Nedbørs - herdende nikkel --baserte legeringer er designet med et visst innhold av nedbørsdannende - elementer (som Al, Ti, Nb) i sammensetningen. Aldringsprosessen er delt inn i to kjernestadier:
Løsningsbehandling først: Legeringen varmes opp til høy temperatur (vanligvis 980–1150 grader) og holdes i en periode. Dette gjør at de nedbørs---dannende elementene løses jevnt opp i det nikkel---baserte FCC-gitteret, og danner en overmettet fast løsning. Deretter utføres hurtig avkjøling (vannkjøling eller luftkjøling) for å undertrykke utfellingen av andre faser ved romtemperatur, og opprettholder den metastabile overmettede tilstanden til den faste løsningen.
Påfølgende aldringsbehandling: Den overmettede faste løsningen varmes opp til middels temperatur (vanligvis 600–850 grader) og holdes i flere til dusinvis av timer. Ved denne temperaturen avtar oppløseligheten av nedbør --dannende elementer i nikkel kraftig. De overmettede atomene (Al, Ti, Nb) vil diffundere og aggregere i matrisen, og reagere med nikkelatomer for å dannebestilte intermetalliske sammensatte faser(de vanligste er 'fase Ni₃(Al,Ti) og ''fase Ni₃Nb). Disse fasene er koherente eller semi - koherente med matrisegrensesnittet, noe som kan hindre bevegelsen av dislokasjoner og dermed forbedre strekkstyrken til legeringen.
Forbedringen av strekkstyrken ved aldringsbehandling oppnås hovedsakelig gjennom følgende tre blokkerende - dislokasjonseffekter:
Gitterparametrene til ' og ''-fasene er litt forskjellige fra parametrene til den nikkel --baserte matrisen. Når disse forsterkningsfasene utfelles i matrisen, vil det dannes et lokalt elastisk tøyningsfelt rundt fasene. Når dislokasjonen beveger seg i matrisen, må den overvinne motstanden til tøyningsfeltet, noe som øker deformasjonsmotstanden til legeringen og dermed forbedrer strekkstyrken. Jo mindre partikkelstørrelsen til forsterkningsfasen er, desto jevnere er fordelingen, og desto sterkere er tøyningsfelteffekten.
Når størrelsen på forsterkningsfasepartiklene når et visst nivå (vanligvis 10–50 nm), kan ikke dislokasjonene skjære gjennom partiklene og kan bare omgå dem og etterlate dislokasjonsløkker rundt partiklene. Dannelsen av disse løkkene krever ekstra energi, noe som øker vanskeligheten med dislokasjonsbevegelse og ytterligere forbedrer legeringens styrke. For nikkel-baserte legeringer med høy --temperatur - spiller denne mekanismen en dominerende rolle i aldringsstadiet med middels - temperatur.
Under aldringsbehandling vil spormengder av karbidelementer (som C) i legeringen også utfelles langs korngrensene for å danne fine karbidpartikler (som TiC, NbC). Disse partiklene kan feste korngrensene, forhindre glidning av korngrenser under strekkprosessen og unngå intergranulær brudd. Samtidig vil sporstoffer som B og Zr tilsatt legeringen segregere ved korngrensene, forbedre bindingsstyrken til korngrensene og indirekte bidra til forbedring av strekkstyrken.
Effekten av aldringsbehandling på styrke er ikke et enkelt lineært forhold, men er nært knyttet til temperatur og holdetid:
Aldringstemperatur: Hvis temperaturen er for lav, er diffusjonshastigheten til atomer langsom, og utfellingen av forsterkningsfaser er utilstrekkelig, noe som resulterer i lav styrke; hvis temperaturen er for høy, vil forsterkningsfasepartiklene vokse raskt (grovning), grensesnittkoherensen med matrisen vil gå tapt, tøyningsfelteffekten svekkes, og styrken vil avta betydelig.
Holde tid: Med utvidelse av holdetiden øker nedbørsmengden av forsterkningsfaser først og har deretter en tendens til å bli mettet. For lang holdetid vil føre til at partikkelen blir grovere og reduserer styrkingseffekten.
Ta Inconel 718 legering som et eksempel, er det optimale aldringssystemet vanligvisdobbel - aldring: oppvarming til 720 grader i 8 timer, avkjøling til 620 grader med en hastighet på 55 grader /t, og hold i 8 timer. Etter denne behandlingen utfelles et stort antall fine ''-faser i matrisen, og dens strekkstyrke kan nå mer enn 1300 MPa, som er 2–3 ganger så stor som den som - bråkjølt tilstand.
Det skal bemerkes at aldringsstyrking kun er effektiv fornedbør - herdende nikkel --baserte legeringerinneholder nedbør --dannende elementer. For løsning - herdende nikkel --baserte legeringer (som Hastelloy C276, Alloy 600) uten Al, Ti og Nb, kan ikke aldringsbehandling utfelle forsterkningsfaser, så den kan ikke forbedre strekkstyrken. I tillegg vil aldringsprosessen redusere plastisiteten til legeringen litt samtidig som styrken forbedres, så aldringssystemet må optimaliseres i henhold til de faktiske applikasjonskravene for å balansere styrke og plastisitet.
