Magnetische Werkstoffe

Magnetische Werkstoffe, Sammelbezeichnung für ferromagnetische Werkstoffe (siehe Werkstoffkunde und -technik), die dauerhaft magnetisiert werden können (siehe Magnetismus).

Die Magnetisierung M eines Stoffes hängt bei ferromagnetischen Substanzen (außer von der Vorbehandlung; siehe unten) von der äußeren Magnetfeldstärke H ab. In diesem Fall ist die Magnetisierung proportional zur Magnetfeldstärke: M = c H. Darin ist c die magnetische Suszeptibilität. Die Magnetisierung ist um so höher, je weitergehender die magnetischen Momente der submikroskopisch kleinen Weiss’schen Bezirke im Kristall ausgerichtet sind.

Die ferromagnetische Suszeptibilität verschwindet praktisch, wenn die Substanz über eine bestimmte Temperatur, die Curie-Temperatur, erhitzt wird. (Sie ist benannt nach Pierre Curie, der diese Gesetzmäßigkeit entdeckte.) Beispielsweise hat Eisen eine Curie-Temperatur von etwa 770 °C. Oberhalb der Curie-Temperatur liegt nur Paramagnetismus vor. Dagegen steigt beim Abkühlen eines Ferromagnetikums dessen Suszeptibilität stetig an.

Wurde ein ferromagnetisches Material magnetisiert und dann das Magnetfeld entfernt, so behält das Material eine Restmagnetisierung, die so genannte Remanenz. Sie kann nur durch ein entsprechend starkes entgegengesetztes Magnetfeld, das Koerzitivmagnetfeld, beseitigt werden (oder auch durch Erhitzen über die Curie-Temperatur).

Man unterscheidet nach der Remanenz in weichmagnetische (unter zehn Ampere pro Meter) und hartmagnetische Werkstoffe (meist über 1 000 Ampere pro Meter).

Weichmagnetische Werkstoffe sind vor allem Weicheisen sowie Legierungen von Eisen mit Aluminium (16 Prozent), Cobalt oder Nickel (je 50 Prozent), ferner Permalloy (Eisen mit 80 Prozent Nickel und Zusätzen von Chrom, Kupfer und Molybdän). Sie werden hauptsächlich für die Kerne von Transformatoren und Elektromagneten verwendet (siehe Elektrotechnik). Legierungen mit Cobalt haben hohe Curie-Temperaturen, was bei manchen Anwendungen vorteilhaft ist.

Zu den hartmagnetischen Werkstoffen zählen Magnetstahl (Eisen mit Kohlenstoff, Chrom und Cobalt), Vicalloy (Eisen mit Vanadium und Cobalt) oder Alnico (Eisen mit Aluminium, Nickel und Cobalt), außerdem Platin-Cobalt-Legierungen und Barium-Ferrite. Die Anwendung dieser Werkstoffe umfasst vor allem Dauermagnete und Bauteile für Magnetspeicher.

Das so genannte Mumetall (Eisen mit 75 Prozent Nickel und jeweils einigen Prozent Molybdän, Kupfer und Chrom) eignet sich wegen seiner sehr geringen Koerzitivfeldstärke besonders für magnetische Abschirmungen.

Neuere Anwendungen magnetischer Werkstoffe finden sich in der EDV (elektronische Datenverarbeitung), beispielsweise bei Magnetbändern, Magnetplatten, aber auch Magnetblasenspeichern. Für diese setzt man bestimmte Gadolinium-Gallium-Verbindungen ein.