Nouveaux aimants nanocomposites à base d'intermetallique de terre rare

New magnetic nanocomposites based rare earth intermetallic

• Auteur / Autrice : Riadh Bez
• Direction : Lotfi Bessais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Matériaux
• Date : Soutenance le 18/12/2015
• Etablissement(s) : Paris Est en cotutelle avec Université de Tunis. Faculté des sciences de Tunis
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est (Thiais, Val-de-Marne)
• Jury : Président / Présidente : Samia Charfi-Kaddour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lotfi Bessais, Najeh Thabet-Mliki, Alain Michalowicz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdessalem Hadj Amara, Abdelkarim Ouerghi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie EXAFS

Microscopie électronique en transmission

Rayons X -- Diffraction

Matériaux hybrides

Mots clés libres

Terre rare

Intermetallique

Proprieté magnetique

Rare earth

Intermetallic

Magnetic properties

Résumé

Ce travail s’inscrit dans le cadre général de la recherche de nouveaux matériaux nanocomposites durs/doux dont le domaine d’application concerne les aimants permanents performants. Ces nanocomposites présentent des propriétés magnétiques intéressantes grâce à leur forte rémanence combinée à une grande coercivité. Ceci permet d’augmenter considérablement l’énergie spécifique de l’aimant. Dans ce contexte, nous avons élaboré et étudié de nouveaux nanocomposites à base de phases dures hors équilibre Sm(Fe,Si)9C et Sm(Fe,Ga)9C et des phases douces _-Fe et FeCo. Pour les nanocomposites intrinsèques, SmFeSiC /_-FeFe, la formation de la phase douce est contrôléeà partir des conditions d’élaboration de la phase dure en agissant sur l’excès de samarium. La microscopie électronique à transmission montre des nanograins de forme pseudo-sphérique et de diamètre moyen de l’ordre de 20 nm. La valeur maximale du produit d’énergie spécifique (BH) max est obtenue pour l’échantillon avec environ 15% de _-Fe, elle est égale à 11.7 MGOe (93.6kJ/m3). Pour les nanocomposites extrinsèques, les phases dures (Sm-Fe-Si-C) et douces (FeCo) ont été élaborées séparément puis mélangées dans des conditions appropriées. Un record d’aimantation à saturation de 235 emu/g a été enregistré pour la composition Fe55Co45 élaboré par la méthode polyol. Les nanocomposites SmFeSiC /FeCo et SmFeGaC/FeCo, ont révélé une amélioration de l’aimantation avec le taux de la phase douce mais avec une diminution du champ coercitif. L’énergie spécifique atteint des valeurs maximales de l’ordre de 13.5 MGOe (108 m3) et 12.4 MGOe(99.2 kJ/m3), pour les échantillons SmFeGaC/20%FeCo et SmFeSiC/10%FeCo, respectivement. D’autre part, nous avons étudié la structure locale des alliages Pr2(Co,Fe)7, un autre cas de phase dure, par spectroscopie EXAFS et nous avons montré que le site préférentiel du Fe dans ces composés est le site 12k

This work focuses on the synthesis and the study of new hard / soft nanocomposites. These nanocomposites exhibit interesting magnetic properties thanks to their high remanence combined with a high coercivity Hc. This allows a huge increase of the specific energy of the magnet. In this context, we have developed and studied new nanocomposites based on the out of equilibrium hard phases Sm (Fe, Si) 9C and Sm (Fe, Ga) 9C and soft phases _-Fe and FeCo. For the intrinsic nanocomposites SmFeSiC /_-Fe, we have shown by transmission electron microscopy, an average grain size of about 20 nm for the studied samples. The maximum value of (BH) max is obtained for the nanocomposite with about 15 % of _-Fe, it is equal to 11.7 MGOe (93.6 kJ/m3). For the extrinsic nanocomposites SmFeSiC/FeCo et SmFeGaC/FeCo, we have shown that the energy product (BH) max reaches a maximum and then decreases with increasing the rate of FeCo. The maximum values obtained are about 13.5 MGOe (108 kJ/m3) and 12.4 MGOe (99.2 kJ/m3) for SmFeGaC / 20% FeCo and SmFeSiC/ 10% FeCo samples, respectively. Finally, we have investigated the local structure of Pr2 (Co,Fe) 7 alloys by EXAFS spectroscopy and we have shown that the preferential site Fe in these compounds is the 12k site