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François LEPRINCE-RINGUET : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Docteur ès Sciences
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article regroupe, sous forme de tableaux, les principales caractéristiques électriques et magnétiques des matériaux ferromagnétiques et ferrimagnétiques (cas des ferrites). Ces matériaux, largement utilisés dans l’industrie, présentent d’une part des propriétés électriques comme tout matériau isolant ou conducteur solide, d’autre part des propriétés magnétiques particulières pour lesquelles ils sont effectivement utilisés.
Après avoir défini les caractéristiques magnétiques des matériaux et passé en revue ceux qui sont utilisés dans la pratique, que ce soient des matériaux magnétiques durs (aimants permanents) ou magnétiques doux, cet article donne plus généralement les fourchettes des valeurs connues pour une caractéristique donnée, dans le cas de chaque matériau.
Les méthodes et moyens de mesure des caractéristiques ne sont pas traités dans cet article et le lecteur pourra se référer à d’autres articles du traité Analyse et Caractérisation. Il en est de même pour les applications des matériaux considérés (matériaux permanents : haut-parleurs, moteurs électriques, etc. ; matériaux ferromagnétiques doux : circuits magnétiques, etc.).
Tout matériau magnétique est caractérisé par un cycle d’hystérésis particulier représenté par la courbe B = f (H), c’est‐à‐dire l’induction magnétique B du matériau lorsqu’il est soumis à un champ électromagnétique extérieur H. La figure 1 donne l’allure des cycles d’hystérésis pour les matériaux magnétiques durs et magnétiques doux. Dans le cas des matériaux magnétiques durs, la courbe de désaimantation, c’est‐à‐dire le quart supérieur gauche de la courbe, donne une bonne représ entation des propriétés de ces matériaux.
Le lecteur se reportera utilement aux articles :
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Aimants permanents. Principes et circuits magnétiques [D 2 090] ;
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Matériaux ferromagnétiques amorphes et nanocristallins [D 2 150] du traité Génie électrique ;
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Alliages magnétiques doux [M 350] du traité Matériaux métalliques ;
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Matériaux ferromagnétiques amorphes Matériaux ferromagnétiques amorphes du présent traité.
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3. Matériaux magnétiques doux
3.1 Métaux ferromagnétiques et alliages
Les principales caractéristiques des métaux ferromagnétiques et des alliages Fe-Ni, Fe-Si, Fe-Al et Fe-Co sont données dans les tableaux 9, 10, 11, 12 et 13.
Dans le cas des alliages Fe-Ni, les importantes différences de perméabilité dépendent, à composition similaire, essentiellement des traitements thermiques dont ces nuances font l’objet (tableau 11).
La figure 7 indique, pour les alliages Fe-Ni, les pertes totales en fonction de l’induction, à différentes fréquences.
HAUT DE PAGE3.2 Ferrites doux
La composition chimique des ferrites doux industriels est de la forme : Znx My Fe2 O4 , M représentant un élément bivalent de transition et avec x + y = 1. Les pièces en ferrite sont obtenues par frittage. Ce sont des matériaux isolants utilisés dans les applications de haute fréquence.
Dans la pratique, deux grandes familles de ferrites existent :
On utilise aussi pour certaines applications des ferrites de magnésium-zinc et de lithium-zinc.
Les différences de propriétés obtenues pour les divers types de ferrites sont dues à des variations de composition chimique et de technologie de fabrication.
Les figures 8 et 9 présentent les courbes de perméabilité initiale en fonction de la température pour les différentes nuances de ferrites des tableaux 14 et 15 respectivement.
La figure 11 montre...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Standard specifications for permanent magnet materials. - Magnetic Materials Producers Association (MMPA) Evanston, III., USA (1987).
-
(2) - Philips Data Handbook. Permanent Magnets - (1992).
-
(3) - Philips Data Handbook. Soft Ferrites - (1992).
-
(4) - Technologie Nickel et Alliages. - Catalogue VDM. Édition Spéciale Magnétique Publ. 5095, sept. 1987.
-
(5) - PASCAL (P.) - Nouveau Traité de Chimie Minérale. - Tome XVII-2. Cobalt et Nickel.
-
(6) - OHTANI (T.), KATO (N.), KOJIMA (S.), KOJIMA (K.), SAKAMOTO (Y.), KONO (I.), TSUKAHARA (M.), KUBO (K.) - Magnetic properties of Mn-Al-C permanent magnet alloys. - IEEE Trans. Magn. Vol. MAG13, no 5, p. 1328-30, sept. 1977.
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NORMES
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Matériaux magnétiques : classification. - CEI 404-1 - 1979
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Matériaux magnétiques : spécifications normales des matériaux magnétiquement durs. - 404-8 - 1986
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