Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Pierre HARTEMANN : Docteur ès Sciences - Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité - Chargé de missions au Laboratoire Central de Recherches Thomson-CSF
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Le physicien anglais Joule découvrit en 1842 qu’un barreau de fer soumis à un champ magnétique longitudinal s’allongeait suivant ce champ, en même temps qu’il se contractait transversalement, comme sous l’effet d’une traction mécanique. Il donna à ce phénomène le nom de magnétostriction. Depuis lors, d’autres effets mécaniques du champ magnétique ont été mis en évidence. Soumis à un champ magnétique, des échantillons de certaines substances subissent non seulement des dilatations ou des contractions, mais encore des flexions, des torsions, des modifications de densité, voire des variations de leur module d’Young. À la suite de Joule, on a continué à classer tous ces phénomènes magnétoélastiques sous le vocable de magnétostriction.
La magnétostriction se présente, au sens le plus général du terme, comme l’ensemble des relations liant les propriétés mécaniques d’un corps à ses propriétés magnétiques.
Les compositions chimiques des matériaux sont notées dans cet article selon les règles suivantes généralement utilisées :
-
pour les alliages métalliques et les matériaux amorphes, le nombre suivant le symbole chimique indique le pourcentage de cet atome ou groupe d’atomes contenu dans un volume donné. Pour un matériau, la somme des différents nombres est égale à 100 ;
-
pour les autres matériaux, homogènes, structurés à l’échelle atomique, le nombre en indice suivant le symbole chimique correspond au nombre d’atomes considérés participant à la molécule.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 1980 par Gérard VOLLUET, Pierre HARTEMANN
- Version archivée 2 de févr. 1986 par Gérard VOLLUET, Pierre HARTEMANN
- Version archivée 3 de juin 1992 par Pierre HARTEMANN
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Matériaux magnétostrictifs2. Introduction au ferromagnétisme
2.1 Domaines magnétiques
Pour expliquer la facilité avec laquelle un matériau ferromagnétique peut être aimanté, Weiss postula en 1907 l’existence d’un champ moléculaire. C’est un champ interne qui oriente spontanément les moments magnétiques de spin [ce champ est estimé à 16 x 105 kA/m dans le fer]. Cette hypothèse ne fut justifiée qu’en 1928 par le calcul du terme d’échange formulé par la théorie quantique.
On peut alors définir une aimantation spontanée
, qui est la somme des moments magnétiques de spin du matériau par unité de volume lorsque la température est inférieure à la température de Curie TC.
Cependant, en l’absence de champ magnétique extérieur, un bloc de matériau ferromagnétique présente généralement une aimantation faible ou nulle malgré le fort champ moléculaire. Cela a conduit Weiss à formuler l’hypothèse de la subdivision du matériau en une multitude de domaines élémentaires. Deux domaines adjacents sont aimantés à saturation (aimantation
) suivant des directions antiparallèles et sont séparés par une paroi. Les lignes de flux associées à cette organisation peuvent parfois se refermer à l’intérieur du corps ferromagnétique à travers des domaines de fermeture où l’aimantation est parallèle à la surface. Cette organisation diminue fortement l’énergie magnétostatique du matériau.
Dans un monocristal, l’orientation de l’aimantation à l’intérieur d’un domaine n’est pas quelconque. Il existe en effet des directions d’aimantation privilégiées qui sont imposées par la géométrie du réseau cristallin. L’aimantation se positionne naturellement suivant des directions dites de facile aimantation. Ces directions sont celles suivant lesquelles le champ magnétique à appliquer pour aimanter le monocristal à saturation, est le plus faible. Le terme d’énergie d’anisotropie magnétocristalline qui contrôle ce phénomène trouve son origine...
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Introduction au ferromagnétisme
BIBLIOGRAPHIE
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(2) - CLAEYSSEN (F.), LHERMET (N.), LE LETTY (R.), BOUCHILLOUX (P.) - * - Actuators, transductors and motors based on giant magnetostrictive materials (Actionneurs, trans-ducteurs et moteurs basés sur des matériaux à magnétostriction géante). J. of Alloys and Compounds (Suisse). Vol. 258, n 1-2, 1997, p. 61-73.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Références complémentaires
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BOZORTH (R.M.) - Ferromagnetism - (Ferromagnétisme), 1968 p. 595-712 Van Nostrand.
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DAVIS (C.M.) - Properties of conventional magnetostrictive materials for use in underwater transducers - (Caractéristiques des matériaux magnétostrictifs...
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