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Auteur(s)
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François LEPRINCE-RINGUET : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Docteur ès Sciences
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le mot Aimant doit son origine au latin « Adamas » qui signifie fer, diamant. En effet, les premiers aimants connus, déjà du temps des Grecs, étaient à base de fer ; c’était la pierre d’aimant au magnétite, oxyde de fer naturel utilisé comme minerai. Vers le XII e siècle apparaissent en Europe les premiers aimants artificiels en fer, et peu de progrès ont été faits dans ce domaine jusque vers les années 30. Les matériaux utilisés étaient alors des aciers durs martensitiques au chrome, au tungstène ou au cobalt, caractérisés par la traditionnelle forme en U.
Les progès technologiques réalisés au cours des soixante dernières années ont complètement révolutionné les possibilités des aimants permanents. De nouveaux types ont été découverts, synthétisés et industrialisés, avec des performances telles que les applications ont pu se multiplier dans de nombreux domaines, de l’automobile à l’électroacoustique, de l’horlogerie à l’industrie minière, de l’électroménager au jouet, etc. On estime en effet à l’heure actuelle (1995) qu’un logement moderne utilise plus de cinquante aimants allant de la fermeture de la porte du réfrigérateur au rotor du moteur du presse-citron. Il en est de même pour l’automobile et certaines voitures comprennent plusieurs kilogrammes d’aimants pour une centaine de fonctions différentes.
C’est ainsi qu’environ 300 000 t d’aimants permanents sont utilisés dans le monde chaque année, entraînant une concurrence internationale sévère entre les différents constructeurs, de plus en plus obligés de faire appel à l’automatique et à la robotique pour rester compétitifs, en particulier dans le domaine grand public.
Après avoir passé en revue les grandes classes de matériaux pour aimants permanents, leurs propriétés et leurs domaines d’applications, l’article traite chaque type plus particulièrement en mettant l’accent sur ses avantages et ses inconvénients comparés aux autres matériaux. Il aborde également les applications de ces aimants, sans toutefois entrer dans les détails techniques pour lesquels le lecteur se reportera aux articles correspondants dans les différents traités de la collection.
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VERSIONS
- Version courante de mai 2009 par Jean-Marie LE BRETON, Luc LECHEVALLIER, Philippe TENAUD, Antoine MOREL
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Autres matériaux pour aimants permanents4. Alliages à base de fer-nickel-aluminium (alnico)
4.1 Généralités
Ces alliages, connus depuis les années 30, ont marqué un net progrès dans le domaine des aimants permanents à une époque où l’on n’utilisait que les aciers durs martensitiques. Le point de départ fut l’alliage NiAlFe2 qui a vu ses propriétés s’améliorer considérablement grâce à un certain nombre d’ajouts tels que le cobalt et le titane, ainsi que par des traitements thermiques.
Il existe trois familles d’aimants obtenues à partir de ces alliages frittés ou fondus :
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les alliages isotropes ;
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les alliages anisotropes ;
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les alliages à cristallisation dirigée ou colonnaire.
La préparation de ces aimants s’effectue par fusion et coulée pour donner des pièces de grande dureté et relativement fragiles, dont l’usinage se fait par rectification à la meule diamantée ou par électro-érosion.
Le tableau 20 indique quelques propriétés physiques de ces alliages.
HAUT DE PAGE4.2 Alliages isotropes
Ces alliages, préparés par fusion et coulée directe, ne subissent pas de traitement magnétique au cours de leur refroidissement.
La composition de ces alliages peut varier en fonction des ajouts métalliques, en particulier le titane qui améliore la valeur du champ coercitif. La teneur en cobalt relativement faible de ces alliages (12 % en masse) leur donne une température de Curie trop basse pour qu’un traitement thermomagnétique soit efficace. Leur composition et leur propriété figurent dans le tableau 21 et la courbe de désaimantation correspondantes sur la figure 46.
HAUT DE PAGE4.3 Alliages anisotropes (orientés)
L’augmentation à 24 % de la teneur massique en cobalt provoque une élévation de la température de Curie (tableau 20) qui permet de procéder à un traitement thermomagnétique au cours du refroidissement, au-dessous de la température...
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