Matériaux Magnétiques Durs

Pour comprendre les matériaux magnétiques durs, il faut connaître certains termes. Ce sont les suivants :

• Coercivité : La capacité d'un matériau ferromagnétique à résister à un champ magnétique périphérique sans se démagnétiser.

• Rétentivité (Br) : C'est la quantité de magnétisme qu'un matériau ferromagnétique peut maintenir même après que le champ magnétique ait été réduit à zéro.

• Perméabilité : Elle est utilisée pour déterminer comment un matériau réagit à un champ magnétique appliqué.

• Les matériaux magnétiques sont principalement classés (en fonction de l'amplitude de la force coercitive) en deux sous-domaines – les matériaux magnétiques durs et les matériaux magnétiques doux,

Maintenant, nous pouvons définir les matériaux magnétiques durs. Ces matériaux sont vraiment durs dans le sens où il est très difficile de les magnétiser. La raison est que les parois de domaines sont immobiles en raison des défauts cristallins et des imperfections.

Mais s'ils sont magnétisés, ils seront magnétisés de manière permanente. C'est pourquoi on les appelle aussi des matériaux magnétiques permanents. Ils ont une force coercitive supérieure à 10 kA/m et une grande rétention. Lorsqu'on expose un aimant dur à un champ magnétique externe pour la première fois, les domaines grandissent et se tournent pour s'aligner avec le champ appliqué à la saturation de la magnétisation. Ensuite, le champ est retiré. En conséquence, la magnétisation est quelque peu rétablie mais ne suit plus la courbe de magnétisation. Une certaine quantité d'énergie (Br) est stockée dans l'aimant et il devient magnétisé de manière permanente.

Boucle d'hystérésis

La surface totale de la boucle d'hystérésis = l'énergie dissipée lorsqu'un matériau de volume unitaire est magnétisé pendant un cycle d'opération. La courbe B-H ou boucle d'hystérésis des matériaux magnétiques durs aura toujours une grande surface en raison de la grande force coercitive, comme illustré ci-dessous.

Produit BH

Le produit BH varie le long de la courbe de démagnétisation. Un bon aimant permanent aura une valeur maximale du produit BHmax. Il faut savoir que la dimension de ce BH implique une densité d'énergie (Jm-3). On l'appelle donc le produit énergétique.

Propriétés des matériaux magnétiques durs

• Rétention et coercivité maximales.

• La valeur du produit énergétique (BH) sera grande.

• La forme de la boucle BH est presque rectangulaire.

• Boucle d'hystérésis élevée.

• Petite perméabilité initiale.

Les propriétés de certains matériaux magnétiques permanents importants sont présentées dans le tableau ci-dessous.

Certains matériaux magnétiques durs importants sont les suivants :
Acier
L'acier au carbone a une grande boucle d'hystérésis. En raison de tout choc ou vibration, ils perdent rapidement leurs propriétés magnétiques. Mais l'acier au tungstène, l'acier au chrome et l'acier au cobalt ont un produit énergétique élevé.
Alnico
Il est composé d'aluminium, de nickel et de cobalt pour améliorer les propriétés magnétiques. L'Alnico 5 est le matériel le plus important utilisé pour créer des aimants permanents. Le produit BH est de 36 000 Jm-3. Il est utilisé dans des opérations à haute température.
Alliages de terres rares :
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB, etc.
Ferrites dures ou aimants céramiques (comme les ferrites de baryum) :
Ces matériaux peuvent être pulvérisés et utilisés comme liant dans les plastiques. Les plastiques fabriqués par cette méthode sont appelés aimants plastiques.
Aimants liés :
Ils sont utilisés dans les moteurs à courant continu, moteurs pas à pas, etc.
Aimants durs nanocristallins (alliages Nd-Fe-B) :
La petite taille et le faible poids de ces matériaux les rendent utiles dans les dispositifs médicaux, les moteurs fins, etc.

Applications des matériaux magnétiques durs

Les matériaux magnétiques durs ont un large éventail d'applications. Elles sont les suivantes :

• Automobile : entraînements de ventilateurs, essuie-glaces, pompes d'injection ; démarreurs ; contrôle des sièges, des fenêtres, etc.

• Télécommunications : microphones, haut-parleurs, sonneries de téléphone, etc.

• Traitement des données : imprimantes, moteurs pas