- Alnico
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L'acronyme Alnico désigne une famille d'alliages composés principalement d'aluminium (Al), de nickel (Ni) et de cobalt (Co), d'où il tire son nom[1]. À ces éléments chimiques peuvent s'ajouter du fer (Fe), du cuivre (Cu) et parfois du titane (Ti). Un Alnico contient typiquement de 8 à 12 % d'aluminium, de 15 à 26 % de nickel, de 5 à 24 % de cobalt, jusqu'à 6 % de cuivre et jusqu'à 1 % de titane, le reste étant du fer. Cet alliage est principalement utilisé pour ses propriétés magnétiques.
Sommaire
Propriétés
Les Alnico permettent de fabriquer de puissants aimants permanents et peuvent être aimantés pour produire d'intenses champs magnétiques. Parmi les aimants couramment commercialisés, seuls ceux faits de terre rare, tel un aimant au néodyme ou au samarium et cobalt, sont plus puissants.
Les aimants faits d'Alnico produisent un champ magnétique à leur pôle pouvant atteindre jusqu'à 1 500 gauss (0,15 tesla), environ 3 000 fois le champ magnétique de la Terre. Quelques Alnico sont isotropes et peuvent ainsi être aimantés efficacement dans n'importe quelle direction. D'autres types, tels Alnico 5 et Alnico 8, sont anisotropes, ayant une direction favorable pour l'aimantation. Par contre, leur champ magnétique est généralement plus élevé dans la direction favorable que celui des aimants isotropes.
La rémanence (Br) d'un aimant fait d'Alnico peut dépasser les 12 000 gauss (1,2 T), son champ coercitif (Hc) peut atteindre jusqu'à 1 000 oersted (80 kA/m), son produit énergétique ((B*H)max) peut s'élever jusqu'à 5.5 M Gs*Oe (44 T*A/m)[note 1].
Parmi les matériaux magnétiques, les Alnico possèdent les plus haut points de Curie : environ 800 °C, bien que leur température de façonnage soit d'environ 538 °C[2]. Cette propriété, tout comme leur fragilité et leur température de fusion élevée, provient de leur tendance à vouloir s'ordonner due à des liens intermétalliques entre l'aluminium et les autres éléments de l'alliage. Les Alnico sont également des aimants relativement stables s'ils sont manipulés selon les recommandations.
Certains Alnico présentent des propriétés utiles à certaines applications. Standardisés, ils sont identifiés comme « Alni 3 » (car sans CO=CObalt), « Alnico 5 » ou « Alnico 8 » par exemple[3].
En date de 2008, les aimants à l'Alnico coûtent environ 20 USD par livre et 4,30 USD par BHmax[4].
Fabrication
L'Alnico est fabriqué par moulage ou par frittage. Les aimants faits d'Alnico anatropiques sont orientés en les chauffant au-dessus de la température critique et en les refroidissant en présence d'un champ magnétique.
Les Alnico isotropiques et anatropiques exigent un traitement thermique pour devenir aimantés, sans lui la coercition est d'environ 10 Oe, comparable à celle du fer dit technique, lequel est un matériau magnétique doux. Après le traitement thermique, l'Alnico devient une sorte de matériau composite nommé « matériau de précipitation ». Il s'agit d'un précipité riche en fer et en cobalt qui se trouve dans une matrice riche en NiAl[5].
L'anatropie de l'Alnico est orientée si l'alliage se trouve dans un champ magnétique externe pendant la phase de nucléation, laquelle survient lorsque la température diminue de 900 à 800°C, près du point de Curie. Sans le champ magnétique externe, l'alliage présente des poches anatropiques ayant des orientations différentes, lesquelles sont causées par l'aimantation spontanée. Le matériau de précipitation prévient les changements d'aimantation, car dans cet état il préfère quelques états magnétiques possédant une énergie élevée, ce qui lui permet d'atteindre des états intermédiaires. De plus, de faibles champs magnétiques modifient l'aimantation seulement pendant la phase de création de la matrice, et cette aimantation est réversible.
Usages
Les aimants à l'Alnico se retrouvent dans les moteurs électriques, les pickups (micros) de guitares électriques, les microphones, les capteurs, les haut-parleurs et les aimants pour vache[note 2].
Références
- (en) Paul Hellweg, The Insomniac's Dictionary, Facts On File Publications, 1986, 115 p. (ISBN 0-8160-1364-0)
- (en) Arnold - Alnico Magnets
- (en) Yuxiang Magnetic Materials Ind. Co.,Ltd., « AlNiCo Magnets », Yuxiang Magnetic Materials Ind. Co.,Ltd., 2001. Consulté le 9 décembre 2008 [PDF]
- (en) Frequently Asked Questions
- http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=1471923
- (en) Physical Review : 77p839_2, 80p112_2, 80p302_1, 81p478_1;
- (en) Review of Modern Physics : 17p15, 25p316_1;
- (en) Journal of Applied Physics : 29p299, 31pS82, 40p1308.
Notes
- Cette valeur signifie que l'Alnico peut générer un flux magnétique élevé dans un circuit magnétique fermé, mais oppose une faible résistance à la désaimantation.
- Les aimants pour vache servent à prévenir la transition d'objets métalliques hors du reticulum, partie du système digestif des vaches. En broutant dans les champs, les vaches avalent par inadvertance de petits objets métalliques tombés par terre : clous, broches, etc. Pour prévenir leur passage hors du reticulum, où ils causeraient des inflammations, la vache est amenée à avaler une tige aimantée qui se logera soit dans le rumen soit dans le reticulum. Par après, l'aimant attire ces objets métalliques, prévenant ainsi leur transition.
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