Etude par mesure du bruit Barkhausen de la microstructure et de l ...

Chapitre 2 – Le magnétisme dans les matériaux
- l’énergie magnéto-élastique ou magnétostriction, due aux interactions entre l’état de contrainte
du matériau et l’orientation des moments magnétiques atomiques
- l’énergie magnétostatique, due à la configuration magnétique à l’échelle du cristal
a) L’énergie d’échange
C’est la minimisation de l’énergie d’échange qui est responsable de l’alignement des moments
élémentaires. C’est donc cette énergie définie à l’échelle atomique, qui est à l’origine du
ferromagnétisme. Cette énergie va donc aussi jouer un rôle prépondérant au niveau de la
disposition des moments atomiques au niveau d’une paroi de Bloch. En effet, plus les moments
élémentaires seront disposés dans des directions opposées, plus l’énergie d’échange au niveau de la
paroi va augmenter. Ainsi, plus la transition d’un domaine de Weiss à un autre se fera de façon
abrupte, plus cette énergie sera importante.
Du point de vue de l’énergie d’échange, le système aurait donc naturellement tendance à
privilégier des parois de Bloch relativement larges, c’est à dire des retournements de spins
atomiques relativement doux.
b) L’énergie d’anisotropie magnéto-cristalline
La minimisation de cette énergie est responsable de la rotation (réversible et irréversible) des
domaines de Weiss lors du processus d’aimantation car elle privilégie des directions
cristallographiques précises. En fait, il y a compétition entre l’énergie d’anisotropie et l’énergie
correspondant à l’application du champ magnétique. Ainsi, l’énergie totale à considérer en ce qui
concerne la rotation des domaines de Weiss est la suivante :
E = E − E
tot
où Ea est l’énergie d’anisotropie et EH est l’énergie correspondant à l’action du champ appliqué,
telle que : −µ
⋅ M ⋅ H .
EH = 0 S
Ea est minimale lorsque le champ appliqué présente une direction parallèle à une direction de
facile aimantation du cristal. En effet, selon le réseau cristallin du matériau ferromagnétique, de la
même façon qu’il existe une anisotropie cristalline, il est nécessaire de prendre en compte une
anisotropie magnétique. Ainsi, il existe des directions cristallographiques pour lesquelles la
saturation magnétique est plus facilement atteinte que dans d’autres directions. En réalité, dans le
cristal anisotrope, les atomes subissent l’influence de la présence des atomes voisins, ce qui
entraîne une déformation des orbitales et a des répercussions sur les propriétés magnétiques.
Ainsi, par exemple, correspond à la direction de facile aimantation pour le fer et pour
le Ni.
c) L’énergie magnéto-élastique / la magnétostriction
Lorsque l’on soumet un monocristal de matériau ferromagnétique à un champ magnétique
extérieur, on peut observer un allongement ou un rétrécissement de celui-ci dans la direction
a
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