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Magnetischer Werkstoff

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In Atomen bewegen sich Elektronen als Ladungen um den Kern und erzeugen als Kreisströme Magnetfelder mit geschlossenen Kraftlinien und mit Nord- und Südpolen. Die Atome sind deshalb magnetische Dipole – es sei denn, die Magnetfelder kompensieren sich im Atom selbst. Dazu kommt, dass jedes Elektron für sich ein kleiner Kreisel ist, bei dem Ladung um die eigene Achse rotiert und einen magnetischen Dipol erzeugt. I. Allg. sind die so gebildeten atomaren Magnete infolge der Wärmebewegung ungeordnet und der Körper erscheint nach außen hin unmagnetisch. Wenn man den Körper nun in ein starkes Magnetfeld bringt, kann folgendes eintreten:

Paramagnetische Stoffe: Die magnetischen Dipole ordnen sich nur sehr wenig. In einer Spule verstärken diese Stoffe durch ihre minimal ausgerichteten Elementarmagnete die magnetische Induktion des Feldes nur wenig. Die relative Permeabilität µR ist kaum größer als 1. Beispiele: Aluminium: 1,00002, Luft: 1,00000037, austenitische Edelstahllegierungen: 1,02–1,08.

Diamagnetische Stoffe: Wenn sich die magnetischen Momente im Einzelatom selbst kompensiert haben, dürfte der Körper im Magnetfeld keine Wirkung zeigen. Offensichtlich bilden sich aber trotzdem leichte Nord- und Südpole aus. Die Stoffe verhalten sich entgegengesetzt zu den paramagnetischen und schwächen das Magnetfeld. Die relative Permeabilität ist kleiner als 1. Beispiele: Wasser: 0,999991, Kupfer: 0,999990.

Ferromagnetische Stoffe: Die drehbaren magnetischen Dipole aller Atome werden parallelgestellt. Der Körper ist magnetisch „gesättigt”. Die relative Permeabilität ist hoch und die Verstärkung des magnetischen Feldes entsprechend deutlich. Beispiele: Stahl: 4.000, Transformatorenblech: 8.000, Mumetall: 100.000, ferritische Edelstahllegierungen (Ferrit) 800–1.200.

Ferritische Edelstahllegierungen in kubisch-raumzentrierter Kristallform zeigen also typische ferromagnetische Eigenschaften, wohingegen austenitische Edelstahllegierungen mit kubisch-flächenzentrierten Gitterstrukturen praktisch unmagnetisch reagieren (paramagnetisch).

Die magnetische bzw. magnetisierbare Wirkung von Ferriten erklärt sich dabei aus dem Gitteraufbau (Metallgitter), indem sich die drehbaren magnetischen Dipole aller Atome gleichstellen können. Dies ist bei austenitischen Legierungen nicht annähernd in vergleichbarem Umfang möglich.

Diese Eigenschaften von ferritischen Strukturen werden bei der magnetinduktiven Messung von Deltaferritanteilen (Deltaferrit) in paramagnetischen Austeniten (z. B. Schweißnaht) mittels Ferritoskop (Deltaferritmessung) ausgenutzt.

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie

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