Mitä kriittinen lämpötila on metallityössä?

Metallityö keskittyy usein materiaalin lämmittämisen etuihin äärilämpötilojen joustavuuden kannalta, mutta äärimmäisen jäähdytyksen edut otetaan harvoin huomioon. Jäähdyttämällä metalli erittäin matalaan lämpötilaan, jota kutsutaan sen kriittiseksi lämpötilaksi, voidaan havaita suprajohtavuutta kutsuva sähköinen ilmiö. Tämä menetelmä on tärkeä edistysaskel sähkötöissä ja sitä on käytetty useiden metallien kanssa, mutta alumiini ja teräs ovat yleensä yleisimpiä.

Metallin kriittinen lämpötila vaihtelee aineesta toiseen, ja johtavuuden vuoksi sitä ei ehkä voida saavuttaa. Yleensä metallit on jäähdytettävä noin 0 Kelvinin lämpötilaan (miinus -459 Fahrenheit, miinus -273 Celsius) käyttäen nestemäistä typpeä, kunnes havaittava faasimuutos tapahtuu. Muutokseen liittyy olematon sähkövastus, jota kutsutaan myös suprajohteeksi. Tämä mahdollistaa energian siirtymisen helpommin kuin perinteisen johdotuksen kautta.

Suprajohtavuus on yleensä kriittisen lämpötilaprosessin tarkoitus. Kun metalli jäähdytetään tähän kriittiseen lämpötilaan, tutkimukset ovat osoittaneet sen olevan parempi johdin kuin johdot huoneenlämmössä. Sähköistä vastusta ei ole, joten elektronit voivat kulkea vapaasti tämän metallin läpi, jolloin lämpö ei menetä melkein energiaa. Suprajohtosilmukat, jotka käyttävät kriittiseen lämpötilaan jäähdytettyjä metalleja, voivat kestää useita vuosia käytännössä ilman heikkenemistä verrattuna perinteisiin järjestelmiin, jotka on vaihdettava usein lämmön vuoksi.

Alumiinia pidetään erinomaisena metallina käytettäväksi kriittisen lämpötilan suprajohtavuuden kanssa. Sen keveys ja muokattavuus tekevät siitä erinomaisen valinnan johtimille ja muille sähkön johtamiseen käytettäville materiaaleille. Alumiinia käytetään usein teollisuudessa, joka tarvitsee suuria määriä energiaa, kuten voimalaitoksessa tai suuressa tehtaassa.

Teräksen ja sen monien seosten on todettu olevan toinen metallityyppi, joka käsittelee tämän käsittelyn hyvin. Teräksen kriittinen lämpötila on hyödyllinen monella tavalla kuin pelkästään sähkön johtaminen. Isoterminen hehkutus on prosessi, joka on luotu hallitsemaan metallin lämpötilan muutosnopeutta, jota kutsutaan myös lämpötilagradientiksi ja jossa tietty teräspala jäähdytetään juuri kriittisen lämpötilan yläpuolelle, lasketaan sitten tämän pisteen alapuolelle ja nostetaan takaisin. Jäähdytys on toinen teräksen kriittinen lämpötilaprosessi, johon ei liity suprajohtavuutta tai nestemäistä typpeä, vaan metalli jäähdytetään siihen pisteeseen vedessä, öljyssä tai suolavedessä hiilipitoisuuden lisäämiseksi.