Caractérisation thermophysique d'un alliage de néodyme

Introduction

Les alliages de néodyme constituent des matériaux essentiels pour les applications modernes à haute performance. Ils servent notamment de base à la fabrication d’aimants permanents haute performance utilisés dans les moteurs électriques, les générateurs, les éoliennes, les capteurs et les disques durs. Outre leurs propriétés magnétiques, les caractéristiques thermophysiques des alliages de néodyme jouent également un rôle déterminant. À des DensitéLa densité de masse est définie comme le rapport entre la masse et le volume. densités de puissance élevées et à des températures de fonctionnement croissantes, la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique, la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique et la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique ont une influence significative sur le comportement thermique d’un matériau. Ces propriétés sont essentielles pour une gestion thermique efficace, afin d’éviter toute surchauffe locale et de garantir la stabilité à long terme du matériau et de ses fonctions.

La connaissance de la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique revêt ici une importance particulière, car elle décrit la vitesse à laquelle un changement de température se propage au sein du matériau. En combinaison avec la densité et la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique, elle permet de déterminer la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique – un paramètre central pour la conception de composants soumis à des contraintes thermiques.

Méthode et conditions de mesure

Les propriétés thermophysiques de l'alliage de néodyme ont été déterminées à l'aide de l' LFA 717 HyperFlash^® HT. L’analyse par flash laser est l’une des méthodes les plus éprouvées pour mesurer la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique ; elle se caractérise par une grande précision et des temps de mesure courts. Au cours de la mesure, la face avant de l'échantillon est excitée par une brève impulsion d'énergie, et l'augmentation de température qui en résulte sur la face arrière est enregistrée sans contact avec un détecteur infrarouge. À partir d'un ajustement mathématique de la courbe, la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique est déterminée à partir du signal mesuré.

Outre la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique, la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique a également été déterminée par LFA selon la méthode de comparaison. À cette fin, une référence en cuivre aux propriétés thermophysiques connues a été utilisée. La Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique a ensuite été calculée à partir de la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique, de la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique et de la densité. Les conditions de mesure exactes sont indiquées dans le tableau 1.

Tableau 1 : Conditions de mesure

Résultats et discussion

La figure 1 présente la diffusivité thermique, la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique et la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique de l'alliage de néodyme étudié, de la température ambiante à 800 °C. À mesure que la température augmente, toutes ces caractéristiques thermophysiques ont tendance à s'accroître. Dans la plage comprise entre environ 300 °C et 350 °C, cependant, la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique présente un maximum net, tandis que la diffusivité thermique forme simultanément un minimum local. Ce comportement corrélé indique une transition liée à la transformation de Curie de l’alliage.

Ces deux propriétés sont sensibles aux changements structurels ou magnétiques du matériau et permettent d’identifier clairement la plage de température concernée.

La Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique calculée ne présente toutefois pas de pic de transition marqué, mais augmente de manière quasi continue sur toute la plage de mesure. Ce comportement s'explique par le fait que les effets opposés de l'augmentation de la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique et de la diminution de la diffusivité thermique se compensent largement lors du calcul de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique. L’influence de la transition est donc beaucoup moins marquée dans la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique que dans les paramètres individuels mesurés directement.

Les résultats montrent que la détermination combinée de la diffusivité thermique et de la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique à l’aide de la LFA permet d’évaluer plus précisément le comportement thermophysique des matériaux. En particulier, les anomalies dépendantes de la température, telles que celles pouvant survenir à proximité de la transformation de Curie, peuvent être détectées et interprétées de manière fiable sur la base des paramètres individuels.

Résumé

La LFA 717 HyperFlash^® HT permet une caractérisation précise des propriétés thermiques à haute température, notamment grâce à la méthode du flash laser sans contact pour la détermination de la diffusivité thermique. En combinaison avec des échantillons de référence et Density Determination, la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique et la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique peuvent également être déterminées de manière fiable.