Магнитострикция оксидов и ниобиевых сплавов, обусловленная давлением внешнего магнитного поля

Abstract

Представлены результаты изучения явления магнитострикции в сверхпроводящих материалах MgB₂, NbTi и Nb₃Al, детально проанализирован механизм ее возникновения. Особое внимание уделено модели магнитострикции, обусловленной пиннингом. Детально проанализированы имеющиеся экспериментальные результаты по изучению скачков магнитострикции, обусловленных термомагнитными неустойчивостями. Проведен экспериментальный и теоретический анализ полных петель намагниченности и магнитострикции для сверхпроводников второго рода в рамках следующих моделей критического состояния: модели с пик-эффектом, модели Кима–Андерсона, экспоненциальной и линейной моделей совместно с критерием неустойчивости по отношению к возникновению скачков потока. Установлено, что наличие пик-эффекта оказывает сильное влияние на гистерезисные петли намагниченности и магнитострикции для жестких сверхпроводников второго рода. Показано, что немонотонность зависимости критического тока от магнитного поля приводит как к возникновению отдельных областей магнитного поля, где неустойчивости критического состояния проявляются в виде скачков магнитного потока, так и к существованию запрещенных зон для скачков потока.

Представлено результати вивчення явища магнітострикції у надпровідних матеріалах MgВ₂, NbТi та Nb₃Al, детально проаналізовано механізм її виникнення. Особливу увагу приділено моделі магнітострикції, яка обумовлена пінінгом магнітного потоку. Детально проаналізовано наявні експериментальні результати з вивчення стрибків магнітострикції, обумовлених термомагнітними нестійкостями. Проведено експериментальний і теоретичний аналіз повних петель намагніченості й магнітострикції для надпровідників другого роду в рамках наступних моделей критичного стану: моделi з пік-ефектом, моделi Кіма–Андерсона, експоненціальної й лінійної моделей разом із критерієм нестійкості стосовно виникнення стрибків потоку. Встановлено, що наявність пік-ефекту впливає на гістерезисні петлі намагніченості й магнітострикції для жорстких надпровідників другого роду. Показано, що немонотонність залежності критичного струму від магнітного поля призводить як до виникнення окремих областей магнітного поля, де нестійкості критичного стану проявляються у вигляді стрибків магнітного потоку, так й до існування заборонених зон для стрибків потоку.

The results of the study of the phenomenon of magnetostriction in hard superconducting materials MgB₂, NbTi and Nb₃Al were presented and the mechanism of its occurrence was analyzed. Particular attention is given to the model of the magnetostriction due to the pinning force. Detailed analysis of the experimental results devoted the study of jumps of magnetostriction due to thermal-magnetic instabilities was made. An experimental and theoretical analysis of the complete loops of the magnetization and magnetostriction for the type-II superconductors in the critical state was performed for the model with the peak-effect, the model by Kim–Anderson, the exponential and linear models accounting the criterion of instability with respect to the occurrence of flux jumps. It was shown that the presence of the peak-effect had a strong influence on the hysteresis loops of both the magnetization and magnetostriction of the type-II hard superconductors. It was shown that the non-monotonic dependence of the critical current on the magnetic field resulted in the appearance of a certain area of the magnetic field, where the critical state of instability were manifested in the form of magnetic flux jumps and the existence of the «forbidden» band for the flux jumps.