Thèse soutenue

Amélioration des propriétés magnétiques des aimants permanents du type hexaferrite de strontium par la substitution lanthane - cobalt

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Auteur / Autrice : Antoine Morel
Direction : Jacques Teillet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique. Sciences des matériaux
Date : Soutenance en 2003
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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Les hexaferrites, en raison de leur faible coût et de leurs performances magnétiques, sont d'excellents matériaux pour produire des aimants permanents. Leur principale qualité est leur forte anisotropie magnétique uniaxiale. Leurs propriétés magnétiques peuvent être améliorées par substitution, notamment par la substitution lanthane-cobalt, comme le citent différents brevets apparus en 1998. Dans une première partie, nous avons, à l'aide de quatre techniques spectroscopiques (spectrométrie Mössbauer, spectroscopie Raman, résonance magnétique nucléaire et diffraction neutronique), étudié le positionnement de l'ion Co2+ dans la maille M des hexaferrites de composition Sr1-xLaxFe12-xCoxO19 synthétisées selon un procédé céramique classique. Les résultats montrent que l'ion Co2+ se place préférentiellement sur les sites octaédriques 4f2 et 2a. L'effet majeur observé sur les propriétés magnétiques intrinsèques est une forte augmentation du champ d'anisotropie magnétocristalline, mesuré par la méthode SPD (singular point detection), lorsque le taux de substitution augmente. Cet effet s'explique, à l'aide du " modèle de l'ion isolé " par la localisation de l'ion Co2+, lorsqu'il est associé à l'ion lourd La3+, sur les sites octaédriques dits " centraux " de la maille M. En outre, la dépendance en température du champ d'anisotropie magnétocristalline est fortement modifiée. La composition intrinsèquement la plus intéressante est Sr0,6La0,4Fe11,6Co0,4O19. L'étude des propriétés magnétiques des aimants montre une amélioration très significative. L'induction rémanente, la stabilité thermique et surtout le champ coercitif augmentent. En revanche, la rectangularité des courbes de désaimantation se dégrade. La composition optimale en terme de performances magnétiques, différente de l'optimum intrinsèque, est Sr0,8La0,2Fe11,8Co0,2O19. Cette différence s'explique par des effets microstructuraux antagonistes lorsque le taux de substitution devient supérieur à 0,2. En particulier, l'évolution du champ coercitif a été modélisée en tenant compte des évolutions microstructurales et des propriétés magnétiques intrinsèques. Enfin, dans le but de bénéficier pleinement des effets bénéfiques de cette substitution, les aimants ont été optimisés afin de corriger le défaut de rectangularité de leur courbe de désaimantation.