Matériaux magnétocaloriques nanostructurés : corrélation microstructure-comportement magnétique
No Thumbnail Available
Date
2019
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Les composés type Nanoperm Fe92-xNb8Bx (x = 5, 10, 15 et 20) ont été élaborés par
broyage mécanique haute énergie à partir de poudres élémentaires pures dans un broyeur
planétaire type Retsch PM 400. Les changements morphologiques, microstructuraux et
structuraux ont été suivis, en fonction de la teneur en bore, par microscopie électronique à
balayage et diffraction de rayons X en utilisant le programme d’affinement "MAUD" basé sur
la méthode de Rietveld. Les propriétés magnétiques, thermiques et magnétocaloriques ont été
étudiées par spectrométrie Mössbauer, magnétomètres et analyse calorimétrique différentielle
programmée, respectivement. Les morphologies des mélanges de poudres sont différentes les
unes des autres et sont dépendantes de la teneur en bore. La distribution des particules de
poudre est relativement large avec une grande quantité de fragments fins dont la majorité
possède une taille de l’ordre de 1 μm. L’affinement Rietveld des diagrammes de diffraction
montrent la formation d’une structure nanocomposite où le Feα et le borure Fe2B sont
dispersés dans une matrice type amorphe pour toutes les compositions. La solution solide
Fe(Nb) a été seulement observée pour le mélange 5 %B alors que les mélanges 15 et 20 %B
ont révélé la présence du borure FeB. La taille moyenne des cristallites des différentes phases
obtenues varie entre 7 et 24 nm. Les résultats de la spectrométrie Mössbauer confirment ceux
de la diffraction de rayons X. L’augmentation de la teneur en bore conduit à une
augmentation de la proportion relative de la phase type amorphe et de la coercivité, Hc, tandis
que l’aimantation à saturation, Ms, diminue jusqu’à atteindre 92 uem/g pour le mélange 20
%B. Le durcissement magnétique est mis en évidence par l’augmentation importante de Hc
pour l'échantillon 20 %B de 0,014 à 0,0595 T en abaissant la température de 400 à 5 K,
respectivement. La température de Curie, TC, de la phase amorphe augmente avec
l’augmentation de la teneur en bore jusqu'à 15 %B, puis diminue. Le mélange de poudre 20
%B présente des caractéristiques magnétocaloriques et le maximum de l’entropie magnétique,
|ΔSM| augmente avec le champ magnétique appliqué atteignant une valeur de l’ordre de 1,45
J/kg.K. Les thermogrammes DSC présentent plusieurs pics endothermiques et exothermiques
qui s’étalent sur le domaine de températures 50–700°C.