Cryogene temperaturen, invloed op metaal en enkele toepassingen
Zodra vloeibare lucht, vloeibare waterstof en vloeibaar helium beschikbaar kwamen rond de eeuwwisseling, werd de aandacht gericht op de effecten die de temperaturen van deze producten hadden op de eigenschappen van materialen. Zo ontstonden de gangbare demonstratie-experimenten, zoals het bevriezen van een holle rubberbal in vloeibare lucht die dan in scherven viel als geprobeerd werd er mee te stuiteren, of het maken van een veer van een stukje looddraad en het maken van een luidklok van een klokvormig stuk lood dat bij kamertemperatuur doffe klanken geeft, maar na onderdompeling in vloeibaar lucht heldere tonen teweegbrengt.
Sterkte van materialen
De bepaling van de sterkte van materialen bij cryogene temperaturen is van vitaal belang om te kunnen komen tot een veilig ontwerp van cryogene apparaten, omdat lage temperaturen een uitgesproken invloed hebben op de fysische eigenschappen van vele materialen en in veel gevallen een rampzalige mate van brosheid veroorzaken. Afbeelding 1 toont een opstelling voor het uitvoeren van een trekproef bij zeer lage temperatuur. Afbeelding 2 laat enkele resultaten zien van trekproeven als functie van de temperatuur. In het algemeen geldt dat materiaal met een ruimtelijk gecentreerd kubisch kristalrooster een uitgesproken toename te zien geeft van de rekgrens (en een overeenkomstig verlies aan vervormbaarheid) bij dalende temperatuur. Zulke metalen, waartoe ijzer, molybdeen en wolfraam behoren, zijn dus feitelijk onge schikt voor de constructie van apparaten voor gebruik bij lage temperaturen. Aan de andere kant vertonen metalen met een vlak gecentreerd kubisch kristalroos ter een lichte toename van hun rekgrens en ze behouden hun vervormbaarheid tot temperaturen die kunnen dalen tot 77 K. De metalen in deze laatste categorie, waartoe vele austenitisch roestvast-staaltypen behoren alsmede aluminium en aluminiumlegeringen, nikkel en koper, zijn geschikt voor het bouwen van
apparaten voor toe passing bij lage temperaturen....