Matériaux de type LaFe13-xSix à fort pouvoir magnétocalorique : synthèse et optimisation de composés massifs et hypertrempés, caractérisations fondamentales

LaFe13-xSix magnetocaloric compounds : synthesis and optimization of bulk and super cooled materials, fundamental properties

• Auteur / Autrice : Mariana Roşca
• Direction : Daniel Fruchart, Salvatore Miraglia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Néel (Grenoble, Isère, France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Eric Beaugnon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vitalij K. Pecharsky, Thierry Waeckerlé, Christian Muller
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Malaman, Bazil-Corneliu Cizmas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effet magnétocalorique

Composés intermétalliques

Neutrons -- Diffraction

Mots clés libres

Réfrigération magnétique

Effet magnétocalorique

Synthèse de composés intermétalliques

LaFe13-xSix

Insertion des éléments interstitiels

Diffraction des neutrons

Magnetic refrigeration

Magnetocaloric effect

Intermetallic compounds

LaFe13-xSix

Interstitial elements

Neutron diffraction

Résumé

La réfrigération magnétique à température ambiante, une alternative à la réfrigération classique, nécessite des matériaux magnétocaloriques performants. L'effet magnétocalorique se traduit par une variation d'entropie et une variation de température du matériau lorsqu'il est soumis à un champ magnétique. Les composées de type LaFe13-xSix présentent des atouts intéressants. Nous avons tout d'abord exploré cette famille de composé. Par substitutions chimiques et par insertion d'éléments interstitiels, nous avons étudié plusieurs compositions dont celles de type LaFe13-x-yCoySix et les hydrures LaFe13-xSixHy qui se sont révélées être les plus prometteuses. Les caractérisations structurales, microstructurales, thermiques et magnétiques entreprises nous ont guidés dans l'optimisation des méthodes d'élaboration : fusion à arc ou induction, des traitements thermiques, du contrôle de la stœchiométrie, etc. Dans un second temps nous avons développé la mise au point de ces matériaux à plus grande échelle en collaboration avec des partenaires industriels.

Magnetic refrigeration at room temperature, an alternative to conventional refrigeration, requires efficient magnetocaloric materials. The magnetocaloric effect is reflected by an entropy variation or a temperature variation of the material undergoes a magnetic field. The LaFe13-xSix type compounds present interesting advantages. First step consisted in investigating this system. Through chemical substitutions and interstitial elements insertion, we studied several compositions, including those of LaFe13-x-yCoySix type and hydrides LaFe13-xSixHy which proved to be the most promising ones. The structural, microstructural, thermal and magnetic characterization have led us in the optimization of the elaboration method, arc melting or induction melting, heat treatment, stoichiometry control, and so on. In a second step we set up the synthesis of these materials at a larger commercial scale with our industrial partners.