Στην Κατεργασία μετάλλων, τι είναι η κρίσιμη θερμοκρασία;

Η επεξεργασία μετάλλων εστιάζει συχνά στα οφέλη της θέρμανσης του υλικού σε ακραίες θερμοκρασίες για ευκαμψία, αλλά σπάνια λαμβάνονται υπόψη τα πλεονεκτήματα της ακραίας ψύξης. Ψύχοντας ένα μέταλλο σε μια πολύ χαμηλή θερμοκρασία που ονομάζεται κρίσιμη θερμοκρασία, μπορεί να παρατηρηθεί ένα ηλεκτρικό φαινόμενο που ονομάζεται υπεραγωγιμότητα. Αυτή η μέθοδος είναι μια σημαντική πρόοδος στην ηλεκτρική εργασία και έχει χρησιμοποιηθεί με μια ποικιλία μετάλλων, αλλά το αλουμίνιο και ο χάλυβας γενικά είναι τα πιο κοινά.

Η κρίσιμη θερμοκρασία ενός μετάλλου διαφέρει από ουσία σε ουσία και, για λόγους αγωγιμότητας, μπορεί να μην είναι δυνατή η επίτευξη. Γενικά, τα μέταλλα πρέπει να ψύχονται σε θερμοκρασίες περίπου 0 βαθμούς Κέλβιν (μείον-459 Φαρενάιτ, μείον -273 Κελσίου) χρησιμοποιώντας υγρό άζωτο μέχρι να συμβεί μια αξιοσημείωτη αλλαγή φάσης. Η αλλαγή περιλαμβάνει μια ανύπαρκτη ηλεκτρική αντίσταση, που αναφέρεται επίσης ως υπεραγωγός. Αυτό επιτρέπει στην ενέργεια να περνάει πιο εύκολα από ό,τι μέσω της παραδοσιακής καλωδίωσης.

Η υπεραγωγιμότητα είναι συνήθως ο σκοπός της διαδικασίας κρίσιμης θερμοκρασίας. Όταν ένα μέταλλο ψύχεται σε αυτή την κρίσιμη θερμοκρασία, η έρευνα έχει δείξει ότι είναι καλύτερος αγωγός από τα σύρματα σε θερμοκρασία δωματίου. Δεν υπάρχει ηλεκτρική αντίσταση, επομένως τα ηλεκτρόνια μπορούν να περάσουν ελεύθερα μέσα από αυτό το μέταλλο, με αποτέλεσμα να μην χάνεται σχεδόν καθόλου ενέργεια μέσω της θερμότητας. Οι βρόχοι υπεραγωγών που χρησιμοποιούν μέταλλα που ψύχονται σε κρίσιμη θερμοκρασία μπορούν να διαρκέσουν αρκετά χρόνια χωρίς πρακτικά καμία φθορά, σε σύγκριση με τα παραδοσιακά συστήματα που πρέπει να αντικαθίστανται συχνά λόγω θερμότητας.

Το αλουμίνιο θεωρείται εξαιρετικό μέταλλο για χρήση με υπεραγωγιμότητα κρίσιμης θερμοκρασίας. Το μικρό βάρος και η ελατότητά του το καθιστούν μια πρώτη επιλογή για καλώδια και άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται για την αγωγή του ηλεκτρισμού. Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται συχνά σε βιομηχανίες που χρειάζονται διοχέτευση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας, όπως μια μονάδα παραγωγής ενέργειας ή ένα μεγάλο εργοστάσιο.

Ο χάλυβας και τα πολλά κράματά του έχουν βρεθεί ότι είναι ένας άλλος τύπος μετάλλου που χειρίζεται καλά αυτή την επεξεργασία. Η κρίσιμη θερμοκρασία του χάλυβα είναι χρήσιμη με περισσότερους τρόπους από την απλή αγωγή του ηλεκτρισμού. Η ισοθερμική ανόπτηση είναι μια διαδικασία που δημιουργείται για τον έλεγχο του ρυθμού μεταβολών της θερμοκρασίας του μετάλλου, που ονομάζεται επίσης κλίση θερμοκρασίας, που έχει ένα συγκεκριμένο κομμάτι χάλυβα να ψύχεται ακριβώς πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία, στη συνέχεια να χαμηλώνει κάτω από αυτό το σημείο και να επαναφέρει. Η απόσβεση είναι μια άλλη διαδικασία κρίσιμης θερμοκρασίας από χάλυβα που δεν περιλαμβάνει υπεραγωγιμότητα ή υγρό άζωτο, αλλά το μέταλλο ψύχεται σε αυτό το σημείο σε νερό, λάδι ή άλμη προκειμένου να αυξηθεί η περιεκτικότητά του σε άνθρακα.