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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.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(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
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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 - Mise à jour de l'article [D 2 100] de François LEPRINCE-RINGUET paru en 1996.
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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Alliages à base de terre rare
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3. Oxydes magnétiques : ferrites
Ces matériaux ont été développés au début des années 1950 et industrialisés à la suite des publications et brevets de la société Philips. Ce sont des céramiques d'oxydes de fer qui présentent les propriétés générales de l'ensemble des corps céramiques, par opposition aux corps métalliques tels que les alnicos.
Depuis les années 1970, la production des aimants de type ferrite a dépassé celle des autres types d'aimants. Actuellement, les aimants de type ferrite sont de loin les plus utilisés dans le monde. Cela est essentiellement dû aux raisons suivantes :
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le matériau est bon marché ;
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les matières premières utilisées ne sont ni rares ni stratégiques ;
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les propriétés magnétiques obtenues ont permis le développement de nombreuses applications dans les marchés grand public.
Bien que ces matériaux soient connus depuis plusieurs dizaines d'années, des recherches sont toujours menées dans le but d'améliorer leurs propriétés magnétiques. Toute amélioration de ces propriétés peut en effet avoir des retombées économiques importantes en termes d'applications. Cela a été le cas il y a quelques années avec la réalisation d'aimants dopés au La-Co (cf. dossier [RE 30] Une nouvelle génération d'aimants permanents hexaferrites ).
3.1 Ferrites durs
Ce type de matériau existe à l'état naturel sous forme de ferrite de plomb. Il a été découvert dans les années 1930 et est appelé magnétoplombite . Sa formule chimique est PbFe12O 19 . La structure cristallographique de la magnétoplombite étant hexagonale, ce type de ferrite est également appelé hexaferrite.
Dans les aimants synthétiques, le plomb est remplacé :
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soit par le baryum (Ba) pour obtenir des matériaux ayant une induction rémanente élevée ;
-
soit par le strontium (Sr) pour les matériaux soumis à un fort champ démagnétisant, qui doivent donc posséder un champ coercitif élevé.
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Oxydes magnétiques : ferrites
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).
HAUT DE PAGE
ROSSIGNOL (M.), YONNET (J.P.) - Les aimants permanents. Les matériaux magnétiques et...
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