Etude structurale et magnétique de rubans Fe-(Cu)-Si-B-(Nb, Zr, Mo) amorphes et nanocristallins. Effet d'un traitement thermochimique de nitruration PDF Download
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Book Description
Depuis 1988, l'alliage ferromagnétique de composition Fe 7 3, 5Cu 1Nb 3Si 1 3 , 5b 9 (Finemet) est étudié pour ces propriétés magnétiques douces remarquables, combinant les avantages des amorphes à base de fer et ceux des amorphes à base de cobalt. Ces propriétés sont reliées à l'état nanocristallin, constitué de nanograins magnétiques de -Fe(Si) dispersés dans une matrice amorphe magnétique. Pour obtenir cette nanostructure, nous avons utilisé, pour la première fois sur des alliages Fe-(Cu)-Si-B-(Nb, Zr, Mo) bruts de trempe, un traitement thermochimique de nitruration. Ce traitement nécessite un temps de recuit plus élevé par rapport à celui utilisé habituellement pour un traitement thermique conventionnel. Cette étude montre qu'une structure nanocristalline peut être obtenue après TTN (520°C, 6 h), dans les échantillons contenant un élément inhibiteur (Nb, Zr, Mo). La nature de l'élément influence la taille de grains, la teneur en silicium dans -Fe(Si) et la fraction cristallisée. L'étude magnétique a permis de corréler l'obtention de bonnes propriétés magnétiques douces avec la structure nanocristalline. L'étude des échantillons nanocristallisés par TTN (520,6), montre une pénétration partielle de l'azote ; ceci est expliqué par la présence d'une phase amorphe résiduelle qui ralentit la diffusion de l'azote. Dans les zones nitrurées, nous avons détecté la formation de fer pur. La formation de la phase -Fe lors du processus de nitruration est expliquée par la bonne affinité du silicium avec l'azote, conduisant à l'apparition probable de la phase Si 3N 4. Ceci entraîne une augmentation de la température de Curie de la fraction cristalline. La nitruration conduit également à une diminution de la magnétostriction, en accord avec une fraction cristalline plus importante et entraîne une augmentation de H C du fait de la présence de Fe 4N. Nous avons proposé un mécanisme de nitruration dans ces échantillons et montré l'influence de la nitruration sur les propriétés magnétiques douces
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Depuis 1988, l'alliage ferromagnétique de composition Fe 7 3, 5Cu 1Nb 3Si 1 3 , 5b 9 (Finemet) est étudié pour ces propriétés magnétiques douces remarquables, combinant les avantages des amorphes à base de fer et ceux des amorphes à base de cobalt. Ces propriétés sont reliées à l'état nanocristallin, constitué de nanograins magnétiques de -Fe(Si) dispersés dans une matrice amorphe magnétique. Pour obtenir cette nanostructure, nous avons utilisé, pour la première fois sur des alliages Fe-(Cu)-Si-B-(Nb, Zr, Mo) bruts de trempe, un traitement thermochimique de nitruration. Ce traitement nécessite un temps de recuit plus élevé par rapport à celui utilisé habituellement pour un traitement thermique conventionnel. Cette étude montre qu'une structure nanocristalline peut être obtenue après TTN (520°C, 6 h), dans les échantillons contenant un élément inhibiteur (Nb, Zr, Mo). La nature de l'élément influence la taille de grains, la teneur en silicium dans -Fe(Si) et la fraction cristallisée. L'étude magnétique a permis de corréler l'obtention de bonnes propriétés magnétiques douces avec la structure nanocristalline. L'étude des échantillons nanocristallisés par TTN (520,6), montre une pénétration partielle de l'azote ; ceci est expliqué par la présence d'une phase amorphe résiduelle qui ralentit la diffusion de l'azote. Dans les zones nitrurées, nous avons détecté la formation de fer pur. La formation de la phase -Fe lors du processus de nitruration est expliquée par la bonne affinité du silicium avec l'azote, conduisant à l'apparition probable de la phase Si 3N 4. Ceci entraîne une augmentation de la température de Curie de la fraction cristalline. La nitruration conduit également à une diminution de la magnétostriction, en accord avec une fraction cristalline plus importante et entraîne une augmentation de H C du fait de la présence de Fe 4N. Nous avons proposé un mécanisme de nitruration dans ces échantillons et montré l'influence de la nitruration sur les propriétés magnétiques douces
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LES MATERIAUX NANOSTRUCTURES POSSEDENT DES PROPRIETES MAGNETIQUES REMARQUABLES, PARMI LESQUELLES ON PEUT MENTIONNER LE COMPORTEMENT A DEUX PHASES MAGNETIQUES EXCHANGE SPRING AINSI QUE LA MAGNETORESISTANCE GEANTE. LES ALLIAGES FE-SM-(CU)-B, FE-GD-CU-NB-SI-B, CU-CO-FE-(SI) ET CU-(SMCO 5)-FE ONT ETE ELABORES PAR TREMPE RAPIDE SUR ROUE PUIS CARACTERISES PAR DIFFRACTION DE RAYONS X, MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A TRANSMISSION, SPECTROMETRIE MOSSBAUER, ANALYSE ENTHALPIQUE DIFFERENTIELLE, MESURES D'AIMANTATION ET DE MAGNETORESISTANCE. DANS LES ALLIAGES AMORPHES FE-SM-(CU)-B LES MOMENTS MAGNETIQUES ONT UNE STRUCTURE SPERIMAGNETIQUE ET MONTRENT LE PHENOMENE DE SPIN CANTING SOUS CHAMP MAGNETIQUE APPLIQUE. LES MECANISMES DE CRISTALLISATION DEPENDANT DE LA TENEUR EN SM ET IL EXISTE UNE TENEUR CRITIQUE AU-DESSOUS DE LAQUELLE IL EST POSSIBLE D'OBTENIR UNE STRUCTURE A DEUX PHASES MAGNETIQUEMENT DURE ET DOUCE. LES ALLIAGES NANOCRISTALLINS DE TYPE FINEMET (FE-CU-NB-SI-B) AVEC GD MONTRENT DES MECANISMES DE CRISTALLISATION DEPENDENT DE LA TENEUR EN GD. LA PHASE METASTABLE GD 3FE 6 2B 1 4 EST UN PRECURSEUR DES PHASES MAGNETIQUES TERNAIRES FORMEES DURANT LA CRISTALLISATION. CETTE PHASE A ETE CARACTERISEE POUR LA PREMIERE FOIS DANS CETTE ETUDE. UNE STRUCTURE MAGNETIQUE A DEUX PHASES PEUT ETRE OBTENUE POUR DES RECUITS DANS DES CONDITIONS STRICTEMENT CONTROLEES. LES ALLIAGES NANOGRANULAIRES CU-CO-FE-(SI) ET CU-(SMCO 5)-FE MONTRENT LA SEGREGATION DES PHASES MAGNETIQUES DE LA MATRICE DE CU, AU COURS DU RECUIT, EN FORMANT DES NANOPARTICULES MAGNETIQUES DONT L'ETAT SUPERPARAMAGNETIQUE EST MIS EN EVIDENCE ET CORRELE AVEC LA MAGNETORESISTANCE. POUR LE SYSTEME AVEC DU SM, LES INTERACTIONS ENTRE PARTICULES ET LE COUPLAGE MAGNETIQUE ENTRE LES PHASES MAGNETIQUEMENT DURE (SMCO 5) ET DOUCE (-FE) SONT IMPORTANTS. POUR LA PREMIERE FOIS, IL A ETE DECOUVERT UN EFFET MAGNETORESISTIF SIGNIFICATIF DANS DES ALLIAGES NANOGRANULAIRES AVEC DU SM.
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LES ALLIAGES AMORPHES METAL DE TRANSITION-TERRE RARE PEUVENT PRESENTER DE L'ANISOTROPIE MAGNETIQUE ALEATOIRE DUE AU DESORDRE STRUCTURAL ET AU COUPLAGE SPIN-ORBITE DE LA TERRE RARE. LES PROPRIETES STRUCTURALES ET MAGNETIQUES DE RUBANS AMORPHES HYPERTREMPES FE#8#0#-#XTR#XB#2#0 (TR = ND, HO, DY ; X 16% AT.) ONT ETE ETUDIEES PAR SPECTROMETRIE MOSSBAUER, SPECTROSCOPIE D'ABSORPTION X, ANALYSE THERMIQUE DIFFERENTIELLE ET DIFFRACTION X AUX GRANDS ANGLES. ON MONTRE PAR MOSSBAUER QUE LES PROPRIETES STRUCTURALES DES ALLIAGES NE DEPENDENT PAS DE LA NATURE DE LA TERRE RARE. UNE DISCONTINUITE DES VARIATIONS DES PARAMETRES HYPERFINS A LIEU DANS LE DOMAINE DE CONCENTRATION X#T#R#C 8-9% AT.. ELLE A ETE ATTRIBUEE A UNE MODIFICATION STRUCTURALE AUTOUR DU FER. AU-DESSOUS DE X#T#R#C, LES SITES DE FER APPARAISSENT SIMILAIRES A CEUX DE FE#8#0B#2#0. UN AUTRE TYPE D'ENVIRONNEMENT, PLUS MAGNETIQUE, EST SUGGERE AU-DELA DE X#T#R#C. LA DISCONTINUITE ET SON ORIGINE STRUCTURALE SONT CONFIRMEES PAR SPECTROSCOPIE D'ABSORPTION X. LA MODIFICATION INTERVIENT DEJA DANS LA PREMIERE SPHERE DE COORDINATION DU FER. LES CARACTERISTIQUES DES PAIRES FE-FE, IDENTIQUES POUR X#T#R
Author: Sandrine Morin-Grognet (enseignante-chercheuse en).)
Author: Sandrine Morin-Grognet (enseignante-chercheuse en).)
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Author: GWENNOLA.. RAVACH