Was ist in der Metallbearbeitung die kritische Temperatur?
Die Metallbearbeitung konzentriert sich häufig auf die Vorteile des Erwärmens von Material auf extreme Temperaturen, um die Biegsamkeit zu gewährleisten, aber selten werden die Vorteile einer extremen Kühlung in Betracht gezogen. Durch Abkühlen eines Metalls auf eine sehr niedrige Temperatur, die als kritische Temperatur bezeichnet wird, kann ein elektrisches Phänomen beobachtet werden, das als Supraleitung bezeichnet wird. Diese Methode ist ein wichtiger Fortschritt in der Elektrotechnik und wurde bei einer Vielzahl von Metallen eingesetzt, wobei Aluminium und Stahl im Allgemeinen am häufigsten verwendet werden.
Die kritische Temperatur eines Metalls ist von Stoff zu Stoff unterschiedlich und kann aus Gründen der Leitfähigkeit möglicherweise nicht erreicht werden. Im Allgemeinen müssen Metalle mit flüssigem Stickstoff auf Temperaturen um 0 Grad Kelvin (minus -459 Fahrenheit, minus -273 Celsius) abgekühlt werden, bis eine merkliche Phasenänderung auftritt. Die Änderung beinhaltet einen nicht vorhandenen elektrischen Widerstand, der auch als Supraleiter bezeichnet wird. Dies ermöglicht eine einfachere Energieübertragung als bei herkömmlichen Kabeln.
Die Supraleitung ist gewöhnlich der Zweck des Prozesses der kritischen Temperatur. Wenn ein Metall auf diese kritische Temperatur abgekühlt wird, hat die Forschung gezeigt, dass es bei Raumtemperatur ein besserer Leiter als Drähte ist. Es gibt keinen elektrischen Widerstand, so dass Elektronen ungehindert durch dieses Metall gelangen können, was dazu führt, dass nahezu keine Energie durch Wärme verloren geht. Supraleiterschleifen aus Metallen, die auf eine kritische Temperatur abgekühlt sind, können im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, die häufig aufgrund von Hitzeeinwirkung ausgetauscht werden müssen, mehrere Jahre praktisch ohne Qualitätsverlust bestehen.
Aluminium wird als ausgezeichnetes Metall zur Verwendung bei kritischer Temperatursupraleitung angesehen. Sein geringes Gewicht und seine Formbarkeit machen es zur ersten Wahl für Drähte und andere Materialien, die zum Leiten von Elektrizität verwendet werden. Aluminium wird häufig in Industrien eingesetzt, die große Mengen an Energie verbrauchen, beispielsweise in Kraftwerken oder großen Fabriken.
Stahl und seine vielen Legierungen haben sich als eine andere Art von Metall erwiesen, das diese Behandlung gut handhabt. Die kritische Temperatur von Stahl ist in mehr als nur der Leitung von Elektrizität von Nutzen. Das isotherme Tempern ist ein Prozess zur Steuerung der Temperaturänderungsrate des Metalls, der auch als Temperaturgradient bezeichnet wird. Dabei wird ein bestimmtes Stahlstück auf knapp über die kritische Temperatur abgekühlt, dann unter diesen Punkt abgesenkt und wieder hochgefahren. Das Abschrecken ist ein weiterer Prozess für kritische Stahltemperaturen, bei dem es nicht um Supraleitung oder flüssigen Stickstoff geht. Stattdessen wird das Metall in Wasser, Öl oder Salzlösung bis zu diesem Punkt abgekühlt, um den Kohlenstoffgehalt zu erhöhen.