Matériaux magnétiques permanents
Les matériaux magnétiques permanents sont des substances qui peuvent conserver leur magnétisme après avoir été magnétisées. Ils sont largement utilisés dans les moteurs électriques, les générateurs, les dispositifs de stockage magnétique et diverses applications industrielles.
Types de matériaux magnétiques permanents
Néodyme-Fer-Bore (NdFeB)
Propriétés : force magnétique très élevée, cassant, sensible à la corrosion.
Avantages : Aimant le plus puissant disponible dans le commerce, taille compacte, haute densité énergétique.
Inconvénients : Mauvaise résistance à la température, nécessité d'un revêtement pour la protection.
Applications : Moteurs électriques, écouteurs, disques durs, appareils médicaux.
Cobalt de samarium (SmCo)
Propriétés : Stabilité à haute température, résistance à la corrosion, fragilité.
Avantages : Fonctionne à des températures allant jusqu'à 350°C, fortes propriétés magnétiques.
Inconvénients : coûteux, force magnétique inférieure à celle du néodyme.
Applications : Aérospatiale, militaire, moteurs à haute performance.
Alnico (aluminium-nickel-cobalt)
Propriétés : Stabilité à haute température, force magnétique modérée.
Avantages : Résiste à des températures allant jusqu'à 500°C, résistance mécanique.
Inconvénients : force magnétique plus faible, coût élevé.
Applications : Capteurs, haut-parleurs, industries automobile et aérospatiale.
Aimants en ferrite (céramique)
Propriétés : Faible coût, bonne résistance à la corrosion, résistance modérée.
Avantages : Abordable, largement disponible, adapté à une utilisation en extérieur.
Inconvénients : Densité énergétique inférieure à celle des aimants en terres rares.
Applications : Haut-parleurs, aimants de réfrigérateur, petits moteurs.
Comparaison des matériaux magnétiques permanents
| Matériau | Force magnétique | Résistance à la température | Résistance à la corrosion | Coût | Applications courantes |
|---|---|---|---|---|---|
| NdFeB | Très élevé | Jusqu'à 200°C | Faible (nécessite un revêtement) | Haut | Moteurs, électronique |
| SmCo | Haut | Jusqu'à 350°C | Haut | Très élevé | Aérospatiale, militaire |
(1) Alliage d'aimants permanents aluminium-nickel-cobalt
Il est principalement composé de fer, de nickel et d'aluminium, et contient également du cuivre, du cobalt, du titane et d'autres éléments. Il possède une rémanence élevée et un coefficient de température faible, et ses propriétés magnétiques sont stables. Il en existe deux types : l'alliage coulé et l'alliage fritté en poudre. Des années 1930 aux années 1960, il a été largement utilisé dans l'industrie de l'instrumentation pour fabriquer des instruments magnétoélectriques, des débitmètres, des micromoteurs, des relais, etc.
(2) Alliage d'aimants permanents fer-chrome-cobalt
Il est principalement composé de fer, de chrome et de cobalt, et contient également du molybdène et une petite quantité de titane et de silicium. Il présente une bonne usinabilité et peut être soumis à une déformation plastique à froid et à chaud. Ses propriétés magnétiques sont similaires à celles de l'alliage d'aluminium-nickel-cobalt pour aimant permanent, et ses propriétés magnétiques peuvent être améliorées par la déformation plastique et le traitement thermique. Il est utilisé pour fabriquer divers petits aimants de petite section et de forme complexe.
(3) Aimant permanent en ferrite
Il s'agit principalement de ferrite de baryum et de ferrite de strontium. Ils ont une résistivité et une coercivité élevées et peuvent être utilisés efficacement dans les circuits magnétiques à entrefer atmosphérique. Elles sont particulièrement adaptées aux aimants permanents des petits générateurs et moteurs. La ferrite permanente ne contient pas de métaux précieux tels que le nickel et le cobalt. Elle dispose de matières premières abondantes, d'un processus simple et d'un faible coût. Elle peut remplacer les systèmes magnétiques permanents tels que l'aluminium, le nickel et le cobalt pour fabriquer des séparateurs magnétiques, des paliers de butée magnétiques, des haut-parleurs, des appareils à micro-ondes, etc. Cependant, son énergie magnétique maximale est faible, sa stabilité à la température est médiocre, sa texture est fragile, il se casse facilement et il n'est pas résistant aux chocs et aux vibrations. Il n'est pas adapté à une utilisation comme instrument de mesure ou dispositif magnétique avec des exigences de précision.
(4) Matériaux à base de terres rares
Il s'agit principalement de matériaux magnétiques permanents à base de terres rares et de cobalt et de matériaux magnétiques permanents à base de néodyme et de fer et de bore. Le premier est un composé intermétallique formé par des éléments de terres rares tels que le cérium, le praséodyme, le lanthane, le néodyme et le cobalt. Son énergie magnétique peut atteindre 150 fois celle de l'acier au carbone, 3 à 5 fois celle des matériaux magnétiques permanents aluminium-nickel-cobalt et 8 à 10 fois celle de la ferrite permanente. Il a un faible coefficient de température, une stabilité magnétique stable et une force coercitive pouvant atteindre 800 kA/m.
Il est principalement utilisé dans les moteurs de couple à faible vitesse, les moteurs de démarrage, les capteurs et les systèmes magnétiques à paliers. L'aimant permanent NdFeB est la troisième génération d'aimants permanents à base de terres rares. Sa rémanence, sa force coercitive et son produit d'énergie magnétique maximale sont plus élevés que les précédents. Il n'est pas facile à casser et possède de bonnes propriétés mécaniques. La densité de l'alliage est faible, ce qui favorise la légèreté, la finesse, la petite taille et l'ultra-miniaturisation des composants magnétiques. Cependant, son coefficient de température magnétique élevé limite son application.
(5) Matériau composite
Il est composé d'une poudre d'aimant permanent et d'un matériau plastique utilisé comme liant. Comme il contient une certaine proportion de liant, ses propriétés magnétiques sont nettement inférieures à celles du matériau magnétique correspondant sans liant. À l'exception des matériaux composites métalliques à aimant permanent, les autres matériaux composites à aimant permanent sont limités par la résistance à la chaleur du liant et ont une température de fonctionnement basse, ne dépassant généralement pas 150°C. Toutefois, les matériaux composites pour aimants permanents présentent une grande précision dimensionnelle, de bonnes propriétés mécaniques, une bonne uniformité des performances de chaque partie de l'aimant et sont faciles à orienter radialement et à magnétiser de manière multipolaire. Ils sont principalement utilisés dans la fabrication d'instruments et de compteurs, d'équipements de communication, de machines tournantes, d'équipements de magnétothérapie et d'équipements sportifs.
