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RÉSUMÉ
Cet article étudie les grandes classes de matériaux pour aimants permanents et leurs propriétés. Ces familles sont les alnicos (alliages isotropes, anisotropes, à cristallisation dirigée et frittés), les ferrites (comprenant les ferrites durs et les ferrites liés), les samarium-cobalt et les néodyme-fer-bore. Ces matériaux, s’ils sont les plus courants, ont pourtant comme défaut majeur d'être fragiles, durs et cassants. Les matériaux pour aimants permanents suivants ont, eux, des applications plus restreintes mêmes s’ils ont l’avantage d’être facilement usinables, laminables ou tréfilables. Sont présentés les alliages ductiles, les alliages manganèse-aluminium-carbone, les aciers durs martensitiques, et les aimants à base de micropoudres.
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This article studies the major classes of materials for permanent magnets and their properties. These families are the alnicos (isotropic, anisotropic, with directed crystallization and sintered alloys), ferrites (including hard ferrites and soft ferrites), the samarium-cobalt and the neodymium iron boron. Although these materials are the most common, they are nonetheless fragile, hard and brittle. The following materials for permanent magnets have, on their part, more limited applications although they present the advantage of being easily machined, laminated or wiredrawn. This article presents the ductile alloys, manganese-aluminum-carbon alloys, hard martensitic steels and micropowder magnets.
Auteur(s)
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Jean-Marie LE BRETON : Docteur en Physique - Professeur à l'Université de Rouen - Groupe de Physique des matériaux, UMR CNRS 6634, Université de Rouen, Faculté des sciences et techniques
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Luc LECHEVALLIER : Docteur en Physique - Maître de Conférences à l'IUP génie électrique de l'Université de Cergy-Pontoise - Groupe de Physique des matériaux, UMR CNRS 6634, Université de Rouen, Faculté des sciences et techniques
-
Philippe TENAUD : Ingénieur - Docteur en Physique - Gérant 3MaS (Magnets, Magnetism, Material & Services), La Combe de Lancey
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Antoine MOREL : Ingénieur - Docteur en Physique - Responsable Méthodes/Procédés, STEELMAG, Saint-Pierre d'Allevard -
INTRODUCTION
Les aimants permanents sont des matériaux magnétiques « durs », c'est-à-dire des matériaux qui, une fois aimantés, conservent à la température d'utilisation leur aimantation. Leurs propriétés magnétiques sont déterminées tout d'abord par les propriétés intrinsèques des composés qui les constituent. Elles dépendent aussi fortement de la microstructure du matériau obtenu, liée au procédé de fabrication.
Quatre familles de matériaux pour aimants permanents conduisent à l'essentiel des applications sur le marché. Ce sont les alnicos, les ferrites durs, les samarium-cobalt et les néodyme-fer-bore. D'autres matériaux existent, mais leurs applications sont très restreintes. Ce sont les alliages ductiles, les alliages manganèse-aluminium-carbone, les aciers durs martensitiques, ou les aimants à base de micropoudres.
Dans ce dossier, les différents types de matériaux pour aimants permanents et leurs propriétés sont passés en revue. L'accent est mis sur les caractéristiques de chaque type de matériau, ses avantages et ses inconvénients relativement aux autres matériaux. Les applications des différents types d'aimants, et les nouveaux développements sont présentés dans le dossier [D 2 102] « Aimants permanents. Applications et perspectives ».
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1996 par François LEPRINCE-RINGUET
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Caractéristiques générales et propriétés
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5. Autres matériaux pour aimants permanents
5.1 Alliages ductiles
Les principaux matériaux pour aimants ont comme inconvénient majeur d'être fragiles, durs et cassants. Il existe un certain nombre d'alliages dont les propriétés magnétiques sont celles de matériaux magnétiques durs, qui ont l'avantage d'être ductiles. Ils sont donc facilement usinables, laminables ou tréfilables. Toutefois, leurs propriétés magnétiques, en particulier leur champ coercitif, étant faibles et le coût des matières premières qui les composent élevé, ils sont très peu répandus bien qu'ayant été commercialisés.
Le tableau 21 présente les compositions et les propriétés magnétiques de quelques alliages ductiles.
HAUT DE PAGE5.1.2 Alliages fer-cobalt-chrome
Ces alliages sont comparables aux alnicos sans titane. Leurs propriétés magnétiques proviennent de la démixtion de particules ferromagnétiques de fer-cobalt au sein d'une matrice non magnétique riche en chrome. Comme les alnicos, ils sont préparés par fusion et coulée avec traitement thermique pour les nuances isotropes et traitement thermomagnétique pour les nuances anisotropes, entre 600 et 700 oC.
Leurs propriétés mécaniques sont particulièrement intéressantes :
-
résistance à la traction : 600 MPa ;
-
limite d'élasticité : 400 MPa ;
-
allongement supérieur à 10 % ;
-
résistance à la corrosion analogue à celle des aciers inoxydables.
Ces alliages peuvent être utilisés dans toute application où l'aimant doit avoir une forme compliquée, difficile à obtenir autrement que par estampage, pliage ou découpage.
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Autres matériaux pour aimants permanents
ANNEXES
1 Données statistiques et économiques
Le lecteur se reportera au dossier [Doc. D 2 102].
HAUT DE PAGE2 À lire également dans nos bases
LECHEVALLIER (L.) - LE BRETON (J.-M.) - TENAUD (P.) - MOREL (A.) - BRASSARD (S.) - Aimants permanents – Applications et perspectives. - [D 2 102] Convertisseurs et machines électriques (2007).
COUDERCHON (G.) - Alliages magnétiques doux. - [M 350] Étude et propriétés des métaux Matériaux fonctionnels (1998).
LE BRETON (J.-M.) - MOREL (A.) - TENAUD (P.) - Une nouvelle génération d'aimants permanents hexaferrites. - [RE 30] Convertisseurs et machines électriques (2005).
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ROSSIGNOL (M.) - YONNET (J.P.) - Les aimants permanents. Les matériaux magnétiques...
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