Academic literature on the topic 'Composites à matrice métallique – Propriétés magnétiques'

Étude de la croissance des multicouches par la technique d'épitaxie par faisceau moléculaire. Les relations épitaxiales sont déterminées in situ par diffraction d'électrons rapides en incidence rosante. Caractérisation des interfaces par profil Auger et microscopie électronique à balayage en transmission. Mesures d'aimantation, de couple magnétique, de magnétorésistance et d'effet Hall.

La première partie de ce travail est consacrée à la méthode d'élaboration et à la caractérisation des multicouches gd/fe, elle a été étendue aux systèmes tb/fe et er/fe. Les échantillons ont été obtenus par évaporation sous vide sur un substrat contrôle en température. La caractérisation a été abordée par diffraction des rayons x aux grands et aux petits angles, par spectroscopie Mossbauer et par mesure de résistivité électrique in situ. La nature de l'interface ainsi que les structures cristallines ont été étudiées en fonction de la température de dépôt et des épaisseurs des couches individuelles. La seconde partie présente les propriétés magnétiques du système gd/fe. Les mesures magnétiques mettent en évidence 4 états: gadolinium-aligne, fer-aligne, twiste et état a. La stabilité de ces phases a été trouvée dépendante de paramètres géométriques (épaisseur des couches, nombre de doubles et nature des couches extérieures), de la température et du champ extérieur. Des diagrammes de phases (h, t) ont été établis expérimentalement. Des températures de compensation ont été mises en évidence également. Ces états magnétiques ont été confirmés, à l'échelle microscopique, par diffraction de neutrons polarisés. En particulier, il a été observé que la diffusion avec retournement de spin est absente lorsque le système est dans des états alignés alors qu'elle est importante lorsqu'il est dans un état twiste

Ce travail porte sur l'étude par spectroscopie magnéto-optique de monocouches et de multicouches d'oxydes magnétiques préparées par dépôt laser pulsé. Le ferrite du nickel sous forme de monocouches a été choisi comme système modèle pour séparer les contibutions respectives de la propagation de la lumière dans la couche et de la réflexion superficielle, dans la réponse magnéto-optique. Les indices optiques et les constantes magnéto-optiques nécessaires pour les modélisations théoriques ont été déterminés à partir des mesures ellipsométriques sur un monocristal massif deferrite du nickel. Les deux contributions (de propagation et de réflexion) dans les spectres magnéto-optiques montrent la sélectivité en profondeur, de cette technique non destructive, ce qui a été vérifié aussi dans le cas des monocouches de grenat d'yttrium et d'orthoferrite de samarium. Dans le cas d'orthoferrite de samarium on a étudié l'influence conjurée de deux des paramètres de dépôt à savoir la température du substrat (Ts) et la fluence de laser : les monocouches d'orthoferrite de samarium se forment pour des températures du substrat élevées (Ts≥760°C). , mais on peur diminuer légèrement cette température critique en augmentant le fluence du laser. . .

Les moteurs électriques, les transformateurs, les électroaimants et autres appareils électriques nécessitent des matériaux qui sont en mesure de canaliser les lignes de champ magnétique tout en limitant les pertes qu’elles entraînent. Les matériaux utilisés à cet escient sont appelés matériaux magnétiques doux. Un des moyens utilisé pour limiter les pertes dans ces matériaux est d’augmenter leur résistivité. Pour y arriver, on unit des matériaux très résistifs à des matériaux ferromagnétiques. On obtient ainsi des composites magnétiques doux. Depuis plus de 100 ans, le type de composite magnétique doux le plus utilisé consiste en un empilement de tôles de fer laminées séparées par un matériau isolant. Ces matériaux sont très efficaces mais ont leur lot d’inconvénients. Depuis quelques années, une nouvelle technique s’appuyant sur la métallurgie des poudres a été développée. Elle consiste à envelopper des particules de fer d’un matériau isolant et de les compacter. On obtient ainsi un matériau qui peut être très résistif. Ce projet avait pour but de développer un composite magnétique doux à base de poudre métallique dont le matériau isolant serait de la ferrite NiZn nanométrique. Pour y arriver deux techniques ont été étudiées. La première consistait à recouvrir les particules de fer par placage de la ferrite et la seconde consistait à ajouter nanoparticules de ferrite NiZn à la poudre de fer. Les résultats ont permis de constater que les deux techniques pouvaient être utilisées pour le développement de composite magnétiques doux. Plus spécifiquement, on a obtenues des pertes magnétiques de 11,9 W/kg et de 93 W/kg à 60 Hz et 400 Hz respectivement pour les échantillons préparés par placage de la ferrite et de 13,5 W/kg et de 137 W/kg à 60Hz et 400 Hz respectivement pour les échantillons préparés par ajout de nanoparticules.
Electric motors, transformers, electromagnets and many other electric devices require materials that can provide a path for magnetic field lines while minimizing losses that they generate. Materials used for these applications are called soft magnetic materials. One way to minimize losses in such materials is to increase their resistivity. In order to do so, highly resistive materials are coupled with ferromagnetic materials. These are called soft magnetic composites. For more than one hundred years, the most common type of soft magnetic composite was made by stacking sheets of rolled iron separated by a thin layer of insulating materials. These were very simple and efficient but also had their share of drawbacks. During the last decades, a new technique based on powder metallurgy was developed. It consists in coating iron particles with an isolating material prior to compaction. This type of materials can be highly resistive. The objective of this project was to develop a soft magnetic composite using metal powders in which the insulating materials would be nanometric NiZn ferrite. Two different techniques were studied in order to achieve this goal. The first one consists in coating iron powders with NiZn ferrite using ferrite plating and the second one consists adding nanoparticles to iron powder. The results obtained throughout this study showed that these two techniques could certainly be used to develop metal powder based soft magnetic composites. More specifically, magnetic weight losses of 11,9 W/kg and 93 W/kg were obtained at 60 Hz and 400 Hz respectively for components prepared using the ferrite plating technique while losses of 13,5 W/kg and 137 W/kg were obtained at 60 Hz and 400 Hz respectively for components prepared by adding ferrite nanoparticles.

Ce memoire concerne le developpement de fils conducteurs renforces pour les bobines de champs magnetiques pulses (cmp) intenses de longue duree, refroidies dans l'azote liquide. Les bobines conventionnelles, celles a distribution de densite de courant optimisee et celles a distribution de renforcement interne optimisee sont les trois types de bobinage qui permettent d'obtenir les cmp. Elles sont decrites rapidement et justifient la r&d des fils renforces. Deux familles de conducteurs ont ete developpees et etudiees: * les conducteurs macrocomposites a base de cuivre et d'acier inoxydable dont les proprietes dependent lineairement des caracteristiques intrinseques des materiaux et de leur fraction volumique. Ils permettraient d'atteindre 60 et 70 teslas dans une bobine conventionnelle. * les conducteurs nanocomposites, ou des filaments continus de niobium sont inseres dans une matrice de cuivre, dont les proprietes dependent fortement de la dimension des brins de niobium. Au cours de l'elaboration par etirage a froid, le niobium massif s'est transforme en whiskers. Les interfaces fibre/matrice sont coherentes et relaxees. Leurs proprietes sont modelisees en fonction de la taille des constituants. L'extrapolation de ces modeles montre qu'il sera possible d'obtenir les fils renforces necessaires a la construction d'une bobine conventionnelle 100 t

Les multicouches magnétiques fer/terbium (Fe/Tb) présentent une forte potentialité pour la réalisation de supports d'enregistrement magnéto-optique à haute densité. L'objectif principal de ce travail est de modéliser, par simulation numérique, les propriétés magnétiques de multicouches amorphes Fe/Tb. La méthode de simulation retenue est la méthode Monte Carlo de recuit simule basée sur la minimisation de l'énergie libre à chaque température. Le modèle consiste en une bicouche de structure cubique simple avec des conditions aux limites périodiques. Chaque sommet est occupé par un spin d’Heisenberg (Fe ou Tb). L'interface comprend un nombre variable de plans alliés du type Fe 1 0 0 xTb x. Les interactions d'échange Fe-Fe et Tb-Tb sont ferromagnétiques et le couplage Fe-Tb est antiferromagnétique. Ces interactions qui dépendent de la concentration x ont été étalonnées par simulations Monte Carlo à partir de données expérimentales sur les alliages Fe 1 0 0 xTb x. Un bon accord avec des résultats expérimentaux (variation des températures de transition et de compensation en fonction de l'épaisseur des couches, variation thermique de l'aimantation de chacun des sous-réseaux) a été obtenu dans le cas d'interfaces diffuses sur quatre plans atomiques, d'un moment de terbium réduit à 6 B et d'une interaction d'échange Fe-Fe renforcée au voisinage des interfaces. Les effets de la compétition entre les anisotropies magnétocristalline et de forme, abordées en terme d'anisotropie ion-simple, peuvent conduire à des structures magnétiques non colinéaires. Parallèlement aux simulations numériques, il a été possible d'élaborer, par pulvérisation cathodique, des multicouches Fe/Tb déposées sur un substrat en forme pointe. Ces échantillons ont été analysés par sonde atomique pour déterminer des profils de concentration en profondeur et mettre en évidence une forte modulation de composition au niveau des interfaces des multicouches.

Du fait de bonnes caracteristiques mecaniques specifiques, les composites a matrice base aluminium renforts particulaires de ceramique sont un materiau industriellement interessant, mais leur heterogeneite conduit a des localisations d'endommagement et a une macrofragilite dommageable a leur sécurité d'emploi. Utiliser l'interface comme fusible mécanique a semble une voie prometteuse. Apres une analyse bibliographique du concept interface/interphase, nous intégrons les conditions inter faciales imparfaites linéaires redémontrées a deux voies courantes d'homogénéisation, le modèle trois phases et la méthode des éléments finis a hypothèses périodiques, compares sur un plan fondamental. Un modèle thermodynamique de dégradation des caractéristiques inter faciales conduit a des résultats s'écartant de la réalité expérimentale, du fait de l'endommagement simultané de toutes les interfaces. Des campagnes expérimentales sur des composites extrudes a interfaces de force variable révèlent, grâce a des tractions in situ en meb, différents comportements locaux des interfaces, et démontrent l'importance technologique de la tolérance de la matrice aux défauts. Nous observons des comportements différents par zones, qui nous suggérons une méthode d'homogénéisation à deux niveaux. La première étape calcule, par éléments finis, la courbe de traction elasto-plastique d'un élément de volume représentatif (une zone) sain ou endommage. La seconde les intègre par le schéma autocoherent au sein d'un mélange dont la réponse est celle du matériau expérimental réel. Nous déduisons ainsi la fraction de matériau endommage présente dans le composite, et confrontons nos prévisions à la réalité par des comptages. Enfin, nous discutons de la valeur du modèle en analysant sa sensibilité aux paramètres, et menons en même temps une réflexion sur les critères de fin de vie du composite, tentant de dégager des règles simples pour l'optimisation des matériaux futurs

On présente différentes avancées sur l'élaboration, la compréhension et l'ingénierie des propriétés magnétiques statiques et dynamiques de fils ferromagnétiques amorphes gainés de verre. Une étude paramétrique approfondie du procédé d'élaboration a été réalisée. Cela a conduit à la maîtrise des caractéristiques géométriques des fils. Cette connaissance du procédé a permis de proposer les évolutions nécessaires à la mise en place d'une installation de production en continu. L'anisotropie magnétique de ces fils est principalement due à des effets magnéto-élastiques. Cela a été mis en évidence à travers le rôle de la composition et de l'état de contrainte du cœur ferromagnétique sur les propriétés magnétiques statiques des fils. Grâce à la compréhension de leurs propriétés magnétiques statiques, des voies d'ingénierie des propriétés magnétiques dynamiques des fils ont été proposées. Leurs spectres de perméabilité ont été décrits par un modèle de gyromagnétisme associé à de l'effet de peau
Advances in the elaboration, understanding and engineering of the static and dynamic magnetic properties of amorphous glass-coated ferromagnetic microwires are presented. The control of the geometric characteristics of the microwires has been obtained through a careful parametric elaboration process study. That led to propose innovative modifications of the production apparatus to reach a continuous process. The magnetic anisotropy of these wires is mainly due to a magneto-elastic behavior. This has been evidenced through the experimental demonstration of the effects of the alloy composition and of the stress state of the ferromagnetic core on the static magnetic properties. Microwave properties of the ferromagnetic microwires were studied through their permeability spectra. They were described using a gyromagnetic model taking into account skin effect. The understanding of their static magnetic properties led to the engineering of the dynamic properties of the ferromagnetic microwires

Ce travail de thèse est destiné à apporter une contribution à la compréhension des mécanismes régissant le comportement thermo-mécanique des composites à matrice métallique. En particulier, les relations entre la mésostructure et les comportements mécanique et thermo-mécanique du composite étudié sont mises en évidence. Cette étude est articulée autour de quatre axe de recherche principaux : une caractérisation fine, d'une part, de la mésostructure qui met en évidence une orientation privilégiée des renforts liée au process d'élaboration du matériau, et d'autre part, de la microstructure qui permet d'identifier les acteurs agissant à l'échelle microscopique sur le comportement visco-plastique de la matrice; une étude des comportements élastique et micro-plastique du composite. La relation entre l'isotropie transverse des constantes d'élasticité et l'orientation privilégiée des renforts est ainsi clairement démontrée, à la fois expérimentalement et analytiquement au moyen de modèles de comportement (Mori/Tanaka et Ponte Castaneda/ Willis). Le comportement micro-plastique permet, par l'intermédiaire d'une méthode d'analyse développée au laboratoire, de caractériser, d'une part, \es champs de contrainte résiduels dus à \'élaboration du composite, et d'autre part, la limite d'écouleront locale de la matrice ; une caractérisation du comportement du composite sous une sollicitation thermo-mécanique qui montre une accélération de la vitesse de déformation en cyclage thermique sous charge par rapport au fluage isotherme. L'effet des caractéristiques de la sollicitation thermo-mécanique sur la déformation est étudié de manière approfondie. En outre, des observations de l'endommagement après un grand nombre de cycles thermiques sous charge sont présentés et permettent d'identifier les mécanismes d'amorçage; une analyse théorique des différents résultats expérimentaux, basée sur l'étude des champs de contrainte générés par les incompatibilités de déformation entre la matrice et les renforts, qui montre que l'accélération de la déformation en cyclage a pour origine les processus d'accommodation plastique qui agissent à l'échelle microscopique. Nous présentons en outre une analyse des mécanismes d'amorçage de l'endommagement, qui ouvre la voie au développement d'une méthode de prédiction de la durée de vie du composite en cyclage thermique sous charge
This thesis work is a contribution for understanding the mechanisms which govern the thermo-mechanical behaviour of a metal matrix composite. Namely, the relations between the mesostructure and the mechanical and thermo-mechanical behaviours of the studied composite are shown. This study is based on four major research axes : a fine characterisation, first, of the mesostructure, which points out a preferential orientation of reinforcement linked to the elaboration process of the material and, second, of the microstructure, which allows to identify the phenomena acting at the microstructural scale on the visco-plastic behaviour of the matrix ; a study of elastic and micro-plastic behaviours of the composite. The relation between the transversal isotropy of elastic constants and the preferential orientation of reinforcement is clearly shown, both experimentally and analytically through behaviour models (Mari/Tanaka and Ponte-Castaneda/Willis). The micro-plastic behaviour allows. Through an analysis method developed at the laboratory, to characterise, first, the residual stress fields due to the composite elaboration and, second, the local yield stress of the matrix ; a characterisation of the therrno-mechanical behaviour of the composite which shows an enhancement of the thermal cycling strain rate with respect to isothermal creep. The effects of the thermo-mechanical parameters on the strain are deeply studied. Observations of damage after numerous thermal cycles under load, are presented and allow to identify the initiation mechanisms; a theoretic analysis of experimental results, based on the study of stress fields generated by strain incompatibilities between matrix and reinforcement, which shows that the strain enhancement during thermal cycling is originated by the plastic accommodations processing acting at microstructural scale. Besides, an analysis of the damage initiation mechanisms is presented, which initiates the development of a life length prediction during thermal cycling under load