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Éléments ferromagnétiques

surface lisse d'acier inoxydable


Quels matériaux ferromagnétiques existe-t-il ? Ou : Qu'est-ce qu'attire un aimant ?

schéma ferromagétisme

Le ferromagnétisme (ferrimagnétisme inclus) est la capacité de certains matériaux et éléments à devenir magnétique sous l'effet d'un champ magnétique extérieur. Les trois principaux éléments ferromagnétiques sont le fer (Fe), le nickel (Nickel) et le cobalt (Co). La notion de ferromagnétisme est à la fois applicable à ces trois éléments mais aussi aux aimants permanents (Ferrite, Nd-Fe-B, Al-Ni-Co et Sm-Co). C'est le mécanisme magnétique le plus "visible" car les forces en jeu sont importantes, un aimant de pêche dépasse facilement les 1000 kg d'adhérence tandis que le diamagnétisme et le paramagnétisme détaillés plus bas dans cette page sont peu détectables pour l'humain.

Il existe des exceptions, certains alliages de ces trois éléments comme l'acier inoxydable austénitique, qui bien qu'il comporte du fer et du nickel n'est pas ferromagnétique. Il y a aussi des alliages qui sont ferromagnétiques en n'ayant aucun élément ferromagnétique dans sa composition (alliage de Heusler).

Ils existent aussi d'autres corps ferromagnétiques moins connus comme certaines terres rares (le nom donné à une famille d'éléments dont le samarium et le néodyme font partie) : le dysprosium (Dy), le gadolinium (Gd), le terbium (Tb) et l'holmium (Ho) mais aussi quelques minéraux naturels comme la magnétite.

Pour finir, le groupe des matériaux ferromagnétiques se scinde en deux sous-groupes : les ferromagnétiques durs (aimants permanents) et les ferromagnétiques douces (cœur de transformateur ou de perle de ferrite) qui ont chacun des propriétés magnétiques et des applications bien différentes.



L'or et l'argent sont-ils ferromagnétiques ?

Non, l'argent et l'or ne sont pas des métaux ferromagnétiques, ils font partie des matériaux dits diamagnétiques. Cela signifie qu'ils sont très légèrement repoussés par des aimants. Cependant, si un aimant adhère sur un objet soi-disant en or ou en argent comme de l'argenterie, il est probablement faux ou souillé par d'autres métaux ferromagnétiques comme du fer. Pour rendre visible cette interaction extrêmement faible, il faut suspendre un aimant à de la ficelle afin qu'il soit libre des frottements et rapprocher l'objet diamagnétique en question.

Voici une liste non exhaustive des matériaux diamagnétiques :

  • Bismuth
  • Mercure
  • Plomb
  • Diamant
  • Eau
  • Graphite


Le cuivre et l'aluminium sont-ils ferromagnétiques ?

Tout comme l'or et l'argent, le cuivre fait partie des métaux diamagnétiques, il ne colle pas aux aimants. Les alliages de cuivre comme le laiton (cuivre-zinc) et le bronze (cuivre-étain) sont aussi diamagnétiques.

L'aluminium, en revanche, fait partie des éléments paramagnétiques. Cela veut dire que ces matériaux sont très légèrement attirés par les champs magnétiques (comme celui provenant d'un aimant permanent). Encore une fois, il faut limiter les frictions en accrochant le matériau en question à une cordelette ou en le faisant flotter sur une petite plaque de polystyrène dans de l'eau statique pour espérer voire un mouvement.

Voici une liste non exhaustive des matériaux paramagnétiques :

  • Oxygène
  • Titane
  • Tungstène
  • Magnésium
  • Sodium
  • Lithium


Quels aciers sont ferromagnétiques ?

Nous n'avons pas les informations sur tous les types d'aciers qui existent mais la plupart des aciers et fontes que l'on rencontre au quotidien sont ferromagnétiques. Mais il existe une famille d'aciers inoxydables appelés aciers austénitiques qui eux ne sont pas sensibles aux aimants (nuance 316/316L) ou très peu (nuance 304/304L).



Les autres types de structure


schéma paramagnétisme

Paramagnétisme : le matériau est très légèrement attiré par l'aimant

schéma diamagnétisme

Diamagnétisme : le matériau est très légèrement repoussé par l'aimant

schéma ferrimagnétisme

Ferrimagnétisme : aimantation spontanée extrêmement faible ou nulle / se comporte comme des matériaux ferromagnétiques en présence d'un champ extérieur

schéma antiferromagnétisme

Antiferromagnétisme : aimantation nulle ou théoriquement possible à magnétiser avec un champ extérieur de plusieurs centaines de teslas, à titre de comparaison, le record mondial et de seulement 45 teslas.

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