FABRIKASI KOMPOSIT MATRIKS LOGAM Al5Cu/SiC(p) DENGAN ...

1

FABRIKASI KOMPOSIT MATRIKS LOGAM Al5Cu/SiC(p) DENGAN

METODE STIR CASTING DAN KARAKTERISASINYA

Hasan Fuadi, Anne Zulfia dan Yusuf Afandi

Depertemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik Universitas Indonesia

ABSTRAK

Paduan Aluminium banyak digunakan dalam berbagai industri, diantaranya industri pengemasan, dirgantara, perkapalan, otomotif dan militer. Pemilihan Aluminium ini didasari karena densitas yang rendah, sifat mekanik yang baik dan ketahanan korosi yang lebih baik dibandingkan dengan logam dan paduan konvensional. Sifat mekanik bahan yang baik dan biaya produksi yang relatif rendah ini membuat aluminium sangat kompetitif. Pada penelitian kali ini akan difokuskan pada komposit matriks aluminium, Jenis paduan yang digunakan adalah paduan aluminium-tembaga (AlCu) yang dikombinasikan dengan Silikon Karbida dari jenis keramik yang kuat dan keras dengan komposisi 5,10, dan 15% Vf . Penambahan 4% magnesium pada komposit dilakukan untuk meningkatkan sifat pembasahan partikel SiC. Metode pembuatan komposit yang digunakan adalah stir casting. Produk hasil pengecoran diberikan perlakuan panas T6. Karakterisasi komposit matrik logam Al5Cu/SiC dilakukan pengujian mekanik ( uji kekerasan dan keausan), pengujian metalografi, berat jenis, porositas, SEM/EDS dan uji komposisi kimia. Hasil pengujian mekanik menunjukkan peningkatan sifat mekanis (Kekerasan dan Keausan) seiring dengan penambahan fraksi volume penguat partikel SiC.

Kata kunci : Komposit Matrik Logam Al5Cu/SiC; stir casting; Sifat Mekanis; densitas.

ABSTRACT

Aluminum alloys are widely used in a variety of industries, including industrial packaging, aerospace, shipbuilding, automotive and military applications. This selection is based on Aluminum because it is a low density, good mechanical properties and corrosion resistance are better than conventional metal and alloys. Mechanical properties of materials is good and relatively low production costs make this aluminum is very competitive. At this time the research will be focused on aluminum matrix composite, a type of combination used is aluminum-copper alloys (AlCu) combined with silicon carbide, with the composition of the 5, 10, and 15% Volume fraction. The wetting agent of SiC particles is used by the addition of 4 % of magnesium. The Method to making composite is used stir casting. Casting products given heat treatment T6. The characterization of MMC was carried out by mechanical tests (hardness and wear resistance),and by Metallographic tests (microstructure, porosity and density) and also using SEM/EDS and chemical composition. The result show that MMC have increased mechanical properties (hardness and wear resistance) by increasing the volume fraction of SiC particles.

Keywords : Metal Matrix Composite of Al5Cu/SiC; Stir Casting; Mechanical Properties and Density.

Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.

2

1. Pendahuluan

Perkembangan industri transportasi, menyebabkan penggunaan logam sebagai penunjang

industri sangant signifikan. Seiring perkembangan jaman, tuntutan efiisiensi energi mengakibatkan

penggunaan logam monolith mulai dikurangi karena bobotnya yang besar . Penggunaan material

yang memiliki bobot ringan mulai dikembangkan sebagai alternative pengganti logam monolith.

Hal ini mendorong para peneliti untuk mengembangkan material dan paduan baru untuk menjawab

tantangan tersebut. Salah satu material yang dikembangkan adalah material komposit, terutama

komposit matriks logam dan matriks polimer. Penggunaan komposit matriks logam memiliki

kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan komposit matriks polimer diantanya, transfer

tegangan dan regangan yang baik, ketahanan terhadap temperature tinggi, tidak menyerap

kelembaban, tidak mudah terbakar serta memiliki kekuatan tekan dan geser yang lebih baik.

Sedangkan kekurangan komposit matriks logam dibandingkan komposit matriks polimer adalah

biaya produksi yang mahal, memiliki titik lebur yang tinggi, mudah mengalami korosi pada antar

muka matriks dan penguat serta standarisasi material maupun proses yang sedikit.

Material Aluminium sangat luas penggunaanya terutma di industri otomotif, dirgantara dan

hankam[1]. Salah satu jenis dari aluminium tersebut adalah paduan aluminium-tembaga (Al-Cu).

Paduan Al-Cu memiliki sifat mampu mesin yang baik dan mudah ditingkatkan kemampuannya

melalui proses laku panas. Paduan Al-Cu dikembangkan dengan penambahan karbida silikon dari

jenis keramik yang kuat dan keras akan membentuk paduan baru yang dikenal sebagai komposit

matriks logam (KML) [2]. Komposit Al-Cu/SiC(p) akan dijadikan bahan penelitian agar mempunyai

karakteristik unggul dan diharapkan bisa diproduksi dengan biaya rendah. Berbagai macam metode

pembuatan material ini terus diteliti termasuk pembuatan komposit dengan metode stir casting[3].

Penelitian ini adalah berupa rekayasa KML melalui proses stir casting dengan variabel penambahan

fraksi volume pada matrik (Al5Cu) dengan penguat Karbida Silikon (SiC).

2. Tinjauan Teoritis

Komposit adalah material hasil kombinasi makroskopis dari dua atau lebih komponen

yang berbeda, dengan tujuan sifat-sifat fisik dan mekanik tertentu yang lebih baik daripada

sifat masing-masing komponen penyusunnya.[4] Kebanyakan material komposit terdiri dua

fasa, yaitu matrik dimana komposisinya disebut sebagai bahan dasar komposit; selanjutnya

yaitu reinforcement atau disebut juga penguat, dimana merupakan material yang dicampurkan

dengan matriks. Interaksi dan reaksi kimiawi yang terjadi pada daerah antar muka matriks

dan penguat merupakan komponen yang menentukan adesifitas antar permukaan yang


3

selanjutnya akan berpengaruh kepada sifat mekaniknya. Hal ini dikarenakan melalui daerah

antar muka tersebut komposit mampu berfungsi sebagai transmisi dalam sifat termal, listrik

dan mekanik. Daerah antar muka ini disebut interfasial (interface).

Aspek kebasahan (wettability) mempunyai peranan penting dalam menentukan adesifitas

antara matriks dan penguat[5]. Mengingat pentingnya aspek ini, maka banyak peneliti sebelumnya

yang mengamati perilaku sifat kebasahan material terhadap material lainnya dalam pembuatan

komposit. Salah satu yang saat ini menjadi perhatian adalah material komposit matriks Al dengan

penguat SiC. Sebagai komposit yang marak dikembangkan, AlCu/SiC(p) memiliki wettability yang

buruk. Oleh karena itu, dibutuhkan mateial lain yang ditambahkan guna meningkatkan wettability

antar kedua material tersebut. Material tambahan ini disebut wetting agent.

Sifat-sifat dari komposit secara umum bila dibandingkan dengan komponen-komponen

penyusunnya antara lain memiliki ketangguhan dan kekuatan yang lebih baik,lebih

ringan,ketahanan terhadap korosi dan aus yang lebih baik,dan umur fatik yang lebih lama .Hal

ini disebabkan oleh sifat-sifat komponen penyusunnya yang saling menutupi kekurangan satu

dengan yang lain[6].

Sifat-sifat dari komposit sangat tergantung kepada beberapa faktor, antara lain:

1.Sifat-sifat fasa konstituen (matriks & reinforcement)

2.Jumlah, dan

3.Geometri dari reinforcement.

Geometri reinforcement disini adalah termasuk:

1.Bentuk partikel

2.Ukuran partikel

3.Distribusi,dan

4.Orientasi partikel didalam matriks.

Proses Pembuatan Komposit dengan Metode Stir Casting atau Vortex

Metode fabrikasi komposit MMCs, pencairan logam menggunakan metode aduk

(metode vortex) sangat baik untuk manufaktur berbagai bentuk komponen dengan biaya yang

relatif rendah. Metode ini mencakup tahapan yang menggabungkan partikel keramik ke dalam

logam cair dengan pengadukan, pengadukan campuran dilakukan setelah pemasukan partikel,

agar penyebaran lebih seragam. Dalam metode ini, parameter manufaktur agar pencampuran


4

homogen adalah ukuran krusibel, kemampuan dan ukuran impeller, temperatur cair logam,

waktu pengadukan, kecepatan pengadukan, partikel dimasukan ke dalam campuran pada

tingkat kontinyu dan seragam, dan suhu dari cetakan. Proses pencairan dilakukan dalam

wadah grafit dengan diameter atas 70 mm dan diameter 102 mm sedangkan proses

pencampuran dilakukan dengan mixer grafit memiliki empat saluran dengan diameter 55 mm,

yang dikombinasikan dengan dorongan batang baja menggunakan variabel kecepatan motor

AC. baja batang itu dibungkus dalam lengan grafit untuk mencegah kontak dengan paduan

aluminium cair. Bagian luar dari produksi ini terisolasi dengan serat kaca seperti ditunjukkan

pada Gambar 1. Di unit ini, gas argon dibagi menjadi dua saluran, salah satunya dikirim dari

atas wadah dalam rangka mencegah logam cair berinteraksi dengan atmosfer sementara yang

lain adalah tetap pada penguat untuk mengontrol laju aliran dari penguat. Kontrol suhu tungku

dan logam cair dilakukan oleh termostat jenis NR911. Termostat ini memiliki unit kontrol

khusus dan termokopel. Termokopel disisipkan ke dalam cairan dan tungku untuk mengukur

suhu.

Gambar 1. Proses casting metode vortex[2].


5

3. Metode Penelitian

Metodologi yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada kedua bagan di bawah ini.

Gambar 2. Proses Pembuatan bahan matriks Komposit Matrik Logam Al5Cu

Gambar 3. Skema Penelitian Komposit Matrik Logam dengan Stir Casting


6

Alat dan Bahan

Bahan

Bahan baku yang digunakan pada percobaan ini adalah :

- Aluminium murni ingot

- Mg ingot

- Kawat tembaga

- Silikon karbida merk ADS 100 mesh.

- Gas argon

Alat

Peralatan yang digunakan selama proses persiapan dan pengujian adalah:

- Tungku peleburan (burner)

- Tungku stir casting

- Crucible stir casting

- Motor stir casting

- Thermocouple

- Timbangan digital besar

- Timbangan digital kecil

- Tabung gas Argon

- Alat bantu lain

Alat Uji

Alat-alat pengujian yang digunakan pada penelitian ini adalah :

- Alat uji kekerasan

- Alat uji metalografi

- Alat uji keausan

Proses laku panas

Proses ini dilakukan untuk mengetahui perubahan struktur mikro dan sifat yang dilmiliki material

setelah mengalami laku panas. Laku panas yang dilakukan terhadap sample uji tersebut adalah

proses T6 untuk alumunium, dimana proses tersebut adalah dengan cara memanaskan komposit


7

mencapai temperatur sekitar 540°C selama 4 jam dan kemudian dicelup cepat (quench) pada air

tawar dengan suhu sekitar 26°C. Selanjutnya dari hasil tersebut dilakukan proses artificial ageing

pada temperatur 200O C selama 8 jam. Untuk lebih memperjelas proses perlakuan panas yang

dilakukan pada komposit tersebut, maka dibuat sketsa proses yang seperti pada gambar di bawah.

Gambar 4. Skema proses laku panas sampel KML

4. Hasil dan Pembahasan

Analisa Kimia

Hasil-hasil pengujian kimia terhadap material antara lain, ingot alumunium murni, Al5Cu

yang dibuat (matrik) SiC, dipaparkan pada Tabel 1 dan 2. Pengujian analisa kimia tersebut

dilakukan di laboratorium pengujian analisa kimia Pusat Penelitian Metalurgi-LIPI dengan

menggunakan alat spark OES (Optical Emision Spectroscope)-ARL.3460.

Tabel 1. Komposisi Kimia Ingot Aluminium murni (% berat)

Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti 0,0524 0,1058 0,0003 0,0004 0,0011 0,1954 0,0042

Cr Ni Pb Sn V Cd Al 0,0004 0,0022 0,0002 0,0016 0,0063 0,0022 99.6275

Tabel 2. Komposisi Kimia Ingot Aluminium Tembaga (Al-Cu) Hasil Cor (% berat)

TP Unsur, % berat

Si Fe Cu Mn Mg Zn 1. 0.1139 0,1444 5,0247 0,0006 4,1273 0,1676 2. 0,1130 0,1487 5,0546 0,0005 4,1168 0,1664


8

TP Unsur, % berat Ti Cr Ni Pb Sn Al

1. 0,0026 0,0026 0,0055 0,0042 0,0093 90,3973 2. 0,0025 0,0025 0,0054 0,0042 0,0089 90,3764

*). Keterangan: TP=taping

Berdasarkan hasil analisa kimia diketahui bahwa ingot Al5Cu yang digunakan sebagai

matrik komposit mengandung 5 % Cu, 4% Mg dan unsur lain seperti Si, Fe, Zn dan lain-lain

yang tidak lebih dari 1 %. Sehingga paduan ini memenuhi persyaratan untuk dapat dilakukan

penigkatan pengerasan presipitasi dengan proses perlakuan panas T6. Paduan Al5Cu adalah

termasuk paduan aluminium seri 2xxx, yang memiliki kemampuan untuk ditingkatkan sifat-

sifat mekanisnya dengan perlakuan panas seperti paduan seri 6xxx, 7xxx dan 8xxxx.

Magnesium digunakan sebagai bahan tambahan untuk meningkatkan sifat pembasahan

alumina agar dapat terbentuk interface yang baik antara alumina dengan matrik.

Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan dilakukan pada komposit pada keadaan setelah pengecoran dan

yang telah di perlakukan panas T6 dan artificial aging .Pengujian kekerasan dilakukan untuk

mengetahui ketahanan material terhadap penetrasi beban dari luar. Pengujian kekerasan

menggunakan metode Rockwell B dengan menggunakan mesin penjejak Rockwell.

Gambar 5. Grafik uji kekerasan Rockwell B dari komposit Al5Cu/SiC(p)

Dari Gambar 5 diatas dapat disimpulkan bahwa kekerasan dari material AlCu/SiC(p)

mengalami peningkatan kekerasan seiring dengan penambahan kadar SiC. Pada penambahan

10% kadar SiC terjadi peningkatan dari 52 HRB menjadi 57,6 HRB atau meningkat 10,76%,

5% 10% 15%

Series1

As Cast 37.7 42.6 49.7Heat Treatment 52 57.6 64.2

010203040506070

Keke

rasa

n (H

RB)

Kadar SiC


9

begitupun dengan penambahan 15% SiC yang memiliki kekerasan 64.2 HRB atau meningkat

23,5%.

Selain dari penambahan partikel SiC, faktor lainnya adalah proses perlakuan panas T6

dan artificial aging menghasilkan endapan sekunder pada matriks yang meningkatkan

kekerasan material itu sendiri. Endapan sekunder pada paduan komposit yang digunakan ialah

CuAl2 dan Mg2Si karena unsur Mg dan Cu merupakan paduan mayor dari matriks.[7] Proses

perlakuan panas yang dilakukan menggunakan durasi penuaan selama delapan jam dan suhu

200°C, dimana suhu penuaan yang tinggi memungkinkan matriks mencapai kekerasan yang

tinggi dalam waktu yang singkat.[8] Kenaikan kekerasan pada material komposit

berpenguat karbida silikon yang telah diproses aging, menjadikan material tersebut

lebih keras karena terjadinya presipitasi pada matrik tersebut.

Pada penelitian Ali Mazahery, dkk [9] peningkatan nilai kekerasan pada Komposit Al-

SiC(p) disebabkan karena SiC bertindak menghambat pergerakan dislokasi. Hal ini sejalan

dengan mekanisme dislokasi Orowan. Peningkatan nilai kekerasan juga dapat dikaitkan

dengan pengurangan ukuran butir yang semakin halus. Selain itu, kekerasan meningkat seiring

dengan penambahan partikel SiC. Secara fisik, partikel SiC lebih keras dari Alluminium

Alloy. Pada penelitian A.R.I. Khedera, dkk[10] juga mengungkapkan hal yang sama bahwa

peningkatan nilai kekerasan terjadi seiring dengan penambahan kadar penguat. Hal ini terjadi

akibat penghambatan pergerakan dislokasi dan penghalusan butir.

Pengujian Laju Aus

Pengujian laju aus dilakukan dengan menggunakan mesin Ogoshi dan dilakukan pada

material setelah pengecoran dan yang telah di perlakukan panas T6 dan artificial aging.

Pengujian ini menggunakan konsep piringan yang berputar dan bergesekan dengan material.

Pengulangan beban karena putaran akan menghasilkan jejak pada material. Lebar dari jejak

yang dibaca menunjukan laju aus dari material, semakin lebar jejaknya maka semakin besar

laju aus material tersebut.


10

Gambar 6. Diagram Batang uji keausan pada komposit Al5Cu/SiC(p)

Dari [Gambar 6], didapatkan dapat disimpukan bahwa penambahan SiC sebagai

penguat pada aluminium meningkatkan ketahanan aus komposit. Dari pengujian aus ini

menguatkan data pengujian kekerasan material. Hasil dari penelitian ini telah sesuai literatur.

Hasil ini juga konsisten seperti pada penelitian sebelumnya oleh peneliti yang juga meneliti

komposit Al5Cu/SiC. Hal ini terjadi karena pada material tersebut terjadi presipitasi

pada matrik, yaitu endapan CuAl2 yang mengakibatkan terjadinya peningkatan harga

kekerasan, dimana hal tersebut ditandai dengan kecilnya nilai laju keausan yang dicapai.

Pengujian Densitas dan Porositas

Hasil pengujian porositas yang menggunakan hukum Archimedes dengan mengukur

berat dalam air dan berat kering kemudian diformulasikan menjadi persen porositas dengan

hasil seperti yang ditampilkan pada [Gambar 7].

Gambar 7. Diagram batang densitas percobaan pada komposit Al5Cu/SiC

5% 10% 15%

Teoritis 3 3.02 3.03as cast 2.87 2.735 2.6Heat Treatment 2.851 2.66 2.56

2.32.42.52.62.72.82.9

33.1

Dens

itas


11

Gambar 8.Diagram batang uji porositas pada komposit Al5Cu/SiC

Pada produk komposit hasil pengecoran, didapatkan bahwa porositas komposit

meningkat secara signifikan dengan penambahan penguat SiC kedalam matriks aluminium

yang dapat dilihat pada Gambar 8. Porositas meningkat pada penambahan SiC 5%, 10%, dan

15% yaitu 7,28%, 11,68%, dan 13,73%. Begitu pula pada densitas terlihat peningkatan

dengan penambahan kadar SiC yang ditambahkan pada aluminium seperti terilhat pada

[Gambat 7].

Peningkatan porositas disebabkan karena terperangkapnya gas saat proses pengecoran

aduk dan peningkatan persen penguat yang dimasukkan kedalam matriks dan partikel

penguat dalam suatu lelehan logam pada fabrikasi komposit cenderung untuk membentuk

klaster[26]kecenderungan membentuk klaster yang kemudian menghasilkan porositas seperti

impregnation porosity dan Interface porosity yang akan meningkatkan nilai porositas dari

material itu sendiri.

Peningkatan porositas pada komposit Al-SiC terjadi karena dengan bertambahnya

persen penguat yang ditambahkan maka fluiditas dari cairan aluminium juga akan semakin

rendah. Fluiditas yang rendah pada saat pengecoran akan mempengaruhi terbentuknya

porositas saat pencetakan.[11] Pada penelitian Ali Mazahery, dkk peningkatan Kadar SiC

meningkatkan jumlah micro porosity pada interface area.

5% 10% 15%

Series1

As Cast 4.51 10.42 16.54Heat Treatment 5.23 13.53 18.36

02468

101214161820

% P

oros

itas

Kadar SiC


12

Pengamatan Struktur Mikro

Pengamatan struktur mikro bertujuan untuk melihat persebaran dari penguat dan

mengobservasi keberadaan penguat karbida silikon pada matriks aluminium serta melihat

cacat porositas yang terbentuk dari pembuatan komposit AlCu/SiC dengan variasi fraksi

volume penguat. Pengujian struktur mikro dilakukan pada perbesaran 100x.

Gambar 9. Foto Metalografi mikro komposit Al5CuMg/SiC sampel hasil cor, as-cast perbesaran 100x; (a) 5% SiC, (b) 10% SiC, (c) 15% SiC.

a b

a b

c


13

Gambar 10. Foto mikro komposit Al5CuMg/SiC perlakukan panas T6 dan artificial aging

2000C selama 8 jam perbesaran 100x; (a) 5% SiC, (b) 10% SiC, (c) 15% SiC.

Peningkatan kekerasan terjadi ketika penuaan dimana unsur unsur seperti Cu dan Mg

membentuk presipitat sekunder dan presipitat tersebut mengahalngi dislokasi sehingga

kekuatan mekanis menjadi meningkat. Presipitat sekunder tidak dapat diobservasi melalui

pengamatan foto mikro.

Sementara itu dari pengamatan struktrur mikro, dapat dilihat pada Gambar 9, terdapat SiC

yang merupakan penguat dari komposit Al5Cu/SiC. SiC terlihat tidak terikat dengan baik

karena pembasahan antara aluminium dan SiC yang kurang baik. Persebaran yang kurang baik

dapat terjadi karena parameter pengadukan yang kurang tepat. Selain itu, Pada komposit

Al5Cu/SiC(p) dengan Vf 5%, 10% maupun Vf 15% SiC memperlihatkan adanya

pengelompokkan partikel penguat di sekitar batas butir dan juga pada daerah matrik.

Pada sebagian fasa matrik terlihat adanya bintik-bintik yang merupakan fasa

sekunder alumunium dan juga adanya partikel SiC yang terjebak pada matrik,

memperlihatkan sebaran yang tidak merata.

Pada hasil pengujian metalografi yang telah dilakukan terhadap semua sampel

percobaan dapat diketahui seperti yang tertera pada [Gambar 9] sampai [Gambar 10]

berikut, dimana akan dibahas sebagai penunjang hasil pengujian yang lainnya. Sebelum

proses heat treatment dilakukan, pada hasil pengecoran (as cast) pada [Gambar 9] terlihat

bahwa fasanya berbentuk dendrit yang merupakan ciri dari hasil pengecoran.

Hasil dari proses pengecoran [Gambar 9.a], terlihat bahwa bentuk dari matriks tersebut

merupakan fasa dendrit yang terbentuk karena kecepatan pendinginan yang tinggi

pada proses pembekuan. Hal ini pun berpengaruh terhadap kekerasannya dimana

kekerasan komposit hasil cor adalah 37,7 HRB sedangkan kekerasan setelah proses heat

c


14

treatment adalah 52 HRB, mengalami kenaikkan 38 % pada matrik hasil heat treatment yang

ditambahkan 5% partikel penguat SiC. Pada penambahan 15 % SiC , terlihat bahwa matrik

hasil pengecoran tersebut berbentuk dendrit dengan pengumpulan SiC yang berada di batas

butir. Sebaran partikel penguatnya diantara batas butir, tetapi ada juga yang berada di

dalam butir Hasil dari produk pengecoran yang kemudian di heat treatment yang

ditunjukkan oleh [Gambar 10.] terlihat pada gambar bahwa bentuk butir semakin halus.

Pada [Gambar 10] a dan b. terlihat adanya partikel SiC didaerah batas butir yang

sebagian mengelompok. Dari perbandingan kandungan yang ada pada 15 % fraksi

volume SiC tersebut memperlihatkan bahwa kandungan penguat jumlahnya lebih banyak.

Dengan adanya penambahan penguat maka akan meningkatkan/menaikkan harga kekerasan

komposit dan menurunkan nilai laju keausannya, karena partikel SiC mempunyai

kekerasan yang tinggi. Hal tersebut terbukti dari nilai kekerasan yang dicapai oleh

penambahan partikel penguat baik 5%,10% maupun 15%.

Pada [Gambar 10] yang merupakan hasil metalografi untuk keadaan matrik hasil

proses HT adanya penguat, memperlihatkan endapan CuAl2 yang timbul akibat dari proses

aging pada suhu 200OC sesudah proses solution heat treatment pada temperatur 540OC

kemudian di quench pada air pada temperatur kamar. Dengan semakin banyaknya

presipitat yang terjadi, maka nilai kekerasanpun meningkat dan nilai dari laju keausanpun

akan menurun, hal ini dapat terlihat dari hasil pengujian kekerasan dan keausan yang

dilakukan. Terlihat pada [Gambar 10.c.] yang menunjukkan bahwa matrik tersebut

mempunyai kekerasan yang tinggi dan tingkat laju keausan yang rendah karena terlihat pada

hasil metalografi tersebut bahwa presipitasi yang terjadi lebih banyak dari pada komdisi

lainnya. Kondisi ini dicapai oleh matriks yang memiliki penguat 15% Vf SiC dan

mengalami proses laku panas, yaitu proses solution heat treatment 540OC selama 4 jam,

yang selanjutnya di quench pada media air kemudian di aging pada temperatur 200OC

dengan rentang waktu selama 8 jam. Jadi pada kondisi ini nilai kekerasannya tinggi

mencapai 64.2 HRB, yaitu sampel dengan penambahan 15% Vf SiC.

Pada penelitian Anshul Badkul, dkk[11] pembentukan fasa presipitat CuAl dan CuAl2

terjadi saat kinetika aging yang pertama. Komposit Al 2024-SiC dengan dan tanpa

penambahan strontium mengalami puncak aging pada waktu yang bersamaan perbedaannya

pada perilaku aging pada material tersebut. Komposit Al2024-SiC dengan penambahan


15

strontium mengalami penurunan kekerasan dibawah puncak kekerasan aging yang pertama

jika dibandingkan dengan komposit Al2024-SiC tanpa Strontium.

Pada penelitian D.P. Mondal, dkk[12] menunjukkan bahwa setelah proses heat treatment AA2014

Al-SiC , fasa eutektik pada batas butir terlarut dan menjadi fasa CuAl2 yang lebih halus. Presipitat

yang terletak di dalam butir tidak terlarut. Tetapi pada pembesaran lebih tinggi tampak jelas

presipitat dalam butir berukuran lebih halus.

5. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian pembuatan dan karakterisasi komposit matrik logam Al5Cu dengan

material penguat SiC, dan pembahasan pada bab sebelumnya, maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

1. Penambahan penguat SiC memberikan peningkatan pada sifat kekerasan komposit matriks

logam (KML) Al5Cu/SiC(p) . Hal ini terjadi pada setiap penambahan komposisi SiC, 5%,

10%, dan 15% penguat.

2. Komposisi penguat SiC yang paling maksimal berdasarkan hasil percobaan, terdapat pada

komposit dengan komposisi 15% penguat. Hal ini dilihat dari nilai hasil uji kekerasan yang

dilakukan.

3. Pada pengujian aus, didapatkan nilai yang semakin baik seiring dengan peningkatan kadar

penguat pada komposit Al5Cu/SiC(p), ketahanan aus maksimum terdapat pada komposisi

15% penguat SiC. Hal ini dilihat dari penurunan laju keausan yang dihasilkan.

Penambahan kadar penguat SiC kedalam matriks Al5Cu menyebabkan peningkatan porositas yang

terdapat pada material komposit.


16

6. Daftar Pustaka

1. Zulfia, Anne, Ratna Juwita, Ari Uliana, I Nyoman Jujur dan Jarot Raharjo.Proses Penuaan

(Aging) pada Paduan Aluminium AA 333 Hasil Proses Sand Casting. Depok : Jurnal Teknik Mesin

Vol. 12, No. 1, April 2010, 13–20.

2. Afandi, Yusuf.Fabrication of Metal Matrix Composite Alloy Al-4,5%Cu-4%Mg/SiC(p)by Semi-

Solid Forming, The 12th International Conference on Quality in Research (QiR), Fac. Engineering

Universitas Indonesia,2011,17-40.

3. Guan Li-na, Geng Lin, Zhang Hong-wei, Huang Lu-jun, Effects of stirring parameters on

microstructure and tensile properties of (ABOw+SiCp)/6061Al composites fabricated by semi-solid

stirring technique, School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology,

Harbin 150001, China,2011,274-279

4. Pulkit Bajaj, Mechanical Behaviour of Aluminium Based metal matrix composites reinforced

with SiC and Alumina, Thesis in production and industrial engineering, Department of mechanical

engineering, Thapar University, Patiala – 147004, India.1-82.

5. Sarina Bao, Anne Kvithyld, Thorvald Abel Engh, Merete Tangstad, Wettability Of

Aluminium With Sic And Graphite In Aluminium Filtration, TMS (The Minerals, Metals &

Materials Society), 2011,775-782.

6. A.J. Hartomo,Komposit Metal.Yogyakarta : Andi Offset,1992,11-30.

23. A. Chennakesava Reddy, Essa Zitoun, Matrix Al-alloys for silicon carbide particle reinforced

metal matrix composites, Indian Journal of Science and Technology Vol. 3 No. 12,2010,1184-1187.

7. A.A. Cerit, M.B. Karamiş, F. Nair, K. Yildizli, Effect of Reinforcement Particle Size and

Volume Fraction on Wear Behaviour of Metal Matrix Composites, Tribology in industry, Volume

30, No. 3&4, 2008,31-36.

8. Ali Mazahery, Mohsen Ostad Shabani, Characterization of cast A356 alloy reinforced with

nano SiC composites,Science Direct Nonferrous Met. Soc. China 22(2012) 275−280


17

9. A.R.I. Khedera,G.S. Marahleh, D.M.K. Al-Jameaa, Strengthening of Aluminum by SiC,

Al2O3 and MgO, Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering,Volume 5, Number

6,2011,533-541.

10. P. Poddar, S. Mukherjee, K.L Sahoo, The microstructure and mechanical properties of SiC

reinforced Magnesium based composites by rheocasting process. Journal of Materials engineering

and performances. Department of Metallurgical and materials engineering, Kolkata 700032, India

(2008) 849-855.

11. Anshul Badkul, Nidhi Jha, DP Mondal, Age Hardening Behaviour of 2014 Al Alloy-SiC

composites : Effect of porosity and strontium addition, Indian Journal of Engineering and Materials

Sciences, Vol 18, 2011,79-85.

12. D.P. Mondal, S. Das, K.S. Suresh, N. Ramakrishnan,Compressive deformation behaviour of

coarse SiC particle reinforced composite: Effect of age-hardening and SiC content, Materials

Science and Engineering A 460–461 (2007) 550–560.


FABRIKASI KOMPOSIT MATRIKS LOGAM Al5Cu/SiC(p) DENGAN ...

Documents

Transcript of FABRIKASI KOMPOSIT MATRIKS LOGAM Al5Cu/SiC(p) DENGAN ...