Etude de la solidification des composés de terres rares pour l'amélioration des performances des aimants permanents

par Romain Caniou

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Jean-Paul Garandet, Cyril Rado et de Gilles-Charles Gaillard.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production , en partenariat avec CEA Grenoble / LITEN (laboratoire) depuis le 22-10-2018 .


  • Résumé

    Les aimants permanents néodyme-fer-bore (Nd-Fe-B) sont aujourd'hui les plus performants. Ils représentent un enjeu stratégique pour le développement de moteurs et de générateurs plus efficaces (véhicules hybrides, éoliennes). Ils sont classiquement élaborés par fusion et trempe rapide sur roue (strip casting). La matière ainsi formée est ensuite broyée puis mise en forme par métallurgie des poudres pour obtenir des aimants permanents. Des études sont également menées pour fabriquer des aimants par fabrication additive (fusion laser de lit de poudre) et ainsi intégrer des fonctions innovantes. Mais dans tous les cas, les performances magnétiques finales (la coercitivité des aimants Nd-Fe-B) sont d'abord conditionnées par la microstructure obtenue après l'étape de fusion. Le but de la thèse est donc de maitriser l'évolution microstructurale obtenue après la solidification d'alliages NdFeB, soit par fusion sur roue, soit par fabrication additive. Le travail de doctorat associera une approche expérimentale poussée (solidification, caractérisations des microstructures, fabrication d'aimants) à une modélisation en profondeur des transferts de chaleur et de l'hydrodynamique des alliages liquides, pour comprendre et définir les conditions optimales de solidification.

  • Titre traduit

    Study of the solidification of rare-earth compound to improve the performances of permanent magnets


  • Résumé

    Today, neodymium-iron-boron permanent magnets have the best performances. These magnets are an important axis for the development of more efficient engines and generators (hybrid cars, wind turbines). Usually crafted by the fusion and rapid quenching on a wheel (strip casting), the material formed is grinded and formed using powder metallurgy to get permanent magnets. The possibility to craft these magnets using additive manufacturing (laser beam melting) is currently studied. This would allow the possibility to add new innovative functions. However, in all cases, the magnetics performances (coercivity of Nd-Fe-B magnets) are dependent of the final microstructure after solidification of the NdFeB alloys, be it by strip casting or additive manufacturing. This PhD work will combine a thorough experimental approach (solidification, microstructure characterization, magnets manufacturing) with an in-depth modeling of the thermal transfers and hydrodynamic of liquid alloys, to understand and define the optimal conditions of solidification.