, die strukturellen Charakteristika durch Änderung der bei der Herstellung verwendeten Abkühlrate zu variieren. Mittels verschiedener Präparationsmethoden sind Proben mit Abkühlraten von etwa 10 K/s bis zu 1010 K/s hergestellt worden. Durch hochenergetische Röntgenbeugung, Kleinwinkelneutronenstreuung und hochauflösende Transmissions-Elektronen-Mikroskopie wurden die Struktur und die Morphologie der verschiedenen Proben untersucht, während die magnetischen Eigenschaften durch SQUID- und VSM-Magnetometrie, Mössbauer Spektroskopie und polarisierte Kleinwinkelneutronenstreuung charakterisiert wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass die magnetischen Eigenschaften der Nd60Fe30Al10 Komposite stark von den strukturellen Eigenschaften abhängen. Ihr Zusammenspiel lässt sich gut mit Pinning Effekten der Domänenwände interpretiert werden. Die Temperaturabhängigkeit der Koerzitivfeldstärke kann sehr gut durch das Pinning Modell von Gaunt aus dem Jahr 1983 beschrieben werden. Somit lässt sich das Pinning der ferromagnetischen Phase an der Grenzfläche der in-situ gebildeten paramagnetischen Nanokristalle experimentell nachweisen.