Comprendre les matériaux ultra-résistants — NdFeB
Le frittage du NdFeB, procédé de fabrication le plus ancien et le plus universellement applicable, a impulsé le développement rapide des matériaux magnétiques permanents à base de terres rares. Grâce à sa forte anisotropie magnétique et au faible coût de ses matières premières, le NdFeB fritté est devenu un axe de recherche majeur pour de nombreux pays. La fabrication des aimants permanents en NdFeB fritté repose sur la métallurgie des poudres. L’alliage fondu est réduit en poudre puis pressé sous champ magnétique. Le comprimé obtenu est ensuite fritté sous gaz inerte ou sous vide pour obtenir sa densification. Un traitement thermique de vieillissement est généralement nécessaire pour améliorer la coercivité de l’aimant. Le processus se déroule comme suit : préparation des matières premières → fusion → préparation de la poudre → pressage → frittage et revenu → contrôle magnétique → meulage → usinage → galvanoplastie → produit fini.
Contrairement au NdFeB fritté, les particules de poudre individuelles des aimants agglomérés doivent présenter une coercivité suffisamment élevée. Si la structure multiphasée et la microstructure requises pour une coercivité élevée sont fortement altérées lors de la préparation de la poudre, il devient impossible de produire des aimants agglomérés de bonne qualité. C’est pourquoi, grâce à la méthode de trempe rapide par filage à l’état fondu de la poudre magnétique, l’alliage fondu est d’abord coulé ou pulvérisé sur une roue en cuivre refroidie à l’eau et tournant à grande vitesse afin de former une fine bande de 100 µm d’épaisseur.
La fabrication d’aimants pressés/déformés à chaud nécessite l’utilisation de poudre magnétique Nd-Fe-B trempée rapidement, plutôt que d’alliages coulés directement. En recourant à une sur-trempe (refroidissement rapide), on obtient des grains plus fins, voire une poudre magnétique amorphe. Lors du pressage et de la déformation à chaud, les grains sont chauffés et croissent jusqu’à une taille proche de celle d’un domaine magnétique unique, ce qui permet d’obtenir une coercivité élevée dans l’aimant final. Le procédé de pressage à chaud consiste à placer la poudre magnétique dans un moule et à appliquer une pression à haute température pour la transformer en un aimant isotrope et dense.
Application
Moteurs à aimants permanents
Dans les moteurs à aimants permanents, l’utilisation d’aimants permanents pour l’excitation permet non seulement de réduire la consommation d’énergie et d’économiser de l’énergie, mais aussi d’améliorer les performances du moteur.
Machines magnétiques
Les machines magnétiques fonctionnent grâce à la force de répulsion entre pôles identiques ou à la force d’attraction entre pôles différents des aimants. Ceci requiert des aimants permanents à forte rémanence et à forte coercivité intrinsèque. De plus, grâce au principe d’attraction entre pôles différents, les entraînements magnétiques peuvent être conçus avec une transmission sans contact, offrant des avantages tels que l’absence de frottement et de bruit. Par conséquent, les aimants Nd-Fe-B haute performance sont largement utilisés dans les composants d’entraînement des machines minières, les paliers magnétiques des gyroscopes et des turbines des satellites et des engins spatiaux, ainsi que les paliers de rotor des pompes centrifuges d’assistance cardiaque dans les équipements médicaux.
Aérospatiale
Les matériaux magnétiques permanents à base de terres rares sont indispensables aux lancements de fusées, au positionnement des satellites et aux technologies de communication. Le NdFeB fritté haute performance est particulièrement utile dans les systèmes d’émission/réception micro-ondes pour radar. L’effet combiné d’un champ magnétique constant et d’un champ magnétique micro-ondes alternatif induit une résonance ferromagnétique, permettant la fabrication de circulateurs, d’isolateurs, etc., pour les micro-ondes. Électronique grand public
L’électronique grand public (3C) a toujours représenté un important débouché pour le NdFeB fritté. Ce dernier possède des caractéristiques telles qu’un produit énergétique magnétique élevé, en phase avec les tendances à la miniaturisation, à l’allègement et à l’amincissement des produits électroniques grand public. Il est largement utilisé dans des composants électroniques tels que les modules de commande de tension (VCM), les moteurs linéaires de téléphones portables, les appareils photo, les casques audio, les haut-parleurs et les moteurs d’entraînement de broches.