Synthèse et caractérisation de poudres magnétiques pour aimants nanocomposites

Synthesis and characterization of magnetic powers for nanocomposite magnets

• Auteur / Autrice : Kalthoum Nakouri
• Direction : Jean-Marie Le Breton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 16/12/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de physique des matériaux (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1996-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marie Le Breton, Lotfi Bessais, Souad Ammar, Yohann Bréard, Nirina Randrianantoandro, Virginie Nachbaur
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lotfi Bessais, Souad Ammar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux hybrides

Sol-gel, Procédé

Nanoparticules magnétiques

Matériaux magnétiques

Aimants permanents

Mots clés libres

Aimants permanents

Nanomatériaux magnétiques

Méthode polyol

Procédé sol-gel

Fe65Co35

SrFe12O19

Couplage d'échange

Permanent magnets

Magnetic nanomaterials

Polyol method

Sol-gel process

Fe65Co35

SrFe12O19

Exchange coupling

Résumé

La réalisation d’aimants permanents nanocomposites constitués d’un mélange d’une phase magnétique dure, de coercitivité élevée, et d’une phase magnétique douce, d’aimantation élevée, est une des possibilités d’obtenir de nouveaux matériaux pour aimants permanents sans terres rares. Dans ce travail, le choix s’est porté sur la phase Fe65Co35 comme phase douce et sur la phase SrFe12O19 comme phase dure. Des poudres nanométriques ont été synthétisées par voie chimique, en adaptant des procédés existants. Des nanoparticules Fe65Co35 d’une taille d’environ 10 nm ont été synthétisées par la méthode polyol, en présence de RuCl3 comme agent nucléant. La synthèse de nanoparticules SrFe12O19 a été effectuée par une méthode dite «sol-gel modifiée» mise au point dans le cadre de ce travail. Cette méthode, qui consiste en une calcination dans une matrice de NaCl, a permis d’obtenir des nanoparticules monodomaines bien dispersées et possédant des propriétés magnétiques supérieures à celles obtenues par voie sol-gel classique. L’assemblage des phases dure et douce a été effectué par méthode «in-situ», pour laquelle des nanoparticules de SrFe12O19 sont introduites dans le milieu réactionnel lors de la synthèse des nanoparticules de Fe65Co35. Un couplage d’échange magnétique a été obtenu pour les nanocomposites avec des teneurs de 5% et 10% de phase Fe65Co35.

The synthesis of nanocomposite permanent magnets composed of a mixture of a hard magnetic phase, with high coercivity, and of a soft magnetic phase, with high magnetization, is one of the possible paths to obtain new rare earth free permanent magnets materials. In this work, the Fe65Co35 phase has been chosen as the soft phase and the SrFe12O19 phase has been chosen as the hard phase. Nanometric powders have been chemically synthesized, adapting existing processes. Fe65Co35 nanoparticles about 10 nm in size were synthesized by the polyol method, in the presence of RuCl3 as nucleating agent. The synthesis of SrFe12O19 nanoparticles was carried out by a so-called “modified sol-gel” method developed in this work. This method, which consists of calcination in a NaCl matrix, allows obtaining monodomain nanoparticles that are well dispersed and have magnetic properties superior to those obtained by the conventional sol-gel route. The assembly of hard and soft phases was carried out by a so-called "in-situ" method, for which SrFe12O19 nanoparticles are introduced into the reaction medium during the synthesis of the Fe65Co35 nanoparticles. Magnetic exchange coupling was obtained for nanocomposites with 5% and 10% Fe65Co35 phase contents.