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Auteur(s)
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Pierre HARTEMANN : Docteur ès Sciences - Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité - Chargé de missions au Laboratoire Central de Recherches Thomson-CSF
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le physicien anglais Joule découvrit en 1842 qu’un barreau de fer soumis à un champ magnétique longitudinal s’allongeait suivant ce champ, en même temps qu’il se contractait transversalement, comme sous l’effet d’une traction mécanique. Il donna à ce phénomène le nom de magnétostriction. Depuis lors, d’autres effets mécaniques du champ magnétique ont été mis en évidence. Soumis à un champ magnétique, des échantillons de certaines substances subissent non seulement des dilatations ou des contractions, mais encore des flexions, des torsions, des modifications de densité, voire des variations de leur module d’Young. À la suite de Joule, on a continué à classer tous ces phénomènes magnétoélastiques sous le vocable de magnétostriction.
La magnétostriction se présente, au sens le plus général du terme, comme l’ensemble des relations liant les propriétés mécaniques d’un corps à ses propriétés magnétiques.
Les compositions chimiques des matériaux sont notées dans cet article selon les règles suivantes généralement utilisées :
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pour les alliages métalliques et les matériaux amorphes, le nombre suivant le symbole chimique indique le pourcentage de cet atome ou groupe d’atomes contenu dans un volume donné. Pour un matériau, la somme des différents nombres est égale à 100 ;
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pour les autres matériaux, homogènes, structurés à l’échelle atomique, le nombre en indice suivant le symbole chimique correspond au nombre d’atomes considérés participant à la molécule.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 1980 par Gérard VOLLUET, Pierre HARTEMANN
- Version archivée 2 de févr. 1986 par Gérard VOLLUET, Pierre HARTEMANN
- Version archivée 3 de juin 1992 par Pierre HARTEMANN
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4. Applications de la magnétostriction
L’exploitation des phénomènes de magnétostriction pour élaborer des matériaux à très faible coefficient de dilatation thermique type Invar ou Elinvar constitue l’apport le plus crucial de la magnétostriction. Les autres applications encore importantes dans les années 60 sont actuellement assez limitées. En général les céramiques piézoélectriques sont maintenant préférées pour fabriquer des transducteurs d’ondes élastiques ou des actionneurs. Cependant les propriétés de matériaux récemment élaborés (composés terres rares - fer) permettent de remettre en question dans certains cas la suprématie des céramiques piézoélectriques. De plus, divers types de capteurs à base de matériaux amorphes ont été conçus et étudiés en laboratoires. Après avoir défini les principales grandeurs qui permettent d’évaluer les potentialités d’applications des matériaux magnétostrictifs. Quelques exemples sont donnés.
4.1 Coefficient de couplage magnétomécanique
Un transducteur acoustique consiste essentiellement en une bobine dont le noyau, en matériau magnétostrictif, résonne mécaniquement à la fréquence de fonctionnement. Un champ magnétique constant est appliqué pour polariser ce matériau et un champ alternatif excite le matériau autour de la valeur du champ permanent. Dans ces conditions, la perméabilité magnétique utile est appelée perméabilité réversible dynamique. Elle est différente de la perméabilité en régime statique. En fait, il existe deux valeurs de la perméabilité réversible, notées respectivement µT et µS. µT correspond au cas où aucune force extérieure n’est appliquée sur le noyau magnétostrictif, tandis que µS est la perméabilité mesurée lorsque le noyau est encastré de telle façon qu’aucune déformation ne soit possible.
Quand un noyau magnétostrictif sans perte est à l’état libre et excité à une fréquence éloignée de la fréquence de résonance, l’énergie magnétique moyenne localisée par unité de volume est 1/2 µT H 2 (H champ magnétique efficace). Lorsque...
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - CLAEYSSEN (F.), LHERMET (N.), LE LETTY (R.), BOUCHILLOUX (P.) - * - Actuators, transductors and motors based on giant magnetostrictive materials (Actionneurs, trans-ducteurs et moteurs basés sur des matériaux à magnétostriction géante). J. of Alloys and Compounds (Suisse). Vol. 258, n 1-2, 1997, p. 61-73.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Références complémentaires
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BOZORTH (R.M.) - Ferromagnetism - (Ferromagnétisme), 1968 p. 595-712 Van Nostrand.
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CHIKAZUMI (S.) - Physics of magnetism - (Physique du magnétisme). 1964, p. 161-85, Robert E. Krieger.
CLARK (A.E.) - Magnetostrictive rare earth-Fe2 compounds - (Composés magnétostrictifs de terres rares Fe2). Dans : Ferromagnetic materials. Édit. E.P. Wohlfarth. Vol. 1, 1980, p. 531-89, North-Holland.
DAVIS (C.M.) - Properties of conventional magnetostrictive materials for use in underwater transducers - (Caractéristiques des matériaux magnétostrictifs...
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