Academic literature on the topic 'Composites – Propriétés magnétiques'

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<br>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

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

Ces travaux de thèse consistent à élaborer des nanocomposites Polyaniline/hexaferrite pour l’absorption des micro-ondes. L’idée principale est la mise en œuvre de matériaux composites à base de polymères conducteurs intrinsèques telle la Polyaniline que nous avons dopée avec différents types d’acides (HCl, CSA, NSA et TSA…) et l’hexaferrite de baryum de type magnétoplombite (M) stœchiométrique ou substitué. Au niveau de l’hexaferrite de baryum, la substitution du Fe3+ s’est faite par les ions Al3+, Bi3+, Cr3+ et Mn3+.L’hexaferrite de baryum et les hexaferrites substitués par les différents ions cités ci-dessus ont été synthétisés par voie hydrothermale dynamique en faisant varier divers paramètres au cours de la synthèse (pH, température, temps, rapport [OH-]/[NO3-]…).L’élaboration des composites Polyaniline/hexaferrite (pur ou substitués) a été effectuée par polymérisation oxydative en utilisant plusieurs techniques de synthèse : la polymérisation chimique en solution (en tenant compte de la nature de l’acide utilisé) avec ou sans agitation (Aqueous-Based Polymerization with or without stirring) et la polymérisation oxydative par voie solide (Solid-Based Polymerization). L’optimisation de ces différentes techniques de synthèse après caractérisations physicochimiques (DRX, FTIR, ATG, MEB, EDX), diélectriques (ε’, ε’’, σdc) et magnétiques (Mr, Ms, Hc, Tc, µ’, µ’’) des échantillons, a montré que la polymérisation par voie solide se trouve la méthode la plus facile, économique et respectueuse de l’environnement. Elle est aussi adaptée à la production du composite Pani/BaFe12O19 avec de bonnes propriétés structurales, physiques et magnétiques. L’étude de la substitution du Fe3+ dans le BaFe12O19 par Al3+, Bi3+, Cr3+ et Mn3+ a montré une forte dépendance des propriétés structurales et magnétiques avec la distribution de ces ions dans la maille cristalline hexagonale. En effet, les ions Al3+, Cr3+ et Mn3+ ont une tendance à occuper les sites tétraédriques, alors que le Bi3+ occupe les sites octaédriques. Une augmentation de Hc associée à la taille des cristallites a été observée pour les particules substituées avec l'Al et le Cr alors qu’une modification de l'anisotropie magnetocristalline (fort terme d'ordre supérieur) a été mise en évidence pour les substitutions Bi et Mn, dû à leur grand rayon ionique. L’incorporation des hexaferrites substitués dans la Polyaniline pour obtenir des composites Pani/BaMeFe11O19, où Me = Al, Bi, Cr et Mn, révèle une variation des propriétés électromagnétiques dans la gamme de fréquences allant de 1 à 18 GHz. En effet, ces variations sont dues à la formation de dipôles entre l’ion de substitution et les cations O2- dans le ferrite qui sont responsables de la résonance ferromagnétique, de l'anisotropie magnétocristalline et des interactions avec la matrice polymérique. Le composite Pani/BaFe12O19 présente des absorptions dans la bande X qui se déplacent vers la bande Ku avec la substitution du fer confirmant<br>This thesis deals with the formulation of Polyaniline/hexaferrite nanocomposite for absorbing electromagnetic waves. The main idea is the process of composite materials based on polymers intrinsic conductors such as polyaniline that we doped with different types of acids (HCl, CSA, NSA, and ... TSA) and barium hexaferrite with magnetoplumbite structure with or without substitution according to desired stoichiometries. In the barium hexaferrite, the substitution of Fe 3+ is made by Al3+, Bi3+, Cr3+ and Mn3+ ions.The barium hexaferrite and its substitutions by different ions mentioned above were synthesized dynamic hydrothermal method by varying various parameters during the synthesis (pH, temperature, time, ratio [OH-]/[NO3-] ...).The elaboration of polyaniline/hexaferrite composite (pure or substituted) was carried out by oxidative polymerization using various synthesis techniques: Aqueous-Based Polymerisation with or without agitation (taking into account the nature of the acid used) (ABP) and Solid-Based Polymerization (SBP). The optimization of these various synthesis techniques after physicochemical (XRD, FTIR, TGA, SEM, EDX), dielectric (ε ', ε' ', σdc) and magnetic (Mr, Ms, Hc, Tc, µ', µ'') characterizations of the samples showed that the solid route is the easiest method, economical and environmentally friendly. It is also suitable for the production of composite Pani/BaFe12O19 with good structural, physical and magnetic properties.The study of the substitution of Fe 3+ in the BaFe12O19 by Al3+, Bi3+, Cr3+ and Mn3+ showed a strong dependence of the structural and magnetic properties with the distribution of these ions in the hexagonal crystal lattice. In fact, Al3+, Cr3+ and Mn3+ ions tend to occupy the tetrahedral sites, while the Bi3+ favoured the octahedral sites. An increase in Hc associated with the small crystallite size observed for particles substituted with Al and Cr and the enhancement magnetocristalline anisotropy (strong higher order term) for Bi and Mn due to their high ionic radius.The incorporation of the substituted hexaferrite in the polyaniline to obtain Pani/BaMeFe11O19 composite, where Me = Al, Bi, Cr and Mn, reveals a variation in electromagnetic properties in the frequency range from 1 to 18 GHz. In fact, these variations are due to the formation of dipoles between the substituting ion and surrounding O2- cations in the ferrite which are responsible for the ferromagnetic resonance, the magnetocrystalline anisotropy and the exchange interaction with the polymer. The composite Pani/BaFe12O19 shows absorption bands at the X-band that shift to the Ku-band with the substitution of iron, confirming the potential of these materials for microwave applications

Présentation des résultats obtenus à partir de mesures magnétiques et spectroscopiques dans trois types de sujets : les terres rares à valence instable dans des matrices amorphes, les nouveaux supraconducteurs à haute température critique, les multicouches dont l'une est supraconductrice et l'autre est magnétique, mise en évidence d'une valence intermédiaire homogène de l'ytterbium dans l'état amorphe. Étude des propriétés magnétiques et supraconductrices des composés YBA::(2)CU::(3)O::(7-5). Analyse du rôle des lacunes d'oxygène(delta ). Analyse sur la multicouche GDAL::(3)/MO::(7)SI::(3) des intéractions entre les couches magnétiques à travers les couches non 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.

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.<br>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.

Cette étude porte sur la modélisation de la perméabilité magnétique de ferrites pour leur utilisation en tant qu'absorbants aux ondes hyperfréquences. Les ferrites étudiés se trouvent sous la forme de matériaux frittés ou de composites. L’absorption d'une onde électromagnétique par des ferrites frittés est provoquée par la rotation de l'aimantation dans des domaines magnétiques et par le déplacement des parois entre ces domaines. Nous développons des modèles basés sur l'association de phénomènes résonants et/ou relaxants pour représenter la dépendance en fréquence de la perméabilité magnétique. Ces différents modèles sont validés expérimentalement pour déterminer celui qui représente le mieux les mesures de perméabilité de ferrites frittés ou de composites à base de ferrite. Les matériaux composites sont constitués d'une matrice polymère non magnétique au sein de laquelle sont dispersées des particules magnétiques de ferrite. De nombreuses lois de mélange ont été développées dans le but de modéliser la perméabilité de tels matériaux. Certaines de ces lois, basées sur l'approximation quasi-statique ou sur l'hypothèse du milieu effectif, sont appliquées à des mesures expérimentales. Cependant, ces lois, au contraire de la loi du milieu effectif généralisé (GEM), ne peuvent représenter la transition entre l'état non magnétique et l'état magnétique du composite à la percolation. L’analyse d'image effectuée sur les composites permet de valider les paramètres de la GEM et de vérifier si cette loi peut devenir prédictive

Les matériaux magnétiques composites doux sont utilisés pour réaliser des circuits magnétiques de machines électriques. Ils sont formés de particules de fer revêtues d'une mince couche de diélectrique et pressées à haute densité. La conception des machines électriques à l'aide de ces matériaux requiert la connaissance de méthodes de caractérisation de leurs propriétés électriques et magnétiques. L'optimisation des propriétés magnétiques des matériaux composites nécessite la compréhension des phénomènes se produisant à l'échelle microscopique et de leur influence sur la caractéristique d'aimantation à l'échelle macroscopique. Des méthodes de caractérisation adaptées aux matériaux magnétiques composites sont développées dans cette thèse : elles concernent la mesure de la caractéristique d'aimantation, de la résistivité et des pertes magnétiques. L'utilisation de ces méthodes démontre que l'inhomogénéité et l'anisotropie des propriétés des circuits magnétiques faits de matériaux magnétiques composites, considérées comme relativement négligeables dans les travaux publiés jusqu'à présent, sont suffisamment importantes pour influencer le développement du matériau, le dimensionnement des machines électriques et les tests de qualité en production. Un modèle permettant de relier la caractéristique d'aimantation à la structure des matériaux magnétiques composites et aux propriétés des constituants est proposé. Ce modèle est basé sur la simulation en calcul des champs de l'écoulement du flux magnétique à travers la structure microscopique du matériau et il permet de retrouver la caractéristique d'aimantation à l'échelle du circuit magnétique. Les relations obtenues démontrent un couplage significatif entre les propriétés globales, comme la perméabilité maximale, et certaines grandeurs à l'échelle microscopique, comme l'épaisseur du revêtement des particules de fer. Les modèles et les méthodes de caractérisation proposés peuvent ainsi être efficacement utilisés pour l'optimisation des dimensions des machines faites de matériaux magnétiques composites ainsi que pour l'optimisation des propriétés de ces matériaux en vue d'applications spécifiques.