Старінням називаються процеси зміни властивостей матеріалів в часі при тривалій експлуатації або зберігання.
Старіння матеріалів обумовлено в основному рекристалізацією матеріалів, дифузією, хемосорбцией, хімічними реакціями, корозійними процесами і зволоженням, що викликають зміну початкових властивостей матеріалів, з яких виготовлені елементи. Ці зміни можуть призвести до пошкодження елемента і до небезпеки виникнення критичного відмови системи.
При старінні може відбуватися як погіршення, так і поліпшення певних властивостей матеріалів або нерідко - поліпшення одних властивостей при одночасному погіршенні інших. Іноді застосовують штучне старіння матеріалів з метою поліпшення або стабілізації деяких їх характеристик.
Зміни властивостей в процесі старіння, як правило, обумовлені поступовими переходами від вихідних нестабільності або нерівноважного стану до рівноважного, які супроводжуються структурними перетвореннями або релаксаційним явищами. Природно, що на швидкість старіння впливають зовнішні умови (експлуатації або зберігання).
Старіння, обумовлене розпадом пересичених твердих розчинів, викликає зміна механічних і фізичних властивостей сплаву: міцності, твердості, електроопору, коерцитивної сили, стійкості проти корозії і ін. Процеси, які відбуваються на перших стадіях старіння (поява субмикроскопической неоднорідності в розподілі атомів розчиненого компонента, когерентна зв'язок двох різних решіток, випадання дуже дисперсних частинок), призводять до зміцнення сплаву, збільшення його твердості, підвищення опору пластичної деформації, пов'язаного з тим, що зміни структури сплавів на цих стадіях старіння ускладнюють переміщення дислокацій при пластичній деформації.
Однак четверта стадія - коагуляція дисперсних частинок - завжди пов'язана зі зниженням міцності; поряд з коагуляцією часток разупрочнение обумовлено втратою когерентності решіток нової фази і твердого розчину, збіднінням твердого розчину розчиненим компонентом в процесі виділення. Внаслідок цього зміна міцності, електроопору та коерцитивної сили пересичені твердого розчину в процесі його старіння характеризується кривою з максимумом. При досить великих інтервалах часу міцність знижується до значень, притаманних сплаву до старіння і менших. Знижена внаслідок старіння пластичність веде до розвитку межзеренного руйнування, що пов'язано з присутністю локалізованих виділень на кордонах зерен.
При розпаді пересичених розчинів знижується опірність сплаву корозії. У старіючих сплавах часто спостерігається корозійне розподіл під напругою, пов'язане з локалізованим виділенням по межах зерен. Присутність навіть малих компонентів локалізованих виділень може привести до виникнення розтріскування по межах зерен на ділянці деталі, підданому великим напруженням.
Фізико-механічні властивості полімерів залежать від їх хімічного складу і структури. Старіння полімерів в основному обумовлено процесами, що викликають деструкцію, тобто розпад основних ланцюгів макромолекул або зміна їх будови. Негативно позначаються і зворотні процеси утворення нових зв'язків і зшивання макромолекул. Макромолекули полімерів в основному піддаються термічній, фотохімічної і окисної деструкції.
Межа міцності при розтягуванні, опір пластичної деформації, температура розм'якшення, еластичність і ін. - визначаються хімічним складом полімерів і їх структурою - областями кристалічного і аморфного будови, формою і ступенем рухливості ланцюгів, величиною і характером сил, що діють між ланцюгами.
Процеси (реакції) деструкції ділять на чотири групи, що розрізняються механізмом і кінетикою:
1) реакції, індуковані фізичними факторами, що протікають: а) з розривом ланцюга; б) без розриву ланцюга;
2) реакції, індуковані хімічними агентами, що протікають: а) з розривом ланцюга; б) без розриву ланцюга.
При старінні пластичних матеріалів можуть змінюватися структура, молекулярний вагу, хімічний склад, взаємодію макромолекул, що визначають фізико-механічні властивості цих матеріалів. Те, що відбувається часто при старінні в результаті деструкції зменшення довжини ланцюга і молекулярного ваги полімерів істотно погіршує їх механічні властивості: знижує міцність при розтягуванні, збільшує крихкість при низьких температурах, знижує стійкість до стирання. В результаті процесів структурування підвищуються нерозчинність полімерів, їх твердість і міцність; при цьому збільшується крихкість і знижуються пластичність і еластичність. При тривалій витримці полімеру в умовах постійної досить високої температури його міцність може спочатку зменшитися внаслідок деструкції ланцюга, а потім знову збільшитися завдяки структуруванню. Зрештою, міцність знижується в результаті повного розкладання полімеру.
Старіння напівпровідників проявляється в деградації, дрейфі параметрів, зниженні пробивної напруги, зменшенні пікового струму і т.д. В кінцевому підсумку змінюються вольт - амперні характеристики напівпровідникових приладів.
Погіршення згодом параметрів і характеристик напівпровідникових приладів обумовлено фізико-хімічними процесами в напівпровідниках, механізм яких визначається головним чином двома їхніми особливостями:
- високою чутливістю поверхні напівпровідників з (p-n) -переходить як до фізичних умов, так і до хімічної природі навколишнього середовища;
- високою чутливістю властивостей напівпровідників до домішкам, неоднородностям і дефектів структури напівпровідників.
Процеси, що викликають зміни параметрів і характеристик приладів, в значній мірі залежать від зовнішніх умов і режимів роботи: навколишньої температури, вологості, тиску, складу навколишнього газового середовища, механічних навантажень, що розсіюється, виду електричного навантаження, тривалості роботи і інших чинників. Характер впливу ряду зовнішніх впливів показаний в табл. 1. У всіх випадках навколишня температура і розсіює потужність найбільшою мірою прискорюють процеси зміни параметрів, що визначають відмови. Значна залежність параметрів від температури є принциповою особливістю напівпровідникових приладів, пов'язаної з фізичними властивостями напівпровідників.