komposit AlSiC

Setiap material memiliki berbagai kegunaan seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang disesuaikan dengan kebutuhan manusia yang juga semakin berambah kompleks. Oleh karena itu untuk mendapatkan sifat material yang optimal untuk digunakan dalam bidang teknologi maka pengetahuan tentang komposit sangatlah diperlukan.

Komposit merupakan kombinasi dua bahan atau lebih yang memiliki sifat berbeda dari bahan pembentuknya. Dengan kombinasi bahan-bahan dalam material maka akan diperoleh bahan yang lebih baik dari bahan penyusunnya.

Aluminium berstruktur kristal kubus pemusatan sisi (FCC) dengan jari-jari atom sebesar 0,1431 nm, dengan keuletannya yang dapat bertahan pada suhu yang relatif rendah. Aluminium berwarna perak mengkilap serta akan berubah warna menjadi kelabu muda jika terjadi pembentukan oksida saat di udara. Dlam keadaan murni aluminium memiliki titik leleh 6600C, sedang temperatur leleh paduannya antara 5500C sampai 6600C. Aluminium termasuk logam dengan densitas yang relatif rendah yaitu sekitar 2,699 gr/cm3. Aluminium merupakan logam yang ringan namun keuletannya lebih besar dari baja, memiliki konduktivitas panas yang baik, memeiliki massa jenis rendah reflektifitasnya tinggi terhadap panas dan cahaya serta ketahanan terhadap korosi yang baik dan non toksin.

      Gambar 1. Aluminium serbuk

Data sifat fisis aluminium adalah sebagai berikut:

Nomor atom              : 13

Massa jenis                : 2,7 gr/cm3

Modulus elastisitas   : 2386,67 N/mm

Konduktivitas panas : 200 w/mk

Konduktivitas listrik : 30 m/–mm2

Harga waktu paruh   : 10 detik

SIFAT SILIKON KARBIDA

Silikat karbida (SiC) merupakan senyawa kristalin yang hitam kebiruan, salah satu zat yang dikenal memiliki kekerasan paling tinggi dan mempunyai titik leleh tinggi yaitu sekitar 2837oC, SiC yang memiliki kemurnian paling tinggi tidak berwarna. Memiliki berat atom 40,1 gram, terdiri atas 70,04% Si dan 39,06% C. Sifat lainnya adalah tidak larut dalam air dan pelarut lainnya, lebih dikenal dengan nama carborundum dan moissanite.

    Gambar 2. SiC murni

SiC pada aplikasinya digunakan sebagai penguat pada polimer atau logam, untuk peningkatan kekuatan dan kekakuan dalam bahan komposit. Tetapi SiC juga memiliki sedikit kelemahan yaitu kebasahannya yang rendah.

MATERIAL KOMPOSIT

Material komposit merupakan kombinasi dua bahan atau lebihyang sifatnya berbeda dari masing-masing bahan awalnya. Dengan pengkombinasian ini bahan yang baru akan terbentuk dan memiliki sifat yang lebih baik.

Material komposit bisa merupakan hasil kombinasi berbagai macam bahan antara lain: logam dengan logam, logam dengan polimer, logam dengan keramik, keramik dan polimer, dll. Dalam membuat komposit ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu:

  • Komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada komponen matriksnya.
  • Harus ada ikatan antar permukaan yang kuat antara matriks dengan penguat.

 

METALURGI SERBUK

Proses metalurgi serbuk terdiri dari berbagai macam tahapan yaitu: penyusunan, penekanan, pemanasan dan pengujian. Proses pemanasan dilakukan dibawah titik leleh serbuk bahan salah satu komposit. Pemanasan ini disebut proses sinter yang menghasilkan ikatan partikel yang halus, sehingga sifat fisis dan kekuatannya meningkat.

Proses metalurgi ini memiliki berbagai keuntungan yaitu:

  • Kecepatan produk tinggi
  • Memiliki presisi tinggi
  • Selama memprosesan menggunakan suhu rendah

Sedangkan keterbatasan metalurgi serbuk adalah sebagai berikut:

  • Serbuk mudah terkontaminasi jika proses penyimpanan kuranng benar
  • Sulit mendapatkan padatan yang merata

 

KEHOMOGENAN SERBUK

Kualitas bahan yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh kehomogenan serbuk penyusunnya. Oleh karena itu pada proses pencampuran diperlukan kehomogenan serbuk yang sempurna.

Ada dua macam proses pencampuran yaitu proses kering (dry mixing) dan proses basah (wet mixing). Cara pencampuran basah lebih sering digunakan dengan menambahkan media pelarut organik/ n-butanol untuk mengurangi pengaruh atmosfer yang menyebabkan peristiwa oksidasi.

PELUMASAN

Pelumasan diperlukan agar mengurangi gaya gesek pada proses kompresi. Ada dua macam sistem pelumasan yaitu pada dinding cetakan serta pada campuran serbuk penyususn bahan komposit.

Pelumas seng stearat/ zinc stearat (Zn(C18H35O2)2) merupakan pelumas yang tidak reaktif terhadap campuran serbuk bahan komposit. Titik leleh pelumas harus diperhayikan karena semakin rendah titik leleh maka pada saat sintering penguapan akan semakin cepat.

PENEKANAN

Penekanan adalah salah satu cara untuk memadatkan serbuk. Terdapat dua cara penekanan yaitu penekanan dingin (cold compaction) dan penekanan panas (hot compactio). Dengan adanya proses penekanan tersebut maka serbuk dapat menempel dari satu bahan ke bahan yang lainnya sebelum dilakukan proses sintering.

SINTERING

Proses ini adalah proses termodinamika irreversible untuk mengubah kumpulan-kumpulan partikel yang tidak stabil menjadi lebih stabil setelah melepas energi bebasnya. Sintering merupakan tahapan yang penting dalam teknik metalurgi serbuk.

Pada proses sintering terjadi dua fenomena utama yaitu penyusutan (shrinkage) dan pertumbuhan butir (grain growth). Penyusutan dominan bila pemadatan belum mencapai kejenuhan, sedangkan pada pertumbuhan butir dominan setelah pemadatan mencapai kejenuhan.

Hal-hal yang menjadi parameter sintering adalah temperatur, waktu, lingkungan sintering, kecepatan pemanasan, dan kecepatan pendinginan. Untuk menghindari reaksi oksidasi dengan material maka proses sintering dilakukan dalam ruang inert atau ruang vakum.

Berdasarkan uji metalografi dengan menggunakan mikroskop optik diperoleh gambar sebagai berikut:

Gambar 1. Mikrostruktur Al/SiC 

Gambar 2. Mikrostruktur Al/SiC

Gambar 3. Mikrostruktur Al/SiC

Dari gambar 1,2 dan 3 menunjukkan telah terlihat dengan jelas batas antara matrik Al dengan penguat SiC, tetapi pada gambar 1 fillernya mengumpul pada tengah sedangkan pada gambar 2 dan 3 terlihat bahwa SiC telah merata pada semua bagian.

Berdasarkan hasil uji kekerasan vickers, diperoleh nilai sebagai berikut:

            Tabel data hasil uji kekerasan

No D1

  (µm)

D2

( m)

HVN

(kg/mm2)

1 69,88 63,50 20,8
2 63,26 64,80 22,6
3 63,35 62,93 23,3

 

Nilai kekerasan (HVN) dapat diketahui dengan rumus sebagai berikut:

Keterangan :

F = besar beban tekan (kg)

dr = Jarak diameter lubang  tekan rata-rata.

Sedangkan ralat pengukuran didapatkan dengan rumus :

Sehingga nilai kekerasan komposit Al/SiC adalah (22,23 ± 0,95) kg/mm2 . Bila  dikonversi ke dalam satuan tekanan (Paskal), maka harga HVN tersebut  harus dikalikan  dengan tetapan  gravitasi 10 m/s2 terlebih dahulu sehingga didapatkan  perhitungan sebagai berikut :

Nilai kekerasan = 22,23 x 10 x 106 N/m2

                          = 222 Mpa.

 Sehingga nilai kekerasan beserta ralat pengukuran  didapatkan  sebesar 222 ± 9,5 Mpa. Ketidakjelasan  pengukuran  sebesar (9,5:223)x 100% = 4,26 dan taraf  ketelitian  adalah  100% – 4,2% = 95,74%. Dari  hasil tersebut dapat dilihat bahwa telah terjadi penurunan  kekerasan alumunium murni (yang mempunyai kekerasan  sekitar 400 Mpa) karena diberi penguat SiC. Secara teori pemberian SiC seharusnya menambah kekerasan bahan. Hal tersebut  terjadi karena Tekanan   kompaksi yang dilakukan kurang besar sehingga  sampel yang terbentuk kurang Padat.

Berdasarkan  hasil eksperi-men  dapat disimpulkan  bahwa dengan pembauatan  komposit Al/SiC 20% fraksi mol :

1.  Harga  kekerasan komposit Al/SiC sebesar 222 ± 9,5 Mpa  lebih kecil dibandingkan Alumunium murni

2. Hasil Uji mikrostruktur belum  menunjukkan  sudah menunjukkan  dengan jelas  batas antara Matrik Al dengan Filler (Penguat) SiC.

UNTUK MELIHAT JURNAL LAINNYA KUNJUNGI JURNAL FISIKA

Komentar ditutup.

%d blogger menyukai ini: