Optimisation, analyse et modélisation de la coercitivité dans les matériaux nanocomposites R2MT14B/Fe3B pour aimants permanents

• Auteur / Autrice : Stéphane David
• Direction : Dominique Givord
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Etat condense

Structure electronique. Proprietes electriques. Magnetiques et optiques

Aimant permanent

Nanocomposite

Aimantation

Force coercitive

Microstructure

Dichroisme circulaire magnetique

Hysteresis magnetique

Inversion aimantation

Micromagnetisme

Alliage base fer

Etude experimentale

Résumé

Les systemes magnetiques nanocomposites offrent une alternative prometteuse dans la quete de materiaux pour aimants permanents a forte remanence. Ces systemes sont formes d'un melange de nanocristallites d'une phase magnetique dure (r 2mt 1 4b), en association avec une phase plus douce (fe 3b majoritaire) ; les cristallites des diverses phases sont couples par l'echange. Le present travail s'inscrit dans une collaboration europeenne, dont l'objectif federateur etait d'ameliorer la coercitivite des nanocomposites, pour les viabiliser sur le marche des aimants permanents a cout modere. Notre contribution comprend deux aspect principaux : (i) l'optimisation de la coercitivite a partir d'une composition de reference, en etudiant l'influence d'un eventail de substitutifs, d'additifs et de parametres d'elaboration, sur la microstructure et les proprietes magnetiques ; (ii) l'etude des processus d'aimantation, afin de mieux comprendre la relation entre nanostructure et mecanismes de coercitivite. Les echantillons ont ete prepares par trempe rapide, suivie d'un traitement thermique de devitrification, afin de controler la nanostructure et optimiser les proprietes magnetiques. Nous avons observe une relation directe entre les traits structuraux et les proprietes magnetiques : les meilleurs echantillons presentent une nanostructure fine (10-30nm) et tres homogene. L'application de traitements thermiques ultra-rapides et/ou l'utilisation de faibles quantites d'additifs adaptes, tels que cunb ou si, promeut les caracteristiques structurales recherchees. Nous avons applique les procedures classiques d'analyse de la coercitivite dans les aimants permanents. En complement, nous avons realise des experiences de dichroisme magnetique des rayons x (xmcd). La selectivite en element chimique de cette approche nous a permis d'extraire du cycle d'aimantation total les cycles d'hysteresis specifiques de chacune des phases. A la difference du comportement des aimants classiques, le renversement d'aimantation dans les nanocomposites comprend schematiquement deux etapes : le renversement debute reversiblement a bas champs dans la phase douce ; il est suivi par celui de la phase dure en champ plus fort, dont le basculement irreversible entraine le renversement complet du systeme. Les processus d'aimantation ont ete analyses et modelises, sur la base des resultats procures par ces approches experimentales complementaires.