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 :
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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 ;
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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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Principaux phénomènes de magnétostriction5. Conclusion
La magnétostriction doit être prise en compte pour décrire le comportement des matériaux magnétiques en particulier pour les alliages à très faible coefficient de dilatation thermique comme l’Invar ou l’Elinvar. Ce phénomène physique intervient plus ou moins directement dans le fonctionnement de nombreux dispositifs magnétiques. Parfois sa présence est un inconvénient et son annulation est recherchée.
Après avoir été beaucoup utilisés pour la réalisation de transducteurs d’ultrasons, d’hydrophones, de lignes à retard et filtres, les métaux et alliages métalliques magnétostrictifs sont maintenant remplacés, dans ces applications, par des céramiques piézoélectriques.
D’autres possibilités sont offertes à la magnétostriction car des nouveaux matériaux de deux types ont été élaborés. Les composés de terres rares - fer orientés ont des coefficients de couplage magnétomécanique comparables aux coefficients de couplage électromécanique des céramiques piézoélectriques titanates-zirconates de plomb et la densité maximale de puissance acoustique émise sans détérioration par un transducteur basse fréquence à base de Terfenol-D est supérieure à la valeur limite obtenue avec un transducteur en céramique piézoélectrique. Ce matériau peut être aussi utilisé avantageusement dans des actionneurs. Cependant le coût actuel du Terfenol-D est élevé ce qui limite les possibilités effectives d’applications. Les matériaux amorphes recuits sous champ magnétique ont des coefficients de couplage magnétomécanique très proches de 1. Cette caractéristique très exceptionnelle est relativement difficile à exploiter car ces matériaux se présentent sous la forme de ruban d’épaisseur très faible (typiquement 25 µm) ou de fils. La mise en évidence récente de l’effet de magnéto-impédance géante dans des fils, rubans ou couches ouvre de nouvelles perspectives d’applications. Finalement de nombreux démonstrateurs de capteurs à base de matériaux amorphes ont été réalisés en laboratoires. Ils pourraient avoir des applications dans les domaines de la robotique et de l’automobile. De plus, des éléments magnétostrictifs peuvent participer à la constitution de matériaux « intelligents » qui intègrent les fonctions...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DU TREMOLET DE LACHEISSERIE (E.) - * - Magnetostriction. Theory and applications of magnetoelasticity (Magnétostriction. Théorie et applications de la magnétoélasticité). - Édit. CRC Presss Inc., 1993.
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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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(3) - BUCHOLTZ (F.), YUREK (A.M.), KOO (K.P.), DANDRIDGE (A.) - Low frequency, submicrogauss fibre-optic magnetometer - (Magnétomètre basse fréquence à fibre optique à minimum détectable inférieur au microgauss). Electronics Lett. (GB). Vol. 23, n 19, sept. 1987, p. 985-7.
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(4) - POKORNY (J.), KRAUS (L.) - * - GMI effect in amorphous wires with creep-induced magnetic anisotropy (Effet GMI dans les fils amorphes avec une anisotropie magnétique induite par fluage). Sensors and Actuators A, Physical (Suisse). Vol. A59, n 1-3, 1997, p. 65-69.
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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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BURGT (C.M. Van der) - Aperçu sur les ferrites piézomagnétiques et leurs applications dans les filtres de bande mécaniques et les générateurs d’ultrasons de grande puissance. - Onde Électrique (F) XL, n 402, sept. 1960, p. 573-85.
CHIKAZUMI (S.) - Physics of magnetism - (Physique du magnétisme). 1964, p. 161-85, Robert E. Krieger.
CLARK (A.E.) - Magnetostrictive rare earth-Fe2 compounds - (Composés magnétostrictifs de terres rares Fe2). Dans : Ferromagnetic materials. Édit. E.P. Wohlfarth. Vol. 1, 1980, p. 531-89, North-Holland.
DAVIS (C.M.) - Properties of conventional magnetostrictive materials for use in underwater transducers - (Caractéristiques des matériaux magnétostrictifs...
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