CH584966A5

CH584966A5 -

Info

Publication number: CH584966A5
Application number: CH1558674A
Authority: CH
Original assignee: Ferranti Ltd
Priority date: 1973-11-24
Filing date: 1974-11-22
Publication date: 1977-02-15
Also published as: GB1449212A; JPS5086275A; DE2454578B2; US3958742A; DE2454578A1; JPS5342667B2

Description


  
 



  Elément thermocompensé pour dispositif élasto-mécanique utilisé comme garde-temps
 La   prCsentc    invention a pour objet un élément ther  mo-compénsé    pour dispositif élasto-mécanique utilisé comme gardc-temps. Les dispositifs   élasto-mccaniques    tels que les dispositifs ressort-masse, les diapasons et autres résonateurs utilisés comme garde-lemps, les dispositifs électro- el magnétomécaniques à rappel élastique pour instruments de mesure, etc. comprennent tous un élément dont le module d'élasticité est entre autres déterminant pour la fréquence d'oscillation, la force ou le couple de rappel.

   Puisqu'il importe que cette fréquence, ces forces ou ces couples de rappel dépendent aussi peu que possible de la température dans le domaine d'utilisation, notamment aux températures ambiantes, il est utile que la variation du module puisse être adaptée à la variation des autres paramètres déterminant cette fréquence, ces forces ou ces couples de rappel.



   On a déjà proposé d'utiliser des alliages ferromagnétiques dont le point de Curie est voisin de la température ambiante. Dans le domaine d'utilisation, ces alliages sont donc toujours plus ou moins ferromagnétiques, ce qui peut évidemment compromettre le fonctionnement du dispositif élasto-mécanique.



   On a également proposé l'emploi d'autres matériaux tels que des alliages non ferreux ou des verres, en utilisant d'autres transformations ou particularités structurales de l'état solide, par exemple les transformations d'ordre et les effets de l'anisotropie d'une texture d'écrouissage, lesquels assurent la constance du module d'élasticité, dans le domaine de température. Ces   maté-    riaux présentent d'autres inconvénients tels que les effets   d'hystérèse    thermique.



   Dans un brevet suisse notamment, on a mentionné comme exemple de matériau le        Pyrexglas   mais on n'a mentionné aucun métal ou alliage, ni même une matière cristalline, ceci bien que   l'on    ait prévu, dans ce brevet, que le passage d'un état antiferromagnétique à un état non   antifcrromagnctique    conduise à des anomalies du module E.



   Dans un autre brevet suisse visant au même but, il   n'cst    nulle part question   d'antifcrromagnétismc.   



     II    en est de même dans un autre brevet suisse encore où de plus on se limite à des matériaux non métalliques.



   Dans différentes publications on a étudié le comportement de substances antiferromagnétiques, mais dans aucune de celles-ci on n'a prévu l'utilisation de ces substances pour la thermocompensation.



   La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients mentionnés plus haut.



   L'élément thermocompensé pour dispositif élastomécanique en un matériau qui, dans l'intervalle de température d'utilisation, présente une anomalie du module d'élasticité en fonction de la température, ayant comme conséquence un coefficient thermo-élastique demeurant voisin de zéro dans ledit intervalle, est caractérisé en ce que le matériau est constitué par un métal ou un alliage antiferromagnétique dont le point de Néel, où le matériau passe de l'état   antiferromagnétique    à l'état paramagnétique, est situé dans ledit intervalle ou dans son voisinage.



   Dans la description qui suit, on a   décril,    à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de   l'élément,    la figure unique du dessin étant un schéma explicatif de l'effet thermo-compensateur.



   On sait que le ferromagnétisme est une propriété cristalline comme le prouve le fait que les vapeurs de fer ou le fer liquide ne sont pas ferromagnétiques ou le fait qu'il suffit de modifier très légèrement la structure cristalline de certains cristaux non magnétiques pour les rendre ferromagnétiques. On sait que cette propriété est provoquée par la mise en parallèle du spin de certains électrons du cristal. Lorsque la tem  pérature du   matériau    dépasse le point dc   Curi@@    il perd ses   propriétés    ferromagnétiques et   passe    à   l'élit    paramagnétiquc.   Cet    effet est dû au fait que l'agitation   ther-    mique. à ces températures, empêche la mise en parallèle des spins.

   Dans son voisinage, le coefficient thermoélastique présente une anomalie appelée effet delta-E.



   Les substances antiferromagnétiques peuvent être considérées en général comme constituées par deux réseaux cristallins ferromagnétiques déportés   l'un    par rapport à l'autre, les spins étant   parallèles    dans chacun des réseaux, mais opposés d'un réseau à l'autre de sortc que les effets se compensent. Ces matériaux ne peuvent pas être   rcndus    ferromagnétiques par l'action   dc    champs extérieurs. Au point de Néel qui correspond au point de Curie, la substance passe de l'état antiferroma  gnétique    à l'état paramagnétique de façon analogue aux corps ferromagnétiques qui passent de   l'état    ferromagnétique à l'état paramagnétique.



   Ainsi, contrairement aux substances ferromagnétiques, les substances antiferromagnétiques demeurent insensibles aux champs magnétiques extérieurs, des deux côtés du point de Néel.



   On a représenté sur le dessin un   intervalle    de la température d'utilisation   délimité    entre   T    et   '1.2,    le point de Néel N pouvant être situé, suivant différents cas possibles, soit à gauche de l'intervalle   (N@),    soit dans l'intervalle   (N.),    soit à droite de l'intervalle (N3).



   En ordonnée, on a reporté le module d'élasticité M qui passe par un point d'inflexion 1, de sorte que le coefficient thermo-élastique. représenté par la tangente à la courbe, passe deux fois par zéro dans l'intervalle
T1-T2 et, entre ces deux points zéro, par un maximum, au point d'inflexion I.



  Exemple I .



   L'élément est constitué par un alliage de fer ct de manganèse additionné d'au moins un stabilisant tel que chrome ou carbone. D'autres éléments peuvent être ajoutés à l'alliage en vue de satisfaire à différentes conditions que la fabrication demande de l'alliage.



   Le point de Née de l'alliage fer-manganèse austéni- tique passe de - 140  C pour 10% Mn en poids à plus de 200  C pour 40 à 50   n/o    Mn. Pour stabiliser la phase (gamma) austénitique de cet alliage au-dessous de 25   O/o   
Mn (point de Néel correspondant: + 100  C), environ 0,5% de carbone est nécessaire; ce pourcentage pourrait être remplacé partiellement par 3 à 5 % de chrome.



  Exemple 2
   L'élènient    est constitué par du chrome pur ou par un alliage chrome-vanadium ou chrome-manganèse.



   Le module d'élasticité du chrome pur présente en fonction de la température un minimum suivi d'un point d'inflexion à une température inférieure à son point de
Néel (point de Néel du chrome pur: environ 40  C. La posilion de ce point de Néel et de l'anomalie élastique qui s'y rattache peut être variée dans l'échelle de température par l'addition de manganèse, qui hausse le point de
Néel (environ + 70  C par % de Mn), soit de vanadium, qui l'abaisse (cnviron -   O'   C par % de V).

Claims

REVENDICATION Elément thermocompensé pour dispositif élasto mécanique utilisé comme garde-lemps, en un matériau qui, dans l'intervalle de température d'utilisation, présente une anomalie du module d'élasticité en fonction de la température, ayant comme conséquence un coefficient thermo-élastique demeurant voisin de zéro dans ledit intervalle, caractérisé en, ce que Ic matériau est constitué par un métal ou un alliage antiferromagnétique dont le point de Néel, oil le matériau passe de l'état antiferro magnétique à l'état paramagnétique, est situé dans ledit intervalle ou dans son voisinage.

SOUS-REVENDICATIONS I. Elénient selon la revendication, caractérisé en ce que le matériau est constitué par un alliage de fer et de manganèse additionné d'au moins un stabilisant.

2. Elément selon la revendication, caractérisé en ce que le matériau est constitué par du chrome ou un alliage chrome-vanadium ou chrome-manganèse.

Ecrits et images opposés en cours d'examen Exposés d'invention suisses Nos 336 325, 337 787, 347 373 Physical Review Letters , @9.59, vol. 3, N 5, pages 211-212 The Physical Review , 3.5.65, vol. 138, N 3A, pages A 737-A 743 Zeitschrift für Metallkunde , vol. 56, N 9 (1965), pages 616-618