Îmbătrânirea se referă la procesele de schimbare a proprietăților materialelor în timp în timpul funcționării sau depozitării pe termen lung.
Aging materialelor este în principal datorită materialelor de recristalizare, difuzie, chemisorption, reacții chimice, procesele de coroziune și umezirea cauzând variația proprietăților inițiale ale materialelor din care sunt realizate elementele. Aceste modificări pot duce la deteriorarea componentelor și la riscul unei defecțiuni critice a sistemului.
Odată cu îmbătrânirea, pot apărea atât deteriorarea, cât și îmbunătățirea anumitor proprietăți ale materialelor, sau deseori - îmbunătățirea unor proprietăți, în timp ce deteriorarea altora. Uneori îmbătrânirea artificială a materialelor este utilizată pentru a îmbunătăți sau stabiliza unele dintre caracteristicile lor.
Schimbările în proprietățile procesului de îmbătrânire, de regulă, se datorează tranzițiilor treptate de la instabilitatea inițială sau starea de neechilibru la starea de echilibru, care sunt însoțite de transformări structurale sau de fenomene de relaxare. Bineînțeles, viteza îmbătrânirii este afectată de condițiile externe (funcționare sau stocare).
Aging cauzată de descompunerea unei soluții solide suprasaturată, determinând modificări ale proprietăților mecanice și fizice ale aliajului: rezistență, duritate, rezistivitate, forță coercitivă, rezistență la coroziune și alte procese care au loc în primele stadii ale imbatranirii (neomogenitati submicroscopice aspect în distribuția atomilor solut, cuplaj coerent. două laturi diferite, precipitarea particulelor foarte dispersate) conduc la întărirea aliajului, mărind duritatea sa, mărind rezistența plastică deformarea datorită faptului că schimbările în structura aliajelor în aceste etape ale mișcării continue împiedică îmbătrânirea dislocațiilor în timpul deformării plastice.
Cu toate acestea, a patra etapă - coagularea particulelor dispersate - este întotdeauna asociată cu o scădere a rezistenței; împreună cu coagularea particulelor, înmuierea se datorează pierderii coerenței noilor rețele de fază și a soluției solide, epuizarea soluției solide de către componenta dizolvată în timpul procesului de separare. Ca urmare, schimbarea rezistenței, rezistivității electrice și a forței coercitive a unei soluții solide suprasaturate în timpul îmbătrânirii sale este caracterizată de o curbă cu un maxim. Pentru intervale de timp suficient de mari, rezistența scade până la valorile inerente aliajului înainte de îmbătrânire și mai mică. Reducerea îmbătrânirii datorată plasticității conduce la dezvoltarea distrugerii intergranulare, care se datorează prezenței precipitatelor localizate la granițele granulelor.
Când soluțiile suprasaturate se dezintegrează, rezistența aliajului de coroziune scade. În aliajele de îmbătrânire, se observă deseori distribuția stresului coroziv, asociată cu separarea granulometrică a granulelor. Prezența unor componente chiar mici ale precipitatelor localizate poate duce la crăparea de-a lungul granițelor granulelor din partea piesei supuse unor solicitări mari.
Proprietățile fizice și mecanice ale polimerilor depind de compoziția și structura lor chimică. Îmbătrânirea polimerilor se datorează în principal proceselor care cauzează distrugerea, adică degradarea principalelor lanțuri de macromolecule sau o schimbare a structurii lor. Procesele inverse de formare a legăturilor noi și reticularea macromoleculelor au de asemenea un efect negativ. Macromoleculele de polimeri sunt supuse în principal degradării termice, fotochimice și oxidative.
Rezistența la tracțiune, rezistența la deformare plastică, punct de înmuiere, elasticitate, etc -. determinată de compoziția chimică a polimerilor și a structurii lor - domeniile cristaline și structura amorfă, forma și gradul de mobilitate al lanțurilor, mărimea și natura forțelor care acționează între lanțurile.
Procesele (reacțiile) de distrugere sunt împărțite în patru grupe, care diferă în mecanism și cinetică:
1) reacții induse de factori fizici, procedând: a) cu o ruptură în lanț; b) fără a rupe lanțul;
2) reacții induse de agenți chimici, procedând: a) cu o ruptură în lanț; b) fără a sparge lanțul.
Cu îmbătrânirea materialelor plastice pot modifica structura, greutatea moleculară, compoziția chimică, interacțiunea macromoleculelor, definind proprietățile fizico-mecanice ale acestor materiale. Deseori apar în timpul îmbătrânirii, ca rezultat al degradării lanțului și reducerea greutății moleculare a polimerilor de lungime impairs substanțial proprietățile lor mecanice: rezistența la tracțiune scade, crește friabilitatea la temperaturi joase, reduce rezistența la abraziune. Ca rezultat al proceselor de structurare, insolubilitatea polimerilor, duritatea și puterea lor cresc; în timp ce crește fragilitatea, iar plasticitatea și elasticitatea scad. polimer lent la temperatură constantă suficient de ridicată poate fi redusă mai întâi rezistență datorită degradării lanțului, și apoi crește din nou datorită structurării. În final, rezistența scade ca rezultat al descompunerii complete a polimerului.
Îmbătrânirea semiconductorilor se manifestă prin degradarea, devierea parametrilor, reducerea tensiunii de rupere, reducerea curentului de vârf etc. În cele din urmă, caracteristicile curentului de tensiune ale dispozitivelor semiconductoare se schimbă.
Degradarea în timp a parametrilor și a caracteristicilor dispozitivelor semiconductoare se datorează proceselor fizice și chimice din semiconductori, mecanismul cărora este determinat în principal de cele două caracteristici ale acestora:
- sensibilitatea ridicată a suprafeței semiconductorilor cu tranziții (p-n) atât la condițiile fizice, cât și la natura chimică a mediului;
- sensibilitatea ridicată a proprietăților semiconductorilor la impurități, neomogenități și defecte în structura semiconductorilor.
Procesele de schimbare a parametrilor și caracteristicilor dispozitivelor, depinde în mare măsură de condițiile externe și moduri de operare: temperatura mediului ambiant, umiditate, presiune, compoziția mediului gazos înconjurător, încărcări mecanice, disipează putere, tipul de sarcină electrică, durata de funcționare și de alți factori. Natura influenței unui număr de influențe externe este prezentată în tabelul. 1. În toate cazurile, temperatura ambiantă și puterea disipată accelerează în cea mai mare măsură procesul de schimbare a parametrilor care determină defecțiunea. O dependență semnificativă a parametrilor de temperatura este o caracteristică fundamentală a dispozitivelor semiconductoare legate de proprietățile fizice ale semiconductorilor.