Dans le travail des métaux, quelle est la température critique?
Le travail des métaux met souvent l'accent sur les avantages de chauffer le matériau à des températures extrêmes pour plus de souplesse, mais les avantages du refroidissement extrême sont rarement pris en compte. En refroidissant un métal à une température très basse appelée température critique, un phénomène électrique appelé supraconductivité peut être observé. Cette méthode est un progrès important dans le travail électrique et a été utilisée avec une variété de métaux, mais l'aluminium et l'acier sont généralement les plus courants.
La température critique d'un métal diffère d'une substance à l'autre et, pour des raisons de conductivité, il peut ne pas être possible de l'atteindre. En règle générale, les métaux doivent être refroidis à des températures avoisinant les 0 degrés Kelvin (moins-459 Fahrenheit, moins -273 Celsius) à l’azote liquide jusqu’à ce qu’un changement de phase notable se produise. Le changement implique une résistance électrique inexistante, également appelée devenir un supraconducteur. Cela permet à l'énergie de passer plus facilement que par le câblage traditionnel.
La supraconductivité est généralement le but du processus à température critique. Lorsqu'un métal est refroidi à cette température critique, des recherches ont montré qu'il était un meilleur conducteur que les fils à la température ambiante. Il n'y a pas de résistance électrique, de sorte que les électrons peuvent passer librement à travers ce métal, entraînant ainsi une perte d'énergie pratiquement nulle par la chaleur. Les boucles supraconductrices utilisant des métaux refroidis à une température critique peuvent durer plusieurs années sans pratiquement aucune détérioration, par rapport aux systèmes traditionnels qui doivent être remplacés fréquemment à cause de la chaleur.
L'aluminium est considéré comme un excellent métal à utiliser avec une supraconductivité à température critique. Sa légèreté et sa malléabilité en font un choix privilégié pour les fils et autres matériaux utilisés pour la fabrication de l'électricité. L'aluminium est souvent utilisé dans les industries nécessitant de grandes quantités d'énergie, telles que les centrales électriques ou les grandes usines.
L'acier et ses nombreux alliages se sont avérés être un autre type de métal qui gère bien ce traitement. La température critique de l'acier est utile à plus d'un titre que le simple fait de conduire l'électricité. Le recuit isothermique est un processus créé pour contrôler le taux de changement de température du métal, également appelé gradient de température, dans lequel une pièce d'acier particulière est refroidie à un niveau juste supérieur à la température critique, puis abaissée au-dessous de ce point et remontée. La trempe est un autre procédé à une température critique de l’acier qui n’implique pas de supraconductivité ni d’azote liquide, mais le métal est refroidi jusqu’à ce point dans de l’eau, de l’huile ou de la saumure afin d’augmenter sa teneur en carbone.