Saostus - kovettuva nikkeli - -pohjaiset seokset on suunniteltu sisältämään tietyn pitoisuuden saostumaa - muodostavia alkuaineita (kuten Al, Ti, Nb). Ikääntymisprosessi on jaettu kahteen ydinvaiheeseen:
Liuoskäsittely ensin: Seos kuumennetaan korkeaan lämpötilaan (yleensä 980–1150 astetta) ja pidetään jonkin aikaa. Tämä mahdollistaa saostuman - muodostavien alkuaineiden liukenemisen tasaisesti nikkeli---pohjaiseen FCC-hilaan, jolloin muodostuu ylikyllästetty kiinteä liuos. Sitten suoritetaan nopea jäähdytys (vesijäähdytys tai ilmajäähdytys) toisten faasien saostumisen estämiseksi huoneenlämpötilassa, jolloin kiinteän liuoksen metastabiili ylikyllästynyt tila säilyy.
Myöhempi ikääntymishoito: Ylikyllästetty kiinteä liuos kuumennetaan keskilämpötilaan (yleensä 600–850 astetta) ja pidetään useita tai kymmeniä tunteja. Tässä lämpötilassa saostumaa - muodostavien alkuaineiden liukoisuus nikkeliin laskee jyrkästi. Ylikyllästyt atomit (Al, Ti, Nb) diffundoituvat ja aggregoituvat matriisissa ja reagoivat nikkeliatomien kanssa muodostaenjärjestetyt metallien väliset yhdistefaasit(yleisimpiä ovat 'faasi Ni3(Al,Ti) ja '' vaihe Ni3Nb). Nämä vaiheet ovat koherentteja tai puoliksi - koherentteja matriisirajapinnan kanssa, mikä voi haitata dislokaatioiden liikkumista ja siten parantaa lejeeringin vetolujuutta.
Vetolujuuden parantaminen ikääntymishoidolla saavutetaan pääasiassa seuraavien kolmen sijoiltaan - estovaikutuksen avulla:
Vaiheiden ' ja ' hilaparametrit poikkeavat hieman nikkeli - -pohjaisen matriisin hilaparametrit. Kun nämä vahvistusfaasit saostuvat matriisiin, muodostuu paikallinen elastinen jännityskenttä faasien ympärille. Kun dislokaatio liikkuu matriisissa, sen on voitettava jännityskentän vastus, mikä lisää lejeeringin muodonmuutoskestävyyttä ja parantaa siten vetolujuutta. Mitä pienempi vahvistusvaiheen hiukkaskoko on, sitä tasaisempi jakautuminen ja sitä voimakkaampi jännityskenttävaikutus.
Vahvistusvaiheen hiukkasten koon saavuttaessa tietyn tason (yleensä 10–50 nm), sijoitukset eivät pysty leikkaamaan hiukkasten läpi, vaan voivat vain ohittaa ne jättäen partikkelien ympärille dislokaatiosilmukoita. Näiden silmukoiden muodostaminen vaatii lisäenergiaa, mikä lisää dislokaatioliikkeen vaikeutta ja lisää edelleen lejeeringin lujuutta. Korkean lämpötilan - nikkeli-- -pohjaisissa metalliseoksissa tällä mekanismilla on hallitseva rooli keskilämpötilassa - ikääntymisvaiheessa.
Vanhenemiskäsittelyn aikana lejeeringissä olevat karbidielementit (kuten C) saostuvat myös raerajaa pitkin muodostaen hienoja karbidihiukkasia (kuten TiC, NbC). Nämä hiukkaset voivat kiinnittää raerajoja, estää rakeiden rajojen liukumisen vetoprosessin aikana ja välttää rakeiden välistä murtumista. Samaan aikaan seokseen lisätyt hivenaineet, kuten B ja Zr, erottuvat raerajoilla, mikä parantaa raerajajen sidoslujuutta ja myötävaikuttaa epäsuorasti vetolujuuden paranemiseen.
Ikääntymiskäsittelyn vaikutus lujuuteen ei ole yksinkertainen lineaarinen suhde, vaan se liittyy läheisesti lämpötilaan ja pitoaikaan:
Vanhenemislämpötila: Jos lämpötila on liian alhainen, atomien diffuusionopeus on hidas ja vahvistuvien faasien saostuminen on riittämätöntä, mikä johtaa alhaiseen lujuuteen; jos lämpötila on liian korkea, vahvistusvaiheen hiukkaset kasvavat nopeasti (karkeneminen), rajapinnan koherenssi matriisin kanssa menetetään, jännityskenttävaikutus heikkenee ja lujuus heikkenee merkittävästi.
Odotusaika: Pitoajan pidentyessä vahvistusvaiheiden sademäärä ensin kasvaa ja sitten on taipumus kyllästyä. Liian pitkä pitoaika aiheuttaa hiukkasten karkenemista ja vähentää vahvistavaa vaikutusta.
Kun otetaan esimerkkinä Inconel 718 -seos, optimaalinen vanhentamisjärjestelmä on yleensäkaksinkertainen - ikääntyminen: lämmitys 720 asteeseen 8 h, jäähdytys 620 asteeseen nopeudella 55 astetta/h ja pito 8 tuntia. Tämän käsittelyn jälkeen matriisiin saostuu suuri määrä hienoja ''-faaseja, ja sen vetolujuus voi nousta yli 1300 MPa:iin, mikä on 2–3 kertaa as - sammutettuun tilaan verrattuna.
On huomattava, että ikääntymisen vahvistaminen on tehokasta vainsaostus - kovettuva nikkeli - perustuvat seoksetsisältää sademäärän - muodostavia elementtejä. Liuoksessa - kovettuville nikkeli-- -pohjaisille metalliseoksille (kuten Hastelloy C276, Alloy 600) ilman Al:a, Ti:ta ja Nb:tä vanhenemiskäsittely ei voi saostaa vahvistusvaiheita, joten se ei voi parantaa niiden vetolujuutta. Lisäksi ikääntymisprosessi vähentää hieman seoksen plastisuutta samalla kun se parantaa lujuutta, joten vanhentamisjärjestelmä on optimoitava todellisten käyttövaatimusten mukaan lujuuden ja plastisuuden tasapainottamiseksi.
