Основные характеристики материалов для постоянных магнитов (данные усреднены)
| Материал | Hc , э | Br , гс | (BH ) max , 106гс·э | Дата первого применения |
| Углеродистая сталь | 50 | 10000 | 0,26 | 1880 |
| Кобальтовая сталь | 240 | 9200 | 0,9 | 1917 |
| Сплав Fe – Ni – Al | 480 | 6100 | 1,05 | 1933 |
| Бариевый гексагональный феррит | 1800 | 2000 | 0,9 | 1952 |
| Сплав Pt – Co | 4300 | 6500 | 9,5 | 1958 |
| Соединение SmCo5 | 9500 | 9000 | 20,0 | 1968 |
Важным условием для достижения наивысших магнитных характеристик М. п. является его предварительное намагничивание до состояния магнитного насыщения . Другое важное требование — неизменность магнитных свойств со временем, отсутствие магнитного старения. М. п. изготовленные из материалов, склонных к магнитному старению, подвергают специальным обработкам (термической, переменным магнитным полем и другим), стабилизирующим состояние магнитов (см. Старение магнитное ).
Лит.: Займовский А. С., Чудновская Л. А., Магнитные материалы, [3 изд.]. М.—Л., 1957; Бозорт Р., Ферромагнетизм, перевод с английского, М., 1956; Смит Я., Вейн Х., Ферриты, перевод с английского, М., 1962: Постоянные магниты. Справочник, перевод с английского, М. — Л., 1963; Рабкин Л. И., Соскин С. А., Эпштейн Б. Ш., Ферриты, Л., 1968; Белов К. П., Редкоземельные магнитные материалы, «Успехи физических наук», 1972, т. 106, в. 2.
К. П. Белов.
Кривые размагничивания (а) и магнитной энергии (б) ферромагнетика. Br — остаточная магнитная индукция; Hc — коэрцитивная сила; Hd — размагничивающее поле; Bd — индукция в поле Hd .
Магнит сверхпроводящий
Магни'т сверхпроводя'щий,соленоид или электромагнит с обмоткой из сверхпроводящего материала. Обмотка в состоянии сверхпроводимости обладает нулевым омическим сопротивлением. Если такая обмотка замкнута накоротко, то наведённый в ней электрический ток сохраняется практически сколь угодно долго. Магнитное поле незатухающего тока, циркулирующего по обмотке М. с., исключительно стабильно и лишено пульсаций, что важно для ряда приложений в научных исследованиях и технике.
Обмотка М. с. теряет свойство сверхпроводимости при повышении температуры выше критической температуры Тк сверхпроводника, при достижении в обмотке критического токаIk или критического магнитного поляНк . Учитывая это, для обмоток М. с. применяют материалы с высокими значениями Тк , Ik и Нк (см. таблицу).
Свойства сверхпроводящих материалов, применяемых для обмоток сверхпроводящих магнитов
| Материал | HK при 4,2 K, кэ | Критическая температура TK , K | Критическая плотность тока (а/см2 ) в магнитном поле | |||
| 50 кгс | 100 кгс | 150 кгс | 200 кгс | |||
| Сплав ниобий – цирконий (Nb 50% – Zr 50%) | 90 | 10,5 | 1·105 | 0 | 0 | 0 |
| Сплав ниобий – титан (Nb 50% – Ti 50%) | 120 | 9,8 | 3·105 | 1·104 | 0 | 0 |
| Сплав ниобий – олово (Nb3 Sn) | 245 | 18,1 | (1,5–2)·106 | 1·106 | (0,7–1)·105 | (3–5)·104 |
| Соединение ванадий – галлий (V3 Ga) | 210 | 14,5 | 1·106 | (2–3)·105 | (1,5–2)·105 | (3–5)·104 |
Для стабилизации тока в обмотке М. с. (предотвращения потери сверхпроводимости отдельными её участками) сверхпроводящие обмоточные материалы выпускаются в виде проводов и шин, состоящих из тонких жил сверхпроводника в матрице нормального металла с высокой электро- и теплопроводностью (медь или алюминий). Жилы делают не толще нескольких десятков мкм, что снижает тепловыделение в обмотке при проникновении в неё растущего с током магнитного поля. Кроме того, весь проводник при изготовлении скручивают вдоль оси (рис. 1а, 1б ), что способствует уменьшению токов, наводящихся в сверхпроводящих жилах и замыкающихся через металл матрицы. Обмоточные материалы из хрупких интерметаллических соединений Nb3 Sn и V3 Ga выпускают в виде лент из Nb или V толщиной 10—20 мкм со слоями интерметаллида (2—3 мкм ) на обеих поверхностях. Такая лента для стабилизации сверхпроводящего тока и упрочнения покрывается тонким слоем меди или нержавеющей стали.
Сравнительно небольшие М. с. (с энергией магнитного поля до нескольких сотен кдж ) изготавливают с плотно намотанной обмоткой, содержащей 30—50% сверхпроводника в сечении провода. У крупных М. с., с энергией поля в десятки и сотни Мдж, проводники (шины) в своём сечении содержат 5—10% сверхпроводника, а в обмотке предусматриваются каналы, обеспечивающие надёжное охлаждение витков жидким гелием.
Электромагнитное взаимодействие витков соленоида создаёт механические напряжения в обмотке, которые в случае длинного соленоида с полем ~100 кгс эквивалентны внутреннему давлению ~ 400 am (3,9×107н/м2 ). Обычно для придания М. с. необходимой механической прочности применяют специальные бандажи (рис. 2 ). В принципе, механические напряжения могут быть значительно снижены такой укладкой витков обмотки, при которой линии тока совпадают с силовыми линиями магнитного поля всей системы в целом (так называемая «бессиловая» конфигурация обмотки).
При создании в обмотке М. с. электрического тока требуемой величины сначала включают нагреватель, расположенный на замыкающем обмотку сверхпроводящем проводе. Нагреватель повышает температуру замыкающего провода выше его Тк , и цепь шунта перестаёт быть сверхпроводящей. Когда ток в соленоиде достигнет требуемой величины, нагреватель выключают. Цепь шунта, охлаждаясь, становится сверхпроводящей, и после снижения тока питания до нуля в обмотке М. с. и замыкающем её проводе начинает циркулировать незатухающий ток.
Работающий М. с. находится обычно внутри криостата (рис. 3 ) с жидким гелием (температура кипящего гелия 4,2 K ниже Тк сверхпроводящих обмоточных материалов). Для предотвращения возможных повреждений сверхпроводящей цепи и экономии жидкого гелия при выделении запасённой в М. с. энергии в цепи М. с. имеется устройство для вывода энергии на разрядное сопротивление (рис. 4 ). Предельная напряжённость магнитного поля М. с. определяется в конечном счёте свойствами материалов, применяемых для изготовления обмотки магнита (см. таблицу).