A csapadék - keményedő nikkel - alapú ötvözetek meghatározott mennyiségű csapadékot - alkotó elemekkel (például Al, Ti, Nb) vannak kialakítva. Az öregedési folyamat két fő szakaszra oszlik:
Először az oldatos kezelés: Az ötvözetet magas hőmérsékletre (általában 980–1150 fokra) hevítik, és egy ideig ott tartják. Ez lehetővé teszi, hogy a csapadékot - alkotó elemek egyenletesen feloldódjanak a nikkel - alapú FCC-rácsban, túltelített szilárd oldatot képezve. Ezután gyors hűtést (vízhűtés vagy levegőhűtés) hajtanak végre, hogy elnyomják a második fázis szobahőmérsékleten történő kicsapódását, fenntartva a szilárd oldat metastabil túltelített állapotát.
Későbbi öregedéskezelés: A túltelített szilárd oldatot közepes hőmérsékletre (általában 600-850 fokra) melegítjük, és több tucat óráig tartjuk. Ezen a hőmérsékleten a csapadékot - képező elemek oldhatósága a nikkelben meredeken csökken. A túltelített atomok (Al, Ti, Nb) diffundálnak és aggregálódnak a mátrixban, és reakcióba lépnek a nikkel atomokkal, és képződnek.rendezett intermetallikus vegyületfázisok(a leggyakoribbak a ' fázis Ni3(Al,Ti) és a '' fázis Ni3Nb). Ezek a fázisok koherensek vagy félig - koherensek a mátrix felülettel, ami akadályozhatja a diszlokációk mozgását, és így javíthatja az ötvözet szakítószilárdságát.
A szakítószilárdság öregedési kezelés általi javítása főként a következő három diszlokációt - blokkoló hatással érhető el:
A ' és ' fázis rácsparaméterei kissé eltérnek a nikkel - alapú mátrix paramétereitől. Amikor ezek az erősítő fázisok kicsapódnak a mátrixban, a fázisok körül lokális rugalmas alakváltozási mező képződik. Amikor a diszlokáció elmozdul a mátrixban, le kell győznie az alakváltozási mező ellenállását, ami növeli az ötvözet deformációs ellenállását és ezáltal javítja a szakítószilárdságot. Minél kisebb az erősítő fázis szemcsemérete, annál egyenletesebb az eloszlás, és annál erősebb a deformációs térhatás.
Amikor az erősödő fázis részecskéinek mérete elér egy bizonyos szintet (általában 10-50 nm), a diszlokációk nem tudnak átvágni a részecskéken, és csak megkerülhetik azokat, diszlokációs hurkokat hagyva a részecskék körül. Ezen hurkok kialakítása többletenergiát igényel, ami növeli a diszlokációs mozgás nehézségét és tovább növeli az ötvözet szilárdságát. A magas - hőmérsékletű nikkel - alapú ötvözetek esetében ez a mechanizmus domináns szerepet játszik a közepes - hőmérsékletű öregedési szakaszban.
Az öregítési kezelés során az ötvözetben lévő karbid elemek (például C) nyomokban szintén kicsapódnak a szemcsehatárok mentén, és finom keményfém részecskéket (például TiC, NbC) képeznek. Ezek a részecskék rögzíthetik a szemcsehatárokat, megakadályozzák a szemcsehatárok elcsúszását a húzási folyamat során, és elkerülhetik a szemcseközi törést. Ugyanakkor az ötvözethez hozzáadott nyomelemek, mint például a B és a Zr, szétválnak a szemcsehatárokon, javítva a szemcsehatárok kötési szilárdságát, és közvetve hozzájárulnak a szakítószilárdság javulásához.
Az öregedési kezelés erőre gyakorolt hatása nem egyszerű lineáris összefüggés, hanem szorosan összefügg a hőmérséklettel és a tartási idővel:
Öregedési hőmérséklet: Ha a hőmérséklet túl alacsony, az atomok diffúziós sebessége lassú, és az erősödő fázisok kiválása nem elegendő, ami alacsony szilárdságot eredményez; ha a hőmérséklet túl magas, az erősítő fázis részecskéi gyorsan növekednek (durvulás), a határfelület koherenciája a mátrixszal elveszik, a deformációs térhatás gyengül, az erősség jelentősen csökken.
Tartási idő: A tartási idő meghosszabbodásával az erősítő fázisok csapadékmennyisége először megnő, majd telítődésre hajlamos. A túl hosszú tartási idő a részecskék eldurvulását okozza és csökkenti az erősítő hatást.
Ha például az Inconel 718 ötvözetet vesszük, az optimális öregedési rendszer általában azkettős - szakaszos öregedés: melegítés 720 fokra 8 órán át, hűtés 620 fokra 55 fok/óra sebességgel, és tartás 8 órán át. A kezelés után nagyszámú finom '' fázis válik ki a mátrixban, szakítószilárdsága elérheti az 1300 MPa-t is, ami 2-3-szorosa az as - kioltott állapotnak.
Meg kell jegyezni, hogy az öregedés erősítése csak akkor hatékonycsapadék - keményedő nikkel - alapú ötvözetekcsapadékot tartalmazó - alkotóelemeket. Az Al-, Ti- és Nb-t nem tartalmazó --oldat keményedő nikkel-- alapú ötvözetek (például Hastelloy C276, Alloy 600) esetében az öregedési kezelés nem tudja kiváltani az erősödési fázisokat, így nem tudja javítani a szakítószilárdságukat. Ezenkívül az öregedési folyamat kissé csökkenti az ötvözet plaszticitását, miközben javítja a szilárdságot, ezért az öregedési rendszert a tényleges alkalmazási követelményeknek megfelelően optimalizálni kell, hogy egyensúlyba kerüljön az erő és a plaszticitás.
