En modifiant l'alignement des domaines magnétiques internes d'un aimant, la température influe sur sa force. La force augmente à basse température et diminue à haute température. Le champ magnétique s'affaiblit et les domaines magnétiques se désalignent car les atomes de l'aimant se déplacent davantage sous l'effet de la chaleur.

Cependant, en stabilisant l'alignement de ces domaines, le refroidissement de l'aimant peut augmenter sa force. La définition de la température de Curie, la manière dont la chaleur peut modifier la force magnétique et ce qui se passe à la température la plus basse seront abordés dans la section consacrée à l'influence de la température sur les aimants.

Quelle est la température de Curie ?

La température de Curie (Tc) est le point auquel une substance magnétique perd toutes ses propriétés magnétiques.

 La température de Curie, qui établit la température maximale à laquelle l'alignement des moments magnétiques peut être perturbé, est une mesure de la relation entre le magnétisme et la température. C'est à Pierre Curie, physicien, que l'on doit le nom de cette température.

Par exemple,

• Un aimant en néodyme a une température d'environ 310 degrés Celsius.
• Un aimant frit est à environ 450°C.
• Aimant en samarium-cobalt, environ 750°C
• ~880°C pour les aimants Alnico

Un aimant perd ses propriétés lorsqu'il atteint son point de Curie, et le refroidir ne le rend pas plus fort.

Comment le froid affecte-t-il les aimants ?

En général, les températures plus froides augmentent la force magnétique parce qu'elles ralentissent le mouvement des atomes, ce qui aide à rétablir l'alignement. Toutefois, les aimants peuvent devenir cassants à des températures extrêmes, notamment lorsqu'ils sont fabriqués à partir de matériaux tels que le néodyme.

 Les aimants supraconducteurs sont souvent maintenus à des températures cryogéniques dans les laboratoires. En fait, la plupart des aimants sont légèrement plus forts et plus stables à des températures plus froides ; la force magnétique diminue progressivement si la température descend en dessous de 125 degrés Celsius.

Lorsque la température descend à 196 degrés Celsius, la force magnétique augmente de 85 à 90 %.

Comment la chaleur affecte-t-elle les aimants ?

Les domaines magnétiques, qui sont de petites sections d'atomes liés, se désalignent lorsque la température augmente sous l'effet de l'énergie thermique. Par conséquent, la force magnétique diminue progressivement. Les aimants peuvent difficilement perdre leurs propriétés magnétiques si la température augmente trop.

Le processus est un peu comme la chaleur qui fait fondre la glace. Une fois qu'il a atteint un certain point, il est difficile d'inverser la tendance. Sous l'effet de la chaleur, les molécules de la cire se déplacent plus rapidement et avec plus d'énergie cinétique, ce qui les rend plus régulières.

À des températures plus élevées, ces molécules commencent à se désaligner jusqu'à ce que leurs extrémités aient des charges opposées et ne se fassent plus face dans un arrangement en cage. Un aimant peut reprendre sa fonction initiale après refroidissement si la chaleur qui lui est fournie reste inférieure à sa température maximale de fonctionnement.

Différents matériaux magnétiques réagissent différemment à la température

Les aimants ont des comportements différents selon la température et la pression. La structure cristalline interne et la composition des substances déterminent leur réaction. Nous examinons la réaction des matériaux magnétiques les plus couramment utilisés aux variations de température.

Alnico

De nombreux équipements industriels et grand public dépendent des aimants permanents Alnico. Les aimants Alnico sont utilisés dans les aimants de vache, les tubes à ondes progressives, les moteurs électriques, les micros de guitare électrique, les microphones, les capteurs et les haut-parleurs, entre autres.

Cependant, les aimants en terres rares sont actuellement utilisés dans de nombreux objets parce qu'ils peuvent produire un BHmax élevé et un champ magnétique puissant (Br), ce qui permet la miniaturisation des objets.

SmCo

Une caractéristique bien connue des aimants en samarium-cobalt est leur exceptionnelle stabilité à la chaleur. Même à des températures allant jusqu'à 350°C, ils ne s'affaiblissent pas de manière significative.

NdFeB

Les aimants permanents les plus puissants du marché sont les aimants en néodyme. Bien qu'ils soient très sensibles à la température. Les types avancés (tels que les N42SH ou N52VH) peuvent fonctionner jusqu'à 230°C, mais les grades perdent de leur puissance au-delà de 80°C.

Ils ne conviennent pas aux conditions extrêmement chaudes, car ils subissent une démagnétisation irréversible au-delà de leurs limites.

Ferrite

Les aimants en ferrite sont peu coûteux et couramment utilisés. Ils sont composés d'oxyde de fer et de baryum ou de strontium. Leur magnétisme est légèrement réduit en dessous des températures de congélation.

Néanmoins, ils fonctionnent bien jusqu'à 250°C. Néanmoins, parce qu'ils offrent un compromis entre coût et fiabilité, ils sont préférés pour des applications telles que les haut-parleurs et les aimants de réfrigérateur.

~0,11% Perte par °C (réversible en dessous de la température maximale de fonctionnement)

Lorsque la température de fonctionnement est inférieure à la température maximale, les aimants perdent généralement environ 0,11% de leur force pour chaque degré Celsius. Heureusement, ces dommages sont réversibles, de sorte que l'aimant retrouve sa force initiale lorsqu'il refroidit.

 Cependant, une partie des dommages est irréversible si la température dépasse la plage nominale. Il est essentiel de choisir la qualité d'aimant appropriée pour votre application afin d'éviter une démagnétisation irréversible.

Température nominale par grade (par exemple, VH/AH jusqu'à ~230°C)

Chaque aimant a une température nominale spécifique, qui dépend de sa qualité et de la composition du matériau. Les aimants en néodyme (NdFeB), par exemple, sont classés en N95, N42, N35 et autres catégories similaires.

Chaque qualité a une plage de température maximale de fonctionnement. Elle est généralement comprise entre 80°C et 230°C pour les types spéciaux à haute température tels que VH (Very High) et AH (Additionally High)h). Si ces limites sont dépassées, le magnétisme peut être perdu de manière irréversible.

Qu'arrive-t-il aux aimants à haute température ?

Lorsque des aimants sont exposés à des températures élevées, deux effets sont possibles.

Perte réversible :

Lorsque le processus de chauffage reste en dessous de sa température maximale de fonctionnement, l'aimantation s'inverse. Cela montre que le matériau est encore moins magnétique lorsqu'il est chauffé. Les domaines perdent une partie de leur alignement en raison de l'agitation thermique causée par l'augmentation de la température.

Un aimant peut retrouver sa force après avoir été refroidi. Si la température de la feuille reste inférieure à un certain seuil, également appelé température de Curie ou point de Curie.

L'aimant peut s'affaiblir momentanément lorsqu'il est exposé à une chaleur modérée. Nous appelons ce phénomène "dommage réversible".

Perte irréversible (et perte permanente)

Lorsqu'un aimant est exposé à des températures supérieures à sa température maximale de fonctionnement et inférieures à sa température de Curie, une perte irréversible de magnétisme se produit.

Cela signifie que :

● Ses performances seront moins bonnes à froid.

Jusqu'à quel point les aimants en néodyme sont-ils trop chauds ?

Les aimants permanents les plus puissants du marché sont des aimants en néodyme (NDFEB). Nous sommes donc également sensibles à la température. Les qualités standard telles que N35 ou N52 commencent généralement à perdre leur magnétisme à 80°C (176°F).

Lorsque la température dépasse la limite, l'efficacité de l'aimant se détériore rapidement et peut ne pas se rétablir complètement lorsqu'il refroidit.

Un aimant subit un changement constant lorsqu'il atteint sa température de Curie. C'est le point auquel il perd toutes ses propriétés magnétiques, en fonction de la composition du matériau. Ce point se situe généralement entre 310°C et 400°C (590°F et 752°F) pour les aimants en néodyme.

La température maximale de fonctionnement dépend de la forme (coefficient de perméance).

La forme et la conception d'un aimant influent sur la quantité de chaleur qu'il peut supporter. Le terme “coefficient de perméance” (Pc) fait référence à cette composante.

Son champ magnétique est plus stable, d'où un aimant avec un coefficient de permanence plus élevé. Par exemple, un cylindre plus épais peut mieux conserver son magnétisme lorsqu'il est chauffé.

D'autre part, à des températures plus élevées, les aimants plus fins ou plus petits avec des valeurs PCO plus faibles sont plus susceptibles de se démagnétiser.

Grades haute température (par exemple, N42SH, N35AH)

Des qualités spéciales d'aimants au néodyme à haute température ont été développées pour résoudre les problèmes de sensibilité à la chaleur.

Même dans des conditions difficiles, ces nuances peuvent conserver leurs fortes propriétés magnétiques grâce à l'utilisation d'alliages et de mortiers modifiés :

• La température de fonctionnement du N42SH est de 150°C (902°F).
• Températures jusqu'à 200°C (392°F) peuvent être gérées par l'outil N35EH.
• 230°C peut résister à des températures allant jusqu'à 35AH (446°F).

Bien que ces qualités haute température ne soient pas aussi puissantes que les qualités ordinaires, elles sont idéales pour les applications exigeantes telles que les moteurs électriques et les capteurs automobiles, car elles conservent leur magnétisme lorsqu'elles sont chauffées.

Il est possible de rétablir le magnétisme à son niveau d'origine, mais ce n'est pas économique. Une perte irréversible ne se produit qu'une seule fois.

Conclusion

Les aimants sont fortement influencés par la température ; au-dessus du point de Curie, les aimants permanents tels que le fer ou le néodyme perdent toute leur force magnétique. L'intensité de leur champ magnétique augmente avec la température.

En raison de leur puissance électrique réduite, les électro-aimants finissent par perdre leur force lorsqu'ils surchauffent. Les électro-aimants supraconducteurs sont donc améliorés par un refroidissement à très haute température.

champs.

La température doit être gérée avec soin. Le magnétisme est maintenu en gardant l'aimant permanent à l'abri de la chaleur extrême. Le refroidissement des électro-aimants permet d'obtenir des champs magnétiques puissants.

De nouvelles applications magnétiques dans les domaines de la science, de l'ingénierie et de la médecine peuvent être créées en utilisant la chaleur et les limites.

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