Synthesis and characterisation of nanostructured magnetic FePt-based alloys

par Alina Daniela Crisan

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Nirina Randrianantoandro et de Mircea Morariu.

  • Titre traduit

    Synthèse et caractérisation des alliages magnétiques nanostructurés à base de FePt


  • Résumé

    Ce travail de thèse est une contribution à l'étude et au développement d'aimants permanents de type spring magnet. Ces matériaux sont constitués de grains magnétiques durs dispersés dans une matrice magnétique douce. Le couplage des grains magnétiques durs à travers la matrice douce permet d'augmenter significativement la coercivité et l'aimantation rémanente et par conséquent la valeur du produit (BH)max, facteur de qualité ou de mérite des aimants permanents. L'objectif de ce travail est de réaliser ce type d'aimant permanent à partir d'alliages nano cristallisés à base de FePt. Pour cela, la méthode de trempe ultra-rapide sur roue a été utilisée pour produire un précurseur métastable à base de FePtNbB, suivi d'un traitement de dévitrification partielle permettant d'obtenir des grains nano cristallisées de phase dure, de symétrie quadratique à face centrée (phase L10) avec une forte anisotropie uniaxiale (7MJ/m3), disperses dans une matrice résiduelle magnétiquement douce de composition Fe(PtNb). Les mesures par calorimétrie différentielle et diffraction in situ du rayonnement synchrotron en température et sous pression ont permis d'optimiser les paramètres de cristallisation. Les propriétés structurales des échantillons ont été étudiées par diffraction de rayons X, microscopie électronique à transmission, analyse dispersive en énergie X et spectrométrie Mössbauer du 57 Fe alors que les caractéristiques magnétiques ont été mesurées avec des magnétomètres SQUID et VSM. Les performances obtenues à 300K montrent que ces échantillons sont de bons candidats comme aimants permanents: coercivité de 850kA/m, champs rémanent de 0. 7T et facteur de mérite (BH)max de 69kJ/m3.


  • Résumé

    The present work is a contribution to the study and development of a new class of permanent magnets based on the exchange spring effect. These materials are made of hard magnetic grains dispersed in a soft magnetic matrix. The coupling of hard magnetic grains through the soft matrix allows a significant improvement of the coercivity and remanence, and by consequence, an improved maximum energy product may be obtained in these alloys. The aim of this work is to synthesize this type of magnetic material starting with nanocrystalline FePt-based alloys. The rapid solidification by melt spinning method has been used to cast metastable precursor alloys with composition FePtNbB. After annealing, a microstructure made of hard magnetic nanograins of face-centred-tetragonal symmetry (L10 phase) with high uniaxial magnetic anisotropy (7 MJ/m3), dispersed in a residual soft magnetic phase with composition FePt(NbB) has been obtained. The differential scanning calorimetry studies as well as in situ X-ray diffraction of synchrotron radiation in temperature and applied pressure have allowed the optimization of parameters of crystallization of the metastable precursor. The structural parameters of the samples were investigated using X-ray diffraction, transmission electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and 57Fe Mössbauer spectrometry while the magnetic parameters were determined using VSM and SQUID magnetometry. The performances obtained at 300K, coercivity 850kA/m, remanence 0. 7 T and (BH)max 69 kJ/m3 show that these alloys are good candidates as permanent magnets.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (141 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 125-128

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  • Bibliothèque : Université du Maine. Service commun de documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2009LEMA1002
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  • Cote : 2009LEMA1002
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