Pengerasan presipitasi , atau usia pengerasan , menyediakan salah satu mekanisme yang paling banyak digunakan untuk penguatan paduan logam . Pemahaman fundamental dan dasar teknik ini didirikan pada pekerjaan awal di Biro Standar pada Duralumin AS.Pentingnya saran teoritis untuk pengembangan paduan baru jelas dari catatan sejarah . Pada akhir abad ke-19 , besi cor adalah paduan komersial penting belum diketahui teknologi Barat pada zaman Romawi . Ketika usia pengerasan aluminium ditemukan secara tidak sengaja oleh Wilm , selama tahun 1903 -1911 , dengan cepat menjadi paduan komersial yang penting di bawah nama dagang Duralumin .Kekuatan dan kekerasan beberapa paduan logam dapat ditingkatkan dengan pembentukan sangat kecil partikel terdispersi secara seragam kedua fase dalam fase matriks asli dalam proses yang dikenal sebagai hujan atau usia pengerasan . Partikel endapan bertindak sebagai hambatan untuk gerakan dislokasi dan dengan demikian memperkuat paduan dipanaskan . Banyak paduan aluminium berbasis , tembaga-timah , baja tertentu, nikel berbasis super- paduan dan paduan titanium dapat diperkuat dengan proses pengerasan usia.Agar sistem paduan untuk dapat menjadi presipitasi - diperkuat, harus ada solusi terminal yang solid yang memiliki kelarutan padat menurun karena suhu menurun . Al - Cu ( Duralumin adalah paduan aluminium kelompok 2xxx ) diagram fase ditunjukkan pada Gambar 1 menunjukkan jenis penurunan sepanjang solvus antara dan + daerah . Pertimbangkan % Al 96wt - 4wt % paduan Cu yang dipilih karena ada degrease besar dalam kelarutan padat larutan padat dalam menurunkan suhu dari 550 C hingga 75 C.

Gambar 1: aluminium akhir kaya diagram fasa Al - Cu menunjukkan tiga langkah dalam perlakuan panas pengerasan-penuaan dan mikro yang dihasilkan .

Dalam upaya untuk memahami penguatan dramatis paduan ini , Paul D. Merica dan rekan -rekannya mempelajari kedua pengaruh berbagai perlakuan panas pada kekerasan paduan dan pengaruh komposisi kimia pada kekerasan . Di antara yang paling penting dari temuan mereka adalah pengamatan bahwa kelarutan CuAl2 dalam aluminium meningkat dengan meningkatnya suhu .Meskipun fase tertentu bertanggung jawab untuk pengerasan ternyata terlalu kecil untuk diamati secara langsung , pemeriksaan optik mikro memberikan identifikasi beberapa tahapan lain yang hadir . Para penulis melanjutkan untuk mengembangkan penjelasan mendalam untuk perilaku pengerasan Duralumin yang cepat menjadi model yang tak terhitung paduan kekuatan tinggi modern telah dikembangkan .Mereka menyimpulkan empat fitur utama dari teori Duralumin asli :usia pengerasan ini dimungkinkan karena hubungan - suhu kelarutan konstituen pengerasan dalam aluminium ,konstituen pengerasan CuAl2 ,pengerasan disebabkan oleh pengendapan konstituen dalam bentuk lain daripada dispersi atom , dan mungkin dalam bentuk molekul , koloid atau kristal halus , danefek pengerasan CuAl2 di aluminium dianggap berkaitan dengan ukuran partikelnya .Proses pengerasan-presipitasi melibatkan tiga langkah dasar :1 ) Solusi Pengobatan , atau Solutionizing , adalah langkah pertama dalam proses pengerasan-presipitasi mana paduan dipanaskan di atas suhu solvus dan direndam di sana sampai larutan padat homogen ( ) diproduksi . The endapan dilarutkan dalam langkah ini dan segregasi hadir dalam paduan asli berkurang .2 ) Quenching adalah langkah kedua dimana padat didinginkan secara cepat membentuk larutan padat jenuh dari SS yang berisi kelebihan tembaga dan bukan merupakan struktur keseimbangan . Atom-atom tidak punya waktu untuk meredakan ke situs nukleasi potensial dan dengan demikian presipitat tidak membentuk .3 ) Penuaan adalah langkah ketiga dimana jenuh , SS , dipanaskan di bawah suhu solvus untuk menghasilkan endapan terdispersi halus . Atom berdifusi hanya jarak pendek pada temperatur penuaan . Karena jenuh tidak stabil , atom tembaga tambahan berdifusi ke berbagai situs nukleasi dan presipitat tumbuh. Pembentukan endapan terdispersi halus dalam paduan adalah tujuan dari proses pengerasan-presipitasi . Denda endapan dalam paduan menghambat pergerakan dislokasi dengan memaksa dislokasi baik untuk memotong melalui partikel endapan atau pergi di sekitar mereka . Dengan membatasi gerakan dislokasi selama deformasi , paduan diperkuat .Umur Pengerasan - Pengendapan. Yang terkuat paduan aluminium ( 2xxx , 6xxx 7xxx dan ) yang diproduksi oleh usia pengerasan . Sebuah dispersi denda endapan dapat dibentuk dengan perlakuan panas yang tepat .Sebuah model umum untuk dekomposisi diberikan , diikuti dengan rincian urutan curah hujan di 4 sistem paduan spesifik : Al - Cu , Al - Cu - Mg , Al - Mg - Si dan Al - Zn - Mg . Sistem Al - Cu digunakan sebagai contoh utama dekomposisi , yaitua0 ( SSSS ) GP zona '' ' atau , lebih lengkap :a0 ( SSSS ) 1 + zona GP 2 + '' 3 + ' 4 + Umur Pengerasan - Penguatan . 3 mekanisme utama adalah :Pengerasan regangan-koherensi ;Kimia pengerasan ;dispersi pengerasanPengerasan regangan-koherensi hasil dari interaksi antara dislokasi dan medan regangan di sekitar zona GP dan / atau endapan yang koheren . Kimia pengerasan hasil dari kenaikan tegangan yang diperlukan untuk dislokasi untuk memotong melalui koheren ( atau semi - koheren ) endapan . Ini pada gilirannya tergantung pada sejumlah faktor, termasuk :daerah antarmuka tambahan - dan karenanya energi - antara endapan dan matriks;kemungkinan penciptaan batas anti - fase ( APB ) dalam suatu endapan memerintahkan danperubahan jarak pemisahan antara dislokasi dipisahkan karena berbeda susun energi kesalahan matriks dan endapan .Dispersi pengerasan terjadi dalam paduan mengandung koheren endapan atau partikel - yaitu biasanya mereka yang telah overaged . Ini pengerasan hasil dari peningkatan tegangan geser yang diperlukan untuk dislokasi untuk by-pass hambatan tersebut.

Sebagaimana disebutkan di atas , reaksi presipitasi di Al - Cu yang cukup kompleks . The kesetimbangan fasa CuAl2 sulit untuk nukleasi sehingga pembentukannya didahului oleh serangkaian metastabil endapan . Guinier dan Preston pertama kali ditemukan banyak fenomena pengerasan usia. Dua yang pertama untuk membentuk endapan dalam urutan , oleh karena itu , dikenal sebagai zona GP . GP1 terdiri dari 10 diameter tembaga kaya piring nm pada { 100 } Al pesawat . Ini berkembang menjadi GP2 zona yang juga piring koheren 10 nm tebal dan 150 nm diameter. Hal ini menyebabkan pengerasan maksimal . Theta ' / ' / endapan kemudian mengganti zona GP sebagai partikel semi- koheren , tahap yang dikenal sebagai over- penuaan karena kekerasan mulai menurun . The kesetimbangan fasa CuAl2 memiliki struktur kristal tetragonal dan memberikan kontribusi sedikit untuk kekerasan .

Dalam bidang seri 6000 pengerasan presipitasi paduan aluminium , misalnya , model proses telah mampu menjelaskan pengaruh pendinginan yang disebabkan curah hujan pada cacat struktural pada potensi pengerasan selama isotermal suhu rendah penuaan .

Fraktur ketangguhan 7000 paduan seri telah berhubungan dengan beberapa elemen struktur mikro yang dihasilkan dari perlakuan termo-mekanis dalam model fenomenologis . Strategi umum pemodelan proses adalah dengan menggunakan persamaan individu yang telah dikembangkan untuk eksperimen didefinisikan dengan baik dan mencoba untuk mengintegrasikan mereka secara terpadu untuk situasi praktis yang lebih kompleks di mana efek digabungkan beroperasi.

Namun , penjelasan yang baik masih kurang ketika beberapa dari fenomena tersebut secara bersamaan operasi . Pemahaman presipitasi kompetitif beberapa fase ( metastabil dan stabil ) di beberapa situs nukleasi ( misalnya homogen dan cacat struktural ) sangat terbatas , serta pemahaman tentang geser / oleh-melewati transisi menuju kekuatan maksimum untuk pengerasan presipitasi bahan . The pengerasan regangan perilaku bahan yang mengandung endapan ( dan dengan demikian tentu larutan padat ) kurang dipahami , dan memprediksi ketangguhan patah dalam kasus di mana beberapa mode fraktur secara bersamaan operasi tidak mungkin dalam kondisi sekarang seni .