Etude structurale et magnétique des alliages amorphes à base de fer.
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Date
2019
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Abstract
Dans cette étude, nous avons étudié les alliages amorphes à base de fer (Fe78B13Si9) qui sont
utilisés avec succès comme matériaux de base dans les transformateurs de distribution en
raison de leurs faibles pertes de noyau, de leur aimantation à saturation relativement élevée et
de leur faible courant d'excitation. Puis, nous avons étudié l'influence des traitements
thermiques sur les propriétés structurale et sur les propriétés magnétiques du Fe78B13Si9 brut et
réarrangé après relaxation des contraintes. Le comportement de cristallisation des rubans
Fe78B13Si9 amorphes et traités a été revisité. Les mesures ont été effectuées au moyen de la
calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et au moyen des mesures de résistivité électrique
(ρ) et de pouvoir thermoélectrique absolu (PTA), qui constitue une nouveauté dans l’étude de
ce matériau. Deux étapes de cristallisation sont mises en évidence montrant des
caractéristiques distinctives, indiquant des mécanismes différents de cristallisation comme
l'orientation anisotrope pour la première, et la cristallisation induite par l'interface pour la
seconde. Des échantillons relaxés ont été chauffés dans le dispositif de résistivité jusqu'à
750°C et recuits au voisinage de la température du plateau d’environ 420°C pendant 1, 3, 5, 8
heures respectivement. Ces rubans commercialisés contiennent une faible quantité de bcc αFe, il en résulte une cristallisation de la phase amorphe restante confirmée par des
observations au microscope électronique à balayage (MEB) et mise en évidence par des
diagrammes de diffraction des rayons X (DRX). Le recuit du ruban trempé montre l'apparition
de deux phases cristallines, α-(Fe,Si) et Fe3B résultant de la cristallisation de la phase
amorphe restante. Les mesures magnétiques montrent que le recuit modifie l’aimantation à
saturation et les valeurs du champ coercitif, détruisant ainsi les bonnes propriétés magnétiques
du matériau. L'effet du traitement sur l'anisotropie magnétocristalline est également démontré.
Les observations par la microscopie électronique à balayage MEB ainsi que les observations
de chimie de surfaces obtenues par XPS, ont complété l’étude structurale. L’analyse EDS
montrent un accord proche avec les mesures XPS et confirment la séparation de phase qui se
produit à la surface des échantillons traités thermiquement qui peuvent résulter de la trempe.