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Auteur(s)
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Georges COUDERCHON : Responsable du groupe Alliages magnétiques au Département Recherche et Développement de la société IMPHY S.A. - Chargé de cours à l’Université Claude-Bernard de Lyon I.
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Lire l’articleINTRODUCTION
On peut schématiquement diviser les matériaux magnétiques doux en deux grandes catégories :
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ceux utilisés dans les machines qui transforment l’énergie : ce sont les alliages fer-silicium (FeSi), utilisés principalement dans l’électrotechnique de puissance ;
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ceux utilisés dans le traitement des signaux électriques : ce sont les alliages spéciaux et les ferrites doux ; on les trouve dans des applications très diverses où la puissance mise en jeu est également faible : microélectrotechnique, électronique, sécurité, communications... ; les alliages fer-nickel (FeNi) constituent le prototype de ces matériaux aux propriétés magnétiques très variées ; les alliages fer-cobalt (FeCo) ne sont jamais utilisés dans les grosses machines en raison de leur prix, mais se classent également dans cette catégorie.
L’importance économique des FeNi et FeCo à usages spéciaux est plus grande que leur tonnage (production mondiale 12 000 t /an) ne le laisse croire. Ils représentent environ 4 % en chiffre d’affaires (CA) du marché des produits magnétiques qui est dominé par les matériaux pour l’enregistrement magnétique (environ 50 % du CA), les FeSi (environ 30 %) et, dans une moindre mesure, les aimants (environ 10 %).
Le domaine d’application principal des FeNi et FeCo se situe entre les FeSi classiques et les ferrites dont ils surpassent largement les caractéristiques magnétiques aux fréquences moyennes (f < 50 kHz). Toutefois, leur prix, dû pour une grande part aux éléments qui les constituent (nickel, cobalt, molybdène...), ne leur permet qu’exceptionnellement d’accéder aux applications de masse.
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Alliages FeCo magnétiquement doux6. Alliages à cycles d’hystérésis spéciaux
Certains FeNi sont susceptibles, d’une part, de développer des textures très marquées, d’autre part, de voir leurs constantes d’anisotropie magnétocristalline ou induite varier dans une large gamme. Ces deux phénomènes ont été exploités pour développer des alliages à cycles d’hystérésis de formes spéciales très utiles pour les composants inductifs employés dans l’électronique de puissance. Il y a principalement deux formes extrêmes de cycles : rectangulaire ou couché (figure 25).
6.1 Alliages à cycle d’hystérésis rectangulaire
Les alliages FeNi ne sont pas les seuls alliages à donner des cycles d’hystérésis rectangulaires (figure 25, courbe I), comme le montre le tableau 6. Cependant, ils présentent souvent des avantages complémentaires (perméabilité alternative élevée, pertes réduites, etc.) qui ont assuré le succès d’au moins deux nuances.
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La plus importante, l’alliage Fe50-Ni50 en texture cubique (Rectimphy), est obtenue par des laminages très sévères de l’alliage suivis d’un recuit vers 1 000 oC qui développe, par cristallisation primaire, une texture cubique (100) [001] avec une direction [001] de facile aimantation (K1 > 0) dans la direction de laminage.
La plupart des alliages FeNi au voisinage de 50 % de nickel recristallisent en texture cubique. Cependant, l’obtention d’une texture unique (absence de recristallisation secondaire) et donc d’une excellente rectangularité des cycles impose de stabiliser la cristallisation primaire par des impuretés convenablement dispersées dans le métal.
Ce matériau se commercialise sous forme de tores bobinés à partir de bandes minces (0,07 mm) ou, éventuellement, de profils spéciaux, et s’utilise essentiellement dans les amplificateurs magnétiques qui mettent à profit les valeurs exceptionnelles de son rapport Br /Bm .
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Quand on cherche une miniaturisation plus poussée du circuit magnétique, une seconde catégorie d’alliages FeNi à cycle rectangulaire (Pulsimphy) a été développée par un traitement particulier des alliages Fe15-Ni80-Mo5. Ces matériaux, après recuit à...
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