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Auteur(s)
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Jacques DEGAUQUE : Professeur à l’Institut national des sciences appliquées de Toulouse (INSA) - Laboratoire de physique de la matière condensée (UMR-CNRS)
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Les niveaux des propriétés atteints par les aimants alnico (apparus fin des années 1930), les ferrites durs (années 1950) et surtout par ceux des composés à base de samarium (SmCo5 puis Sm2 (CoFeCuZr)17 ; début et fin des années 1970) et à base de néodyme (Nd-Fe-B ; 1983) ont permis et permettent une grande diversification de systèmes de plus en plus performants avec, bien souvent, une forte réduction des dimensions, du poids et même du prix. Ces quatre familles de matériaux sont celles qui, aujourd’hui, sont à l’origine des aimants modernes.
Si l’on examine l’évolution des aimants depuis le début du XX e siècle, ces quatre familles sont les seules à avoir été vraiment capables de débouchés du point de vue industriel ; d’autres, moins performantes, ont soit disparu, soit se sont cantonnées dans des domaines restreints d’applications. Mais si l’on considère les travaux de recherche menés au cours de la dernière décennie du XX e siècle et que l’on tente une prospective sur les années à venir, il apparaît que les deux familles de matériaux à base de terres rares devraient très certainement s’enrichir de nouvelles nuances prometteuses.
Il nous paraît important de garder une mémoire des matériaux pour aimants permanents qui, en leur temps, ont contribué au développement de la technologie. C’est pourquoi, dans la première partie de cet article, nous décrivons brièvement quelques-uns de ces alliages, aujourd’hui obsolètes ou peu utilisés. La seconde partie de l’article décrit quelques nouvelles nuances étudiées dans les laboratoires, dont certaines sont sur le point de faire l’objet d’un développement industriel.
Cet exposé fait partie d’un ensemble de trois articles concernant les matériaux à propriétés magnétiques dures :
[M 4 600] Matériaux à propriétés magnétiques dures : notions de base ;
Matériaux à propriétés magnétiques dures : matériaux industriels Matériaux à propriétés magnétiques dures : matériaux industriels ;
[M 4 602] Matériaux à propriétés magnétiques dures spécifiques et en devenir ;
auxquels est associé un fascicule de documentation :
Matériaux à propriétés magnétiques dures. « Pour en savoir plus ».
Pour les notations et symboles se reporter à l’article [M 4 600] Matériaux à propriétés magnétiques dures : notions de base.
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Matériaux peu ou pas utilisés
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3. Conclusion
Aujourd’hui, les espoirs de futurs développements, à travers une amélioration des propriétés ou la mise au point de nouveaux matériaux, reposent principalement sur trois axes de recherche qui visent à [14] :
-
l’amélioration des propriétés des aimants Nd-Fe-B ;
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la maîtrise de l’obtention de poudres coercitives en vue de fabriquer des aimants liés anisotropes offrant un excellent rapport qualité / prix et capables de concurrencer avantageusement les aimants ferrites ;
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le développement de nouvelles familles d’aimants, en particulier de type HIREM, à très forte rémanence.
On doit noter aussi que, avec l’essor des microtechnologies, des aimants de quelques centaines, voire même de quelques dizaines de micromètres seront nécessaires. Les techniques d’élaboration de couches minces, qui sont bien adaptées à l’intégration de composants de natures différentes dans un même environnement, seront certainement incontournables.
Pour être obtenues, ces nouvelles avancées impliquent une convergence de plusieurs domaines de la science des matériaux, notamment ceux de l’élaboration, de la caractérisation approfondie, de la mesure et de l’analyse des propriétés physiques, le tout allié à une très haute compréhension des processus d’aimantation.
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Conclusion
ANNEXES
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Marché mondial
Le marché mondial de l’ensemble des matériaux magnétiques était estimé, en 1998, à environ 30 × 109 euros. Le sixième de ce marché est propre à celui des aimants permanents ; il se développe actuellement à un rythme de 10 % par an.
L’ensemble des matériaux pour aimants permanents se répartit en trois familles principales : les métalliques alnico (environ 7 % du marché mondial), les céramiques en ferrites durs (plus de 90 % en masse de la production et 55 % en valeur), les intermétalliques à base de terres rares (près de 38 % du chiffre d’affaires), auxquels se joignent de faibles quantités d’alliages métalliques (moins de 1 %), tel le coûteux platine-cobalt (figure ).
Leurs principaux domaines d’applications sont résumés figure (cf. article [M 4 601], § 5).
ExempleLes aimants permanents sont largement utilisés dans la vie courante des habitants des pays industrialisés. À titre d’exemple, la figure indique les nombreuses utilisations des aimants dans les automobiles modernes....
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