EFFET DE CONTRAINTE EN PRÉSENCE DE CHAMP MAGNÉTIQUE DANS LES MATÉRIAUX FERROMAGNÉTIQUES (EFFET CHAMP-CONTRAINTE)

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Submitted on 1 Jan 1971

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EFFET DE CONTRAINTE EN PRÉSENCE DE CHAMP MAGNÉTIQUE DANS LES MATÉRIAUX

FERROMAGNÉTIQUES (EFFET CHAMP-CONTRAINTE)

O. Yamada, Nguyen Dang

To cite this version:

O. Yamada, Nguyen Dang. EFFET DE CONTRAINTE EN PRÉSENCE DE CHAMP MAGNÉ- TIQUE DANS LES MATÉRIAUX FERROMAGNÉTIQUES (EFFET CHAMP-CONTRAINTE).

Journal de Physique Colloques, 1971, 32 (C1), pp.C1-392-C1-393. �10.1051/jphyscol:19711136�. �jpa-

00213954�

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JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C 1, supplément au n° 2-3, Tome 32, Février-Mars 1971, page C l - 392

EFFET DE CONTRAINTE EN PRÉSENCE DE CHAMP MAGNÉTIQUE DANS LES MATÉRIAUX FERROMAGNÉTIQUES

(EFFET CHAMP-CONTRAINTE)

par O. YAMADA et NGUYEN VAN DANG

Laboratoire d'Electrostatique et de Physique du Métal, cedex n° 166, 38-Grenoble-Gare

Résumé. — L'effet de contrainte en présence de champ magnétique existe dans tous les matériaux ferromagnétiques.

Dans le Domaine de Rayleigh l'effet est proportionnel à la valeur de l'aimantation, tandis qu'en dehors du domaine de Rayleigh il est proportionnel à la susceptibilité différentielle totale.

Cet effet de contrainte est interprété par un modèle selon lequel des parois retenues par des obstacles sont libérées par une application de contrainte.

Abstract. — The stress effect under a magnetic field occurs in ail ferromagnetic materials. In the Rayleigh region this effect is proportional to the value of magnetization, whereas in the outside of the Rayleigh region it is proportional to the total differential susceptibility.

This stress effect is interpreted by the model in which magnetic walls retained by obstacles will be free by application of stress.

I. Introduction. — Depuis longtemps on sait qu'une contrainte élastique à champ magnétique constant provoque une variation d'aimantation d'un matériau ferromagnétique. Ce phénomène a été interprété par Brown [1] et par Brugel et Rimet [2]. dans un modèle des parois, en supposant qu'une contrainte engendre une force magnétoélastique sur les parois à 90°, tandis qu'elle n'a aucun effet sur les parois à 180°.

D'après l'interprétation ci-dessus il ne devrait y avoir aucun effet de contrainte dans le cobalt hexagonal, puisqu'il n'y a que des parois à 180° dans cet échantillon par suite de l'anisotropie magnétocris- talline uniaxiale. Cependant en réalité il existe un effet important de contrainte dans Un cobalt hexagonal polycristallin [3] [4]. Nous avons aussi réussi à mesurer l'effet de contrainte avec un échantillon de cobalt monocristallin (longueur : 45 mm ; section : 12,1 mm² ; champ coercitif : 0,27 Oe) dont la direction longitu- dimale est dirigée suivant l'axe c. L'effet de contrainte bien que soit très petit (1,2 x 1 0- 2 u. e. m.), existe quand même nettement dans un tel échantillon monocristallin [5].

II. Lois de l'effet champ-contrainte. — L'effet de contrainte qu'on mesure dans un cobalt hexagonal s'observe en principe dans tous les matériaux ferro- magnétiques uniquement en présence de champ magné- tique appliqué, c'est la raison pour laquelle on l'appelle « effet champ-contrainte ».. •

D'après les expériences on a constaté que l'effet champ-contrainte F(aa ab) se produisant dans le cas où la contrainte varie de <ra à ab, est toujours propor- tionnel à l'amplitude de la variation de contrainte a, quel que soit le signe de la variation. Dans le domaine de Rayleigh l'effet est proportionnel à la valeur de l'aimantation / , tandis qu'en dehors du domaine de Rayleigh il est proportionnel à la susceptibilité diffé- rentielle totale Xtot- On a donc dans le domaine de Rayleigh la loi suivante :

F(paob) = F{phoà = KaJ<j (1) où K„ est une constante. Cependant, en dehors du

domaine de Rayleigh on trouve une autre loi

Hff^a 0b) = F(?b O = h^P x^toi a (2)

où h^F est une autre constante. Pour les deux cas on désigne par a

a = | <7b - <ra | (3) Nous avons montré sur la figure 1 les résultats expé-

rimentaux correspondant à la formule (2) sur un

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FIG. 1. — Valeurs de l'effet champ-contrainte en fonction de la susceptibilité pour différentes valeurs de contrainte dans,un cobalt hexagonal polycristallin. P correspond à 1,9 kg/mm2.

• pour l'application de tension. O pour la suppression de tension.

échantillon de cobalt hexagonal polycristallin à 99,99 % de cobalt.

III. Discussion. — Pour expliquer la relation entre les deux formules (1) et (2), on introduit l'existence de H^F limite au-dessous de laquelle la loi (1) est valable et au-dessus de laquelle la formule (2) est applicable. On a donc une expression de la forme :

h^F = K^aHp (4) A titre d'exemple, pour le cobalt hexagonal poly- cristallin (He = 55 Oe) on a obtenu hF = 0,32 Oe et K^a = 0,014 ~ 0,018. On a donc H^p = 18 ~ 23 Oe.

Cette valeur est convenable puisque HF peut être considéré comme la limite du domaine de Rayleigh.

On sait que dans le domaine de Rayleigh il n'y a pas d'effet Barkhausen s'il s'agit de l'application de

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19711136

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champ magnétique. Cependant l'effet Barkhausen se produit même dans le domaine de Rayleigh, lorsqu'on applique une contrainte en présence de champ magné- tique. Cet effet Barkhausen est un processus de libé- ration des parois retenues par des obstacles, par suite de l'influence de la force magnétoélastique due à la contrainte appliquée o sur les moments magnétiques des spins de l'intérieur des parois. Etant donné que cette force magnétoélastique est proportionnelle à 3 il, 012 J,, on prévoit que l'effet est à peu près proportionnel à la valeur absolue de la magnétostriction

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ils 1. C'est-à-dire,

K o = k l h , I ( 5 )

où k est une constante, comme le montre la figure 2 nous avons vérifié cette relation sur différents échan-

tillons d'alliage Fe-Ni qui sont tréfilés dans les mêmes

m.

2. - Constante de l'effet champ-contrainte en font- en l'effet de du tion de la magnétostriction) As] pour différents échantillons de

type Brown. permalIoy trénlés dans les mêmes conditions.

Bibliographie

[l] BROWN (W. F.), Phys. Rev., 1949, 75, 147. [4] YAMADA (O.) et NGUYEN VAN DANG, C. R. Acad. Sci., [2] BRUGEL (L.) et RIMET (G.), J. Physique, 1966, 27,589. Paris, 1969, 268B, 371.

[3] YAMADA (O.), C. R. Acad. Sci., Paris, 1967,264B, 847. [5] YAMADA (O.) et NGUYEN VAN DANG, C. R. Acad. Sci., Paris, 1970, 270B, 441.