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Design et mise en œuvre d’alliages innovants pour des aimants NdFeB de hautes performances via le procédé de diffusion aux joints de grains

Matériaux et applications Mathématiques - Analyse numérique - Simulation Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Les aimants permanents à base de terres rares (TR), notamment les aimants néodyme-fer-bore (Nd-Fe-B), sont essentiels pour les moteurs et générateurs performants, comme ceux utilisés dans les véhicules électriques ou les éoliennes. Pour renforcer leur résistance à la désaimantation, des terres rares lourdes (TRL) telles que le dysprosium (Dy) ou le terbium (Tb) sont partiellement substituées au néodyme. Or, ces TRL, bien que cruciales pour les propriétés magnétiques, sont des matériaux critiques, dont l’approvisionnement est à risque. D’où l’enjeu : réduire leur teneur tout en maintenant les performances, face à une demande croissante en aimants hautes performances. Dans ce contexte, le procédé de diffusion aux joints de grains (GBD) des TRL s’impose comme la solution la plus efficace. Il permet de faire diffuser les TRL depuis la surface des aimants frittés vers les joints de grains, puis vers les grains de la phase magnétique. Cette localisation ciblée des TRL en périphérie des grains permet d’améliorer la tenue à la désaimantation tout en conservant une rémanence élevée, réduisant ainsi la quantité de TRL nécessaire. L’objectif de cette thèse est de maîtriser les mécanismes de diffusion et de localisation des TRL en limitant les réactions parasites qui en consomment inutilement. Le travail de doctorat combinera une approche expérimentale approfondie, incluant l’élaboration d’alliages TRL-TR-M (où M est un métal de transition) pour le GBD, l’étude de la diffusion, la caractérisation des phases à l’équilibre, ainsi que des analyses magnétiques et thermodynamiques détaillées, notamment via une étude poussée des diagrammes de phases. Cette démarche a pour but de définir les compositions et les conditions de diffusion optimales, afin d’atteindre les performances magnétiques ciblées.

Laboratoire

Département des Technologies des NanoMatériaux (DES-LITEN)
Service des Procédés Poudres & Caractérisations Avancées
Laboratoire des Matériaux et Composants Magnétiques
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