Conclusion
Matériaux magnétocaloriques

1 - L’effet magnétocalorique et ses applications

• 1.1 - Principe de l’effet magnétocalorique
  Figure 1 - Schéma de principe de l’effet magnétocalorique pour un matériau ferromagnétique, pour deux champs magnétiques externes appliqués H 1 et H 2 avec H 2 > H 1
• 1.2 - Les principales applications
  Figure 2 - Schéma de fonctionnement du prototype développé par BASF et Astronautics pour le prototype de cave à vin magnétocalorique d’HAIER (d’après [6])
• 1.3 - Critères de sélection des matériaux magnétocaloriques

2 - Matériaux magnétocaloriques

• 2.1 - Diagrammes de propriétés
  Figure 3 - Diagramme de propriétés des matériaux magnétocaloriques représentant 143 différents alliages dans un espace « variation d’entropie magnétique – température de transition magnétique (T C ou T N) » pour une variation de champ magnétique de 5 T Figure 4 - Diagramme de propriétés des matériaux magnétocaloriques représentant les solutions de compromis entre la maximisation de la performance (variation d’entropie magnétique élevée) et la minimisation du coût (rapport du prix massif et de la variation d’entropie magnétique) pour 143 différents alliages Figure 5 - Quantité de CO2 émise et d’eau utilisée par kg de matériau produit par transformation de la matière première et production annuelle mondiale et indice de Herfindahl-Hirschmann (HH) pour les éléments rentrants dans la composition des matériaux magnétocaloriques (la taille des bulles est proportionnelle à leur ratio) en comparaison à des éléments de référence (en gris)
• 2.2 - Famille des manganites
  Figure 6 - Maximum de variation d’entropie magnétique en fonction de la température sous un champ magnétique de 1 T pour différents manganites (d’après [2])
• 2.3 - Famille des La(Fe,Si)13
  Figure 7 - Diagramme de propriétés pour les matériaux à base de La(Fe,Si)13 dans un espace « variation d’entropie magnétique – température de transition magnétique (T C ou T N) » pour une variation de champ magnétique de 2 T Figure 8 - Variations d’entropie magnétique en fonction de la température pour une variation de champ magnétique de 2 T, dans le cas d’un matériau de 1er ordre (La(Fe0,88Si0,12)13) et de 2nd ordre (La(Fe0,8Si0,2)13), et variations de température adiabatique en fonction de la température pour une variation de 5 T, dans le cas d’un matériau de 1er ordre (La(Fe0,89Si0,11)13) et de 2nd ordre (La(Fe0,83Si0,17)13) Figure 9 - Évolution de l’opposé de la valeur maximale d’entropie magnétique de La(Fe1 – x Si x )13 en fonction de x Si et de T C pour une variation de champ magnétique de 2 T (d’après [28] [29] [30] [31]) Figure 10 - Variation de la température de Curie en fonction du paramètre de maille, variation de la valeur maximale de l’entropie magnétique et variation adiabatique maximale de température en fonction de la température pour La1-zREz(Fe0,88Si0,12)13 pour RE = Ce et Pr (d’après [39]) Figure 11 - Variation d’entropie magnétique – ΔS m en fonction du nombre d’atomes d’hydrogène par f. u. dans La(Fe0,88Si0,12)13Hn, pour une variation de champ magnétique ΔB de 5 T (d’après [40]) Figure 12 - Variation d’entropie magnétique – ΔS m en fonction du nombre d’atomes de carbone par f. u. dans La(Fe0,88Mn0,02Si0,10)13Cn, pour une variation de champ magnétique ΔB de 2 T (travaux non publiés de C. Mayer, X. Hai et S. Miraglia)
• 2.4 - Famille des pnictures
  Figure 13 - Variation d’entropie magnétique de Mn x Fe2 – x P1 – y Si y pour différents couples x, y, sous un champ magnétique de 2 T Tableau 1

3 - Les procédés de fabrication des matériaux magnétocaloriques

• 3.1 - Production de La(Fe,Si)13
  Figure 14 - Étapes du procédé de fabrication de composants et poudre magnétocaloriques développé par Vacuumschmelze (tirée de CALORIVAC-PCV-001_2015) Figure 15 - Étapes du procédé de fabrication de composants et poudre magnétocaloriques développé par Erasteel Figure 16 - Images MEB d’un alliage de composition La6,7Fe84,7Si9,1 obtenu par un procédé conventionnel de coulée en moule et par atomisation au gaz
• 3.2 - Mise en forme de matériaux de type (Mn,Fe)(P,Si)2

4 - Conclusion

5 - Glossaire