Etude de la solidification des composés de terres rares pour l'amélioration des procédés de fabrication des aimants permanents ; Study of the solidification of rare-earth compound to improve the fabrication process of permanent magnets

Les aimants permanents NdFeB présentent actuellement les plus hautes performances magnétiques. Ils sont des composants cruciaux car les performances magnétiques des aimants NdFeB permettent de développer les moteurs et les générateurs électriques les plus performants. L’électrification de nos sociétés provoque par conséquent une forte augmentation de la demande en terres rares (Nd et Dy, parmi d’autres). Or ces dernières font partie de la liste, établie par l’union européenne, des éléments critiques. L’amélioration des propriétés magnétiques de cette famille d’aimants est donc un enjeu crucial.Dans le cadre de cette thèse nous nous intéressons aux procédés de fabrication des aimants permanents NdFeB et plus particulièrement à la maitrise et à la compréhension des mécanismes de la solidification qui vont conduire à la microstructure finale des aimants. En effet les propriétés magnétiques sont fortement liées à la microstructure de ces matériaux.Les aimants frittés NdFeB sont constitués essentiellement de grains équiaxes de la phase magnétique Nd2Fe14B et orientés selon leur axe de facile aimantation. La proportion de cette phase et la qualité de l’alignement vont conditionner le niveau de rémanence que traduit la force d’attraction d’un aimant. Ces grains sont entourés d’une phase riche en terres rares qui contribue principalement à la coercitivité, la résistance à la désaimantation. La coercitivité peut également être améliorée en diminuant la taille des grains de la phase magnétique.Durant cette thèse, la solidification des alliages NdFeB a été étudiée au travers de trois procédés : la fusion à l’arc, la trempe sur roue et la fusion laser sur lit de poudre.La trempe sur roue, aussi appelée Strip-Casting, est le procédé de synthèse de référence pour la fabrication industrielle des aimants frittés NdFeB. Il permet d’obtenir des rubans de moins de 500 µm d’épaisseur qui seront ensuite broyés. La poudre sera orientée et compactée et les pièces seront frittées. La trempe sur roue va conditionner la finesse de ...