Néodyme – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos du Néodyme

Le néodyme est un métal argenté doux qui se ternit à l’air. Le néodyme ne se trouve pas naturellement sous forme métallique ou non mélangé avec d’autres lanthanides, et il est généralement raffiné pour un usage général. Bien que le néodyme soit classé parmi les terres rares, il s’agit d’un élément assez courant.

Sommaire

Élément	Néodyme
Numéro atomique	60
Catégorie d’élément	Métal de terre rare
Phase à STP	Solide
Densité	7,01 g/cm3
Résistance à la traction ultime	155 MPa
Limite d’élasticité	150 MPa
Module de Young	41,4 GPa
Échelle de Mohs	N / A
Dureté Brinell	265 MPa
Dureté Vickers	350 MPa
Point de fusion	1016°C
Point d’ébullition	3074 °C
Conductivité thermique	17W/mK
Coefficient de dilatation thermique	9,6 µm/mK
Chaleur spécifique	0,19 J/g·K
Température de fusion	7,14 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	273 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	643
Susceptibilité magnétique	+5628e-6cm^3/mol

Applications du Néodyme

L’utilisation la plus importante du néodyme est dans un alliage avec du fer et du bore pour fabriquer des aimants permanents très puissants. Ces aimants sont largement utilisés dans des produits tels que les microphones, les haut-parleurs professionnels, les écouteurs intra-auriculaires, les moteurs électriques à courant continu haute performance pour loisirs et les disques durs d’ordinateur, où une faible masse (ou volume) d’aimant ou des champs magnétiques puissants sont nécessaires. Des aimants en néodyme plus gros sont utilisés dans les moteurs électriques à haute puissance par rapport au poids (par exemple dans les voitures hybrides) et les générateurs (par exemple les générateurs électriques d’avions et d’éoliennes). Le néodyme est un composant, avec le praséodyme, du verre de didymium. Il s’agit d’un verre spécial pour les lunettes utilisées lors du soufflage du verre et du soudage. L’élément colore le verre de délicates nuances de violet, de rouge vin et de gris. Le néodyme est également utilisé dans le verre des cabines de bronzage,

 

 

Production et prix du Néodyme

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Néodyme pur se situaient autour de 1100 $/kg.

Commercialement, il est récupéré du sable de monazite et de la bastnasite par des procédés d’extraction et des techniques d’échange d’ions. La monazite est un minerai important pour le thorium, le lanthane et le cérium. On le trouve souvent dans les gisements de placers. L’Inde, Madagascar et l’Afrique du Sud possèdent d’importants gisements de sables de monazite. Les gisements en Inde sont particulièrement riches en monazite. La production mondiale de néodyme était d’environ 7 000 tonnes en 2004.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Néodyme

Force du Néodyme

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Néodyme

La résistance à la traction ultime du néodyme est de 155 MPa.

Limite d’élasticité du Néodyme

La limite d’élasticité du néodyme  est de 150 MPa.

Module de Young du Néodyme

Le module de Young du néodyme est de 150 MPa.

Dureté du Néodyme

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à  l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du néodyme est d’environ 265 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du néodyme est d’environ 350 MPa.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le néodyme a une dureté d’environ N/A.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Néodyme – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du néodyme est une structure  hexagonale double compacte.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Néodyme

Propriétés thermiques du Néodyme

Néodyme – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du néodyme est de 1016°C.

Le point d’ébullition du néodyme est de 3074°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Néodyme – Conductivité thermique

La conductivité thermique du néodyme est de 17 W/(m·K).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gaz), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Coefficient de dilatation thermique du Néodyme

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du néodyme  est  de 9,6 µm/(m·K)

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.

Néodyme – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du néodyme est de 0,19 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du néodyme est de 7,14 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du néodyme est de 273 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces d’attraction intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Néodyme – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique.

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Néodyme

La résistivité électrique du néodyme est de 643 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la façon dont le néodyme conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Néodyme

La susceptibilité magnétique du néodyme est de +5628e-6 cm^3/mol.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du néodyme en réponse à un champ magnétique appliqué.