Paduan berbasis nikel pengerasan presipitasi - - dirancang dengan kandungan elemen pembentuk presipitasi - tertentu (seperti Al, Ti, Nb) dalam komposisinya. Proses penuaan dibagi menjadi dua tahap inti:
Solusi pengobatan terlebih dahulu: Paduan dipanaskan hingga suhu tinggi (biasanya 980–1150 derajat ) dan ditahan selama jangka waktu tertentu. Hal ini memungkinkan unsur pembentuk presipitasi - larut secara seragam ke dalam kisi FCC berbasis nikel -, membentuk larutan padat lewat jenuh. Kemudian, pendinginan cepat (pendinginan air atau pendinginan udara) dilakukan untuk menekan pengendapan fase kedua pada suhu kamar, mempertahankan keadaan jenuh metastabil dari larutan padat.
Perawatan penuaan selanjutnya: Larutan padat lewat jenuh dipanaskan sampai suhu sedang (biasanya 600–850 derajat ) dan ditahan selama beberapa hingga puluhan jam. Pada suhu ini, kelarutan unsur pembentuk presipitasi - dalam nikel menurun tajam. Atom-atom lewat jenuh (Al, Ti, Nb) akan berdifusi dan berkumpul dalam matriks, dan bereaksi dengan atom nikel membentukfasa senyawa intermetalik terurut(yang paling umum adalah fase ' Ni₃(Al,Ti) dan '' fase Ni₃Nb). Fase-fase ini bersifat koheren atau semi - koheren dengan antarmuka matriks, yang dapat menghambat pergerakan dislokasi dan dengan demikian meningkatkan kekuatan tarik paduan.
Peningkatan kekuatan tarik akibat perlakuan penuaan terutama dicapai melalui tiga efek pemblokiran dislokasi - berikut:
Parameter kisi fase ' dan '' sedikit berbeda dari matriks berbasis nikel -. Ketika fase penguatan ini mengendap di dalam matriks, medan regangan elastis lokal akan terbentuk di sekitar fase tersebut. Ketika dislokasi bergerak dalam matriks, maka perlu mengatasi hambatan medan regangan, yang meningkatkan ketahanan deformasi paduan dan dengan demikian meningkatkan kekuatan tarik. Semakin kecil ukuran partikel fase penguatan, semakin seragam distribusinya, dan semakin kuat efek medan regangannya.
Ketika ukuran partikel fase penguatan mencapai tingkat tertentu (biasanya 10–50 nm), dislokasi tidak dapat menembus partikel dan hanya dapat melewatinya, meninggalkan lingkaran dislokasi di sekitar partikel. Pembentukan loop ini memerlukan energi tambahan, yang meningkatkan kesulitan pergerakan dislokasi dan selanjutnya meningkatkan kekuatan paduan. Untuk paduan berbahan dasar nikel - suhu tinggi, mekanisme ini memainkan peran dominan dalam tahap penuaan suhu sedang -.
Selama perlakuan penuaan, sejumlah kecil unsur karbida (seperti C) dalam paduan juga akan mengendap di sepanjang batas butir untuk membentuk partikel karbida halus (seperti TiC, NbC). Partikel-partikel ini dapat menjepit batas butir, mencegah gesernya batas butir selama proses tarik, dan menghindari patahan antar butir. Pada saat yang sama, elemen jejak seperti B dan Zr yang ditambahkan ke paduan akan terpisah pada batas butir, meningkatkan kekuatan ikatan batas butir dan secara tidak langsung berkontribusi pada peningkatan kekuatan tarik.
Pengaruh perlakuan penuaan terhadap kekuatan bukanlah hubungan linier sederhana, namun berkaitan erat dengan suhu dan waktu penahanan:
Suhu penuaan: Jika suhu terlalu rendah, laju difusi atom menjadi lambat, dan pengendapan fase penguatan tidak mencukupi, sehingga menghasilkan kekuatan yang rendah; jika suhu terlalu tinggi, partikel fasa penguatan akan cepat membesar (pengkasaran), koherensi antarmuka dengan matriks akan hilang, efek medan regangan akan melemah, dan kekuatan akan menurun secara signifikan.
Waktu penahanan: Dengan bertambahnya waktu penahanan, jumlah presipitasi fase penguatan mula-mula meningkat dan kemudian cenderung jenuh. Waktu penahanan yang terlalu lama akan menyebabkan partikel menjadi kasar dan mengurangi efek penguatan.
Mengambil paduan Inconel 718 sebagai contoh, sistem penuaan yang optimal biasanyadua kali lipat - tahap penuaan: pemanasan hingga 720 derajat selama 8 jam, pendinginan hingga 620 derajat dengan kecepatan 55 derajat / jam, dan ditahan selama 8 jam. Setelah perlakuan ini, sejumlah besar fase halus '' diendapkan dalam matriks, dan kekuatan tariknya dapat mencapai lebih dari 1300 MPa, yaitu 2–3 kali lipat dari keadaan padam -.
Perlu dicatat bahwa penguatan penuaan hanya efektif untukpresipitasi - pengerasan paduan berbahan dasar nikel -mengandung unsur pembentuk - presipitasi. Untuk paduan berbasis larutan - pengerasan nikel - (seperti Hastelloy C276, Alloy 600) tanpa Al, Ti dan Nb, perlakuan penuaan tidak dapat mempercepat fase penguatan, sehingga tidak dapat meningkatkan kekuatan tariknya. Selain itu, proses penuaan akan sedikit mengurangi plastisitas paduan sekaligus meningkatkan kekuatan, sehingga sistem penuaan perlu dioptimalkan sesuai dengan persyaratan aplikasi sebenarnya untuk menyeimbangkan kekuatan dan plastisitas.
