Intermétalliques à base de terre rare et de métaux de transition : propriétés structurales, magnétiques et magnétocaloriques

par Rim Guetari

Thèse de doctorat en Sciences des Matériaux

Sous la direction de Lotfi Bessais.

Le président du jury était Mourad Telmini.

Le jury était composé de Lotfi Bessais, Najeh Thabet-Mliki, Alain Michalowicz.

Les rapporteurs étaient El Kebir Hlil, Abdessalem Hadj Amara.


  • Résumé

    Les composés intermétalliques à base de terres rares et de métaux de transition présentent des propriétés magnétiques intéressantes pour les applications technologiques (aimants permanents, enregistrement magnétique à haute densité, réfrigération magnétique…).Ce travail est dédié à l'étude des propriétés structurales, magnétiques et magnétocaloriques des composés Pr2Fe17 dérivant de la structure Th2Zn17. Les propriétés magnétiques intrinsèques recherchées pour des propriétés performantes de ces composés sont améliorées sous l'effet de la substitution (fer par aluminium et praséodyme par dysprosium) et/ou l'insertion d'un élément léger (carbone). Les nanomatériaux intermétalliques sont élaborés par broyage à haute énergie suivi de recuit, ce qui pourrait conduire à des phases hors équilibre thermodynamique. L'homogénéité des alliages a été systématiquement analysée par diffraction des rayons X suivi de l'affinement Rietveld et par microscopie électronique en transmission. Les résultats ont montré qu'on peut former la phase désirée monophasée en faisant un broyage suivi d'un recuit de 30 min au lieu d'un recuit de 7 jours pour les composés massifs. Ceci représente un gain de temps non négligeable. D'après les mesures magnétiques effectuées, tous les composés possèdent une transition de phase de second ordre. Leur température de Curie augmente avec le taux d'Al et de Dy alors que la variation d'entropie diminue légèrement. Par ailleurs, l'insertion d'atomes interstitiels tels que le carbone a été réalisée. On remarque une nette amélioration de la température de transition. Il ressort de cette étude que ces composés présentent un grand intérêt dans la recherche de futurs matériaux magnétocaloriques pour la réfrigération magnétique à température ambiante

  • Titre traduit

    Rare earth - Transition metal based intermetallics : structural, magnetic and magnetocaloric properties


  • Résumé

    The intermetallic compounds based on rare earth and transition metals present interesting magnetic properties for technological applications (permanent magnets, high density magnetic recording, magnetic refrigeration ...).This work is dedicated to the study of structural, magnetic and magnetocaloric of Pr2Fe17 compounds Th2Zn17-type structure. The intrinsic magnetic properties of these compounds are improved due to the substitution (iron and aluminum by praseodymium by dysprosium) and / or the insertion of a light element (carbon). Intermetallic nanomaterials are prepared by high energy milling and subsequent annealing, which could lead to non-equilibrium phases. The homogeneity of these alloys was checked by X-ray diffraction and by transmission electron microscopy. The results have showed that single-phase can be obtained by milling and annealed during 30 min instead of 7 days annealing for bulk compounds. This represents a considerable saving of time. From the magnetic measurements, all compounds exhibit a second order phase transition. Their Curie temperature increases with the rate of Al and Dy as the entropy change slightly decreases. Moreover, the insertion of interstitial atoms such as carbon was achieved. We notice a significant improvement of the transition temperature. It appears from this study that these compounds are of great interest in the search for future magnetocaloric materials for magnetic refrigeration at room temperature

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