Elektron backscatter diffraktion giver mikrostruktur indsigt

Højeffektive elmotorer med skræddersyede hastighedsmomenter, bestemt af deres magnetiske komponenter, er afgørende for bæredygtig, succesfulde koncept med elektrisk bilkørsel. Blød magnetisk kerneteknik spiller en nøglerolle i disse motorer, hvor de vigtigste bløde magnetiske materialer, der bruges i dag, er elektriske stål. Men for applikationer med højere frekvens, bløde magnetiske kompositter (SMC'er) er også lovende kandidater.

Hver af de forskellige faser af motorbyggeri, såsom rullende, stansning, laserskæring, eller glødning, påvirker materialets mikrostruktur og kan føre til magnetiske tab. At forstå detaljerne i mikrostrukturen er altafgørende for at opnå højere effektivitet for elektriske motorer. På grund af den høje rotationshastighed for trækkraftdrev, mere end 5 procent af den producerede elektriske energi går tabt som varme.

I et papir offentliggjort i denne uge i tidsskriftet AIP forskud , forskere ved universitetet i Aalen i Tyskland skabte en avanceret karakteriseringsmetode til nøje at undersøge mikroskala strukturelle egenskaber og ændringer under fremstillingsprocesser ved hjælp af elektronbackscatter diffraktion (EBSD).

"Når du har deformationer fra bearbejdning, det er en stor hjælp til at synliggøre deformationerne, "forfatter og professor i fysik i magnetiske materialer ved Aalen Universitet sagde Dagmar Goll." For at få en dybere indsigt i materialets struktur, elektron backscatter diffraktion er virkelig nyttig. For eksempel, kornstørrelse og form, tekstur og grad af elastiske stammer og plastiske deformationer kan bestemmes. "

Forfatterne sammenlignede virkningerne af forskellige bearbejdningstyper på mikrostrukturen af ​​elektrisk stål. Under bearbejdningen, materialets forkant er beskadiget, ændring af den krystallografiske struktur. "Vi vurderede fejlorienteringen af ​​korn i materialet. Så i tilfælde af forkant, vi vurderede inhomogene områder med plastiske deformationer, "Goll sagde. Selvom disse egenskaber er mikroskopiske, den kumulative effekt i materialets struktur bidrager til et tab af effektivitet i det endelige produkt.

"For pulvermetallurgiske bløde magnetiske kompositter, som tillader en større grad af frihed i design og konstruktion af elektriske motorer, vi vurderede omkrystalliseringsprocessen under fremstilling som en funktion af komprimeringstryk, udglødningsparametre og pulverpartikelstørrelse, "sagde forfatteren David Schuller.

"Vi forbedrer forholdet mellem partikelstørrelse og kornstørrelsesfordeling af materialet, "sagde han." Afhængig af glødningstemperaturen, vi kan kontrollere kornvækst og omkrystallisering for at skræddersy de magnetiske egenskaber og minimere de magnetiske tab. "

Metoden udviklet af Schuller og kolleger giver et nyt værktøj til præcis at se, hvordan, hvor og i hvilket omfang den krystallinske struktur forstyrres i bearbejdningsprocesser og kan genvindes under glødning. Deres resultater viser, at EBSD er en kraftfuld og alsidig karakteriseringsteknik til undersøgelse og skræddersyning af bløde magnetiske materialer.