SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015 · Material komposit berbasis logam pada dunia industri...

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

Kuta, 29-30 Oktober 2015 | iii

UDAYANA UNIVERSITY PRESS2015

SEMINAR NASIONALDAN TEKNOLOGI

Kuta, 29 - 30 Oktober 2015

LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIANKEPADA MASYARAKAT

UNIVERSITAS UDAYANA


iv | Kuta, 29-30 Oktober 2015

Ni Made Ary Esta Dewi Wirastuti, S.T., MSc. PhDProf. Dr. Drs. IB Putra Yadnya, M.A.Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika, M.S.

Dr. Ni Ketut Supasti Dharmawan, SH., MHum., LLM.Prof. Dr. drh. I Nyoman Suarsana, M.Si

Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P.Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc., Ph.D

Prof. Dr. Ir. Nyoman Gde Antara, M.EngDra. Ni Luh Watiniasih, MSc, Ph.D

Prof. Dr. drh. Ni Ketut Suwiti, M.Kes.Prof. Dr. Ir. I Made Alit Karyawan Salain, DEA.

Ir. I Nengah Sujaya, M.Agr.Sc., Ph.D.Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP, Ph.D

dr. Ni Nengah Dwi Fatmawati, SpMK, Ph.DDr. Agoes Ganesha Rahyuda, S.E., M.T.

Putu Alit Suthanaya, S.T., M.Eng.Sc, Ph.D.I Putu Sudiarta, SP., M.Si., Ph.D.

Dr. Ir. Yohanes Setiyo, M.P.Dr. P. Andreas Noak, SH, M.Si

I Wayan Gede Astawa Karang, SSi, MSi, PhD.Dr. Drh. I Nyoman Suarta, M.Si

lUdayana University Press,

Lembaga Penelitian dan PengabdianKepada Masyarakat Universitas Udayana

2015, xli + 2191 hal, 21 x 29,7

SEMINAR NASIONAL SAINSDAN TEKNOLOGI 2015

Kuta, 29 - 30 Oktober 2015


Kuta, 29-30 Oktober 2015 | xxxvii

ANALISIS RISIKO PADA PROYEK RENOVASI DAN PENGEMBANGAN GEDUNG HOTELG.A.P Candra Dharmayanti dan Mayun Nadiasa ................................................................................1772

STUDI SIFAT CAMPURAN ASPHALT CONCRETE WEARING COURSE (AC-WC) DENGANBAHAN UTAMA BONGKARAN ASPAL BETON LAMA DAN AUTOCLAVED AERATEDCONCRETE (AAC) SEBAGAI FILLERI Nyoman Arya Thanaya, I Gusti Raka Purbanto, Pande Gde Pradnya P.M .........................................1779

ANALISIS KENDALA DALAM PENERAPAN GREEN CONSTRUCTIONA.A. Diah Parami Dewi ........................................................................................................................1787

TRANSISI ARSITEKTUR UMAH TUA DI DESA JULAH,KECAMATAN TEJAKULA, KABUPATEN BULELENG, BALII Ketut Mudra, I Gusti Bagus Budjana, I Ketut Muliawan Salain ........................................................1796

PENGEMBANGAN MODEL PROFIL TEMPERATUR PERKERASAN ASPAL PADA IKLIMTROPIS DI WILAYAH BALI SELATANIMA. Ariawan, BS. Subagio, BH. Setiadji ............................................................................................1805

PENGEMBANGAN TEKNIK VARIABLE FRAME RATEUNTUK EFISIENSI TRANSMISI DAN PENYIMPANAN VIDEO DIGITALN. Indra Er , I.M. Arsa Suyadnya .........................................................................................................1813

DRIVE TEST MENGGUNAKAN SMARTPHONE DENGANSISTEM OPERASI ANDROID DAN SOFTWARE G-NETTRACKPROUNTUK MENINGKATKAN PEMAHAMAN SISWAPande Ketut Sudiarta, Ngurah Indra ER ...............................................................................................1822

SINTESIS GAMELAN GENDER WAYANG DENGANMODIFIED FREQUENCY MODULATION (MODFM)I Dewa Made Bayu Atmaja Darmawan, Luh Gede Astuti ....................................................................1830

STUDI EKSPRIMEN KOMPOSISI KOMPOSIT MATRIK ALUMINIUM PENGUAT SILICONCARBON WHISKERS DAN AL

2O

3 SEBAGAI MATERIAL ALTERNATIF

Ketut Suarsana, Eka Sulistyawati ........................................................................................................1838

TRANSFORMASI NILAI BUDAYA DALAM TATA RUANG PASAR TRADISIONAL DIDENPASAR, GIANYAR, DAN KLUNGKUNGWidiastuti, Syamsul Alam Paturusi, Ngakan Acwin dwijendra ...........................................................1847

EFEKTIFITAS PEMBELAJARAN PROBLEM BASED LEARNINGDALAM MENGANALISIS DATA STATISTIKA MELALUI PENGGUNAAN LEMBARKERJA MAHASISWAMade Susilawati, G.K. Gandhiadi, .......................................................................................................1857

RANCANG BANGUN PENGENDALI KETINGGIAN AIR DILENGKAPIDENGAN PENGIRIMAN SMS BERBASIS MIKROKONTROLERI G. A. K. Diafari Djuni H., I G. A. P. Raka Agung .............................................................................1861


1838 | Kuta, 29-30 Oktober 2015

Studi Eksprimen Komposisi Komposit Matrik Aluminium Penguat SiliconCarbon Whiskers dan AL2O3 sebagai Material Alternatif

Ketut Suarsana (1), Eka Sulistyawati (2)

(1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas UdayanaKampus Bukit Jimbaran Bali , Telepon (0361) 813321

[email protected]

Abstrak

Material komposit berbasis logam pada dunia industri cukup potensial untuk memenuhi dikembangkan.

Dengan adanya perkembangan bahan yang sangat pesat, maka tepat untuk membuat bahan dengan sifat ringan

dan murah yang merupakan persyaratan utama dalam dunia industri pembuatan komponen-komponen mesin.

Pengembangan inovasi baru dalam pembuatan Aluminium Matrix Composite Whisker (AMCw) yang berbasis matrik

Alumunium dengan penguat Silicon Carbon whisker dan Al2O

3 partikel sangat dibutuhkan. Dala hal ini metode

yang digunakan dalam penelitian adalah dengan proses powder metalurgi dan variasi komposisi penguat komposit.

Awal proses komposit dibuat dengan variasi komposisi matrik Aluminium dengan penguat SiCw+Al2O

3p dalam

komposit. Komposisi Aliminium : 90% wt, 80% wt dan 70% wt dengan variasi penguat 10% wt, 20% wt dan 30%

wt. Pembuatan material uji dilakukan dengan proses metalurgi serbuk dengan kontrol gaya tekan 2,5 ton, waktu

penahanan 15 menit. Pengujian karakteristik dilakukan untuk menggetahui sifat sik dan mekanik komposit. Jadihasil penelitian adalah penambahan komposisi persen berat SiCw dan Alumina (Al

2O

3p) memberikan pengaruh pada

sifat sik dan mekanik komposit. Sifat densitas dan kekerasan meningkat terjadi pada setiap penambahan Alumina(Al

2O

3p) itu sendiri. Sebaliknya porositas menurun dengan meningkatnya komposisi penguat. Hubungan antara

sifat dari masing-masing komposisi penguat SiCw dan Al2O

3 pembentuk komposit yang dibuat dengan menganalisa

struktur mikro yang terbentuk. Jadi dalam penelitian ini dihasilkan densitas, sifat kekerasan berbanding terbalik

dengan sifat porositas komposit.

Kata Kunci: Matrik Aluminium, Silicon Carbon whisker dan Al2O

3 partikel.

1. PENDAHULUANBahan dari Aluminium Matrix Composites (AMC) mempunyai prospek pengembangan yang sangat

pesat karena menjanjikan karakteristik kekuatan dan ketahanan deformasi ter mal yang baik. Pengembangankomposit matriks aluminium dalam skala besar sudah banyak dikembangkan dalam penelitian. Dimanadidukung oleh tersedianya bahan matrik dan penguat yang berupa serat karbon, boron dan wisker. Penguatserat kontinu satu arah menghasilkan perbaikan sifat mekanik yang menonjol dibandingkan denganmaterial matrik tanpa penguatan maupun yang diskontinu (Beatty, et al. 1987). Ketersediaan materialkonvensional yang kuantitas dan kualitasnya terbatas memunculkan pemikiran untuk pengembanganbahan melalui pengembangan proses pembuatan material dengan cara perlakuan permukaan, penambahanpenguat material lain maupun rekayasa strukturalnya. Pada proses perekayasaan material Aluminium MatrixComposites (AMC) dapat menggunakan logam aluminium alloy sebagai matrik dengan keramik SiC danalumina sebagai bahan penguat/pengisi. Perbedaan dari material penyusun matrik dan penguat kompositsifat sangat jauh berbeda, maka agar memberi ikatan dengan kuat, perlu adanya penambahan aditif ataupenguat (Sciti, et al. 2002). Dimana komposit merupakan perpaduan dari beberapa bahan yang dipilihberdasarkan kombinasi sifat sik masing-masing material penyusunnya untuk menghasilkan material barudan unik dengan ikatan antara masing-masing material penyusun sebagai matrik dan penguat. MaterialAl alloy digabungkan dengan keramik SiCw tergolong dalam jenis material komposit Aluminium MatrixComposite (AMC).


Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1839

Model penguatan dengan mengunakan jenis penguat merupakan pengembangan dari perlakuanpermukaan pada material dasar, tapi sebelumnya umum dilakukan dengan rekayasa perlakuan panas(heat treatment) pada permukaan material komposit. Penggabungan aditif atau penguat yang berbedakarakteristiknya, selama ini dilakukan dengan metode bonding diffusion yaitu penggabungan dilakukandengan pemanasan temperatur tinggi dengan tegangan mekanik yang besar. Metode ini juga mempunyaikelemahan yaitu bentuk produk yang terbatas dan biaya produksi tinggi. Penggabungan aditif padatemperatur dingin dengan rekayasa permukaan lapisan melalui prosess manufaktur metalurgi serbuk,merupakan alternatif yang dapat dikembangkan (Widyastuti, et al. 2008). Salah satu metoda pembentukanlogam yang memungkinkan adanya kontrol terhadap setiap variabel prosesnya dapat dilakukan dalamproses fase padat. Ketelitian dalam kontrol dan rekayasa variabel proses merupakan hal yang menjadipenentu kualitas hasil produk. Pencampuran serbuk logam dengan partikel keramik untuk membuat MetalMatrix Composites (MMC) perlu adanya variabel yang jelas. Setelah proses pencampuran ini biasanyadiikuti dengan cold compaction, degassing dan perlakuan panas seperti hot isostatic pressing (HIP) maupunsintering. Proses penekanan adalah memadatkan serbuk atau konsolidasi dari serbuk kedalam bentuk yangdiinginkan, agar diperoleh dimensi presisi, serta material tidak mudah hancur.

Kajian yang telah dilakukan sebelumnya dalam bidang Metal Matrix Composites (MMC) terutamaaluminium sebagai matrik dan Silikon carbon sebagai penguat, adalah bertujuan untuk meningkatkankarakteristik sik dan mekaniknya. Pelapisan alumina (Al

2O

3) pada permukaan SiC partikel cenderung

meningkatkan karakteristik karena lebih merata dan menyebabkan ikatan interfasial antara penguat (SiC)dengan matrik (Al) menjadi lebih baik (Zainuri, et al. 2008). Dalam penelitian sebelumnya kompositberbasis matrik Al diperkuat oleh SiCw itu sendiri atau alumina (Al

2O

3) telah banyak diteliti. Namun

penguat gabungan SiCw bersama alumina partikulat (Al2O

3p) pada aluminium matrik disebut komposit

Al/(SiCw+Al2O

3p), dan dengan variasi persentase berat belum ada meneliti. Dalam hal ini dipandang

perlu untuk membuat material baru dengan komposisi tertentu untuk mendapatkan sifat material yangkekuatannya tinggi serta sebagai bahan alternatif untuk aplikasi pengunaannya. Oleh karena itu fokuspenelitian adalah pengaruh komposisi penguat gabungan SiCw ditambah alumina partikulat (Al

2O

3p)

dengan Aluminium sebagai matrik terhadap karakteristik komposit terutama kekuatan, densitas, porositasdan kekerasan yang dimiliki komposit baru.

2. BAHAN DAN METODE2.1 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian berupa serbuk dan serat untuk bahan dari Aluminium MatrikComposite (AMCw). Pembuatan dengan teknik metalurgi serbuk menggunakan bahan baku yaitu Al nepowder (≥90%) p.a Merck dan serat SiC whisker komersial diameter (d ≈ 0.5 µm), panjang (l ≈ 40 µm).Sebagai bahan tambahan digunakan serbuk Al

2O

3 partikel dan Etanol 96% (CH

3COOH) sebagai media

pencampur. Untuk gra t (C) dari arang dan Vasiline sebagai pelumas pada dinding cetak tekan.

2.2 Alat penelitian- Timbangan Digital, berfungsi untuk penimbangan massa bahan.- Alat Uji Microhardness Tester- Mortar, wadah untuk proses pencampuran- Beker glass dan gelas ukur- Magnetik Stirrer sebagai alat untuk pencampur serbuk dari bahan.- Alat kompaksi CARVER dengan kapasitas 10 ton- Mesin magnetic stirrer, mesin ini berfungsi untuk mencampur dan mengaduk Al dengan SiCw

dan bahan wetting agen.- Furnace , sebagai alat pemanas- Cetakan/die, alat yang digunakan untuk mencetak Al dengan SiCw dan bahan wetting agen- Alat uji Scanning Electron Microscope (SEM)


1840 | Kuta, 29-30 Oktober 2015

2.3 Variabel Penelitian Variabel bebas (variabel yang direncanakan):

- Komposisi matrik Al ne powder : 70% wt, 80% wt dan 90% wt- Komposisi penguat serat tunggal : SiC wiskers dan serbuk Al

2O

3partikel adalah 30% wt, 20%wt

dan 10% wt.

Variabel Terikat (variabel yang dicari) :- Karakteristik sik dan mekanik : Densitas, porositas, kekerasan dan SEM

2.4 Penentuan Persen berat (%wt) antara Matrik dengan PenguatAluminium matrix Composite (AMCw) dibuat dari pencampuran matrik dengan penguat, dimana

matrik adalah Aluminium ne powder dengan penguat SiCw yang diperkuat dengan bahan aditif. Prosespembuatan komposit ini dilakukan dengan proses metalurgi serbuk. Sampel komposit AMCw yang dibuatberbentuk silindris dengan diameter 0,8 cm dan tinggi 1 cm. Sehingga, volume total komposit yangharus dihasilkan ± 0,5 cm3. Bahan yang digunakan adalah Aluminium (ρ

m= 2,7 gr/cm3), SiCw (ρ

f= 3.2

gr/cm3) dan Al2O

3(ρ

f= 3,8 gr/cm3) dengan perbandingan persen berat (% wt) masing-masing matrik dan

penguat.

2.5 Penentuan Karakteristik material kompositPenentuan Densitas

Densitas merupakan besaran sis yaitu perbandingan massa (m) dengan volume benda (V),(Birkeland, P.W., 1984)

dengan :

ρ = Densitas bulk (gram/cm3) m

s = massa sampel setelah dikeringkan di dalam oven (gr)

mg

= massa sampel yang digantung di dalam air (gram) m

k = massa kawat penggantung sampel (gram)

mb

= massa sampel setelah direndam didalam air / jenuh (gr) ρH

2O = massa jenis air = 1 gram/cm3

Penentuan PorositasPorositas suatu bahan pada umumnya dinyatakan sebagai porositas terbuka atau apparent porosity,

dan dapat dinyatakan dengan persamaan standar ASTM C 373 - 88. (Birkeland,P.W., 1984)

mb - m

s

p =m

b - (m

g - m

k)

Dengan :p = porositas bahan (%)m

s = massa sampel setelah dikeringkan di dalam oven (gram)

mb = massa sampel setelah direndam didalam air / jenuh (gr)

mg = massa sampel yang digantung di dalam air (gram)

mk = massa kawat penggantung sampel (gram)


Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1841

Kekerasan (Vickers Hardness Test)Angka kekerasan Vickers dengan persamaan :

dengan :HV = KekerasanP = Beban d = diagonal.

Tegangan Tarik

σ = E . ε ..............................................................(2.4)

dengan : E = modulus elastisitas komposit σ = tegangan ε = regangan

merupakan mikroskop elektron yang banyak digunakanuntuk analisa permukaan material. juga dapat digunakan untuk menganalisa data kristalografi,sehingga dapat dikembangkan untuk menentukan elemen atau senyawa. Prinsip kerja di manadua sinar elektron digunakan secara simultan. Satu digunakan untuk mengujidan yang lain adalah memberi tampilan gambar. menggunakanprinsip maksudnya berkas elektron di arahkan dari titik ke titik pada objek. Gerakan berkaselektron dari satu titik ke titik yang lain pada suatu daerah objek menyerupai gerakan membaca.Gerakan membaca ini disebut dengan Komponen utama terdiri dari dua unit,

dan . merupakan model Sedangkanmerupakan elektron skunder yang di dalamnya terdapat

3 HASIL DAN PEMBAHASAN3.1 Pengaruh Penguat SiCw+ Al

2O

3p pada Aluminium terhadap Densitas

Pada komposit Al-(SiCw+Al2O

3p) ini, menggunakan Aluminium sebagai matrik dengan SiCw

digabung Al2O

3p sebagai penguat, dibuat dengan proses metalurgi serbuk. Serbuk matrik aluminium

dicampur dengan penguat SiCw dan serbuk Al2O

3p, kemudian proses kompaksi. Bakalan yang terbentuk

setelah kompaksi disebut green density. Green density ini terbentuk karena adanya ikatan antarmukapartikel-partikel matrik dan penguat. Green density tidak dapat dikatakan/dipresentasikan sebagai densitasakhir komposit, karena ikatan antarmuka serbuk yang terjadi masih sangat lemah.

Dari gambar 1 terlihat bahwa peningkatan komposisi matrik Aluminium dan penguat Al2O

3p

menyebabkan peningkatan kerapatan/densitas komposit. Peningkatan densitas juga proporsional denganpenambahan penguat alumina, dimana densitas bakalan (green density) naik seiring bertambahnyakomposisi persen berat (%wt) penguat. Peningkatan densitas terjadi karena adanya gaya adhesi-kohesiantar partikel. Gaya ini dipengaruhi oleh penguncian antar permukaan partikel, gaya Van Der Waals dangaya elektostatik. Gaya tekan yang diberikan pada partikel akan dapat membentuk model ikatan bola-bidang. Hal ini dikarenakan pada model ikatan ini porositas yang terbentuk relatif semakin kecil. Semakinmeningkat komposisi berat (%wt) penguat alumina (Al

2O

3p) yang digunakan, maka semakin besar pula

nilai densitas yang diperoleh.


1842 | Kuta, 29-30 Oktober 2015

2.3 Variabel Penelitian Variabel bebas (variabel yang direncanakan):

- Komposisi matrik Al ne powder : 70% wt, 80% wt dan 90% wt- Komposisi penguat serat tunggal : SiC wiskers dan serbuk Al

2O

3partikel adalah 30% wt, 20%wt

dan 10% wt.

Variabel Terikat (variabel yang dicari) :- Karakteristik sik dan mekanik : Densitas, porositas, kekerasan dan SEM

2.4 Penentuan Persen berat (%wt) antara Matrik dengan PenguatAluminium matrix Composite (AMCw) dibuat dari pencampuran matrik dengan penguat, dimana

matrik adalah Aluminium ne powder dengan penguat SiCw yang diperkuat dengan bahan aditif. Prosespembuatan komposit ini dilakukan dengan proses metalurgi serbuk. Sampel komposit AMCw yang dibuatberbentuk silindris dengan diameter 0,8 cm dan tinggi 1 cm. Sehingga, volume total komposit yangharus dihasilkan ± 0,5 cm3. Bahan yang digunakan adalah Aluminium (ρ

m= 2,7 gr/cm3), SiCw (ρ

f= 3.2

gr/cm3) dan Al2O

3(ρ

f= 3,8 gr/cm3) dengan perbandingan persen berat (% wt) masing-masing matrik dan

penguat.

2.5 Penentuan Karakteristik material kompositPenentuan Densitas

Densitas merupakan besaran sis yaitu perbandingan massa (m) dengan volume benda (V),(Birkeland, P.W., 1984)

dengan :

ρ = Densitas bulk (gram/cm3) m

s = massa sampel setelah dikeringkan di dalam oven (gr)

mg

= massa sampel yang digantung di dalam air (gram) m

k = massa kawat penggantung sampel (gram)

mb

= massa sampel setelah direndam didalam air / jenuh (gr) ρH

2O = massa jenis air = 1 gram/cm3

Penentuan PorositasPorositas suatu bahan pada umumnya dinyatakan sebagai porositas terbuka atau apparent porosity,

dan dapat dinyatakan dengan persamaan standar ASTM C 373 - 88. (Birkeland,P.W., 1984)

mb - m

s

p =m

b - (m

g - m

k)

Dengan :p = porositas bahan (%)m

s = massa sampel setelah dikeringkan di dalam oven (gram)

mb = massa sampel setelah direndam didalam air / jenuh (gr)

mg = massa sampel yang digantung di dalam air (gram)

mk = massa kawat penggantung sampel (gram)


Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1843

Gambar 1 Hubungan densitas dengan komposisi bahan Al2O3p

3.2 Pengaruh Penguat SiCw + Al2O3p pada Aluminium terhadap PorositasPorositas dapat terjadi akibat terjebaknya lubrikan, gas dan terjadinnya proses perlakuan partikel

yang tidak terjadi secara sempurna. Prediksi secara tepat kekuatan mekanik material porus dapat dilakukandengan mempertimbangkan bentuk, orientasi dan volume porositas. Analisa porositas pada umumnyahanya mempertimbangkan efek fraksi volume porositas dalam kaitannya dengan kekuatan komposit porus(Gibson, 1994). Persyaratan dasar kekuatan komposit terletak pada kualitas kekuatan antarmuka matrikdan penguat. Ikatan antarmuka inilah yang menjadi jembatan transmisi tegangan luar yang diberikan darimatrik menuju partikel penguat. Jika ikatan yang terjadi antara matrik dengan penguat dengan baik makatransmisi tegangan ini dapat berlangsung dengan baik dan kuat. Keberadaan porus yang terletak padadaerah antarmuka antar serbuk matrik dan penguat menyebabkan terhalangnya pembentukan ikatan antarpartikel penguat sepanjang proses kompaksi maupun pembentukan sepanjang proses sintering. Porositasjuga merupakan pusat konsentrasi tegangan eksternal yang dapat menurunkan kemampuan material dalammenahan beban eksternal.

Pada komposit Al-(SiC+Al2O

3p) porositas terjadi pada daerah antar muka matrik dan penguat.

Keberadaan porositas menyebabkan penurunan sifat mekanik komposit. Pada umumnya total porositasbanyak dipengaruhi oleh serat SiCw yang orientasinya secara acak atau random pada komposit. Halini berakibat ikatan antarmuka serbuk aluminium dengan serat SiCw menimbulkan pori lebih banyakdibandingkan dengan serbuk Al dipadukan dengan alumina partikel. Selain itu porositas sangat berhubunganerat dengan kompaktibilitas, semakin kecil ukuran serbuk maka luas kontak permukaan antar butir semakinluas. Bila porositas semakin kecil maka sifat kompaktibilitas bahan semakin tinggi. Porositas bahandapat ditentukan dengan pengukuran densitas bahan, semakin tinggi densitas sintering maka porositasmenurun.

Gambar 2 Hubungan porositas dengan komposisi bahan Al2O3p


1844 | Kuta, 29-30 Oktober 2015

3.3 Pengaruh Penguat SiCw dan Al2O3 terhadap KekerasanGambar 3 menunjukkan hubungan antara komposisi persentase berat dari komposit Al-(SiCw+Al

2O

3p)

dengan kekerasan. Hal ini dapat dilihat bahwa setiap peningkatan komposisi gabungan penguat SiCw danAl

2O

3p dengan komposisi matriks Aluminium, menyebabkan peningkatan dalam kekerasan. Temuan ini

mirip dengan penelitian sebelumnya (Froyen, 1994 dan Widyastuti, et al. 2008) bahwa semakin besarjumlah komposisi penguat yang digunakan, semakin tinggi nilai kekerasan yang diperoleh dan terjadipeningkatan ikatan antar partikel.

Umumnya setiap penambahan penguatan pada aluminium matriks menyebabkan peningkatankekerasan komposit. Dalam hal ini, efek penambahan Al

2O

3p sendiri berdampak pada kekerasan komposit.

Pada tabel 5.6 ditampilkan data pengaruh komposisi persentase berat penguat SiCw dan Al2O

3p pada

aluminium matrik terhadap kekerasan komposit. Nilai kekerasan komposit penguat (SiCw+Al2O

3p) pada

0% berat Al2O

3p sebagai penguat dengan komposisi berturut-turut : 90% berat Al+10% berat SiCw, 80%

berat Al + 20% berat SiCw dan 70% berat Al + 30% berat SiCw masing-masing. Ketika SiCw sendirimeningkat tanpa Al

2O

3p dalam matriks aluminium, kekerasan meningkat karena serat SiCw ukuran

diameter yang kecil, lebih kecil dari aluminium matriks bubuk dan serat mempunyai kekerasan yang tinggi.Hal ini juga terjadi karena penurunan persentase berat komposit matriks aluminium itu sendiri. Salahsatu sifat dari aluminium adalah ulet (ductille) dan kekerasan yang rendah. Disisi lain, nilai kekerasankomposit meningkat dengan penambahan persentase berat penguatan gabungan SiCw dan Al

2O

3p. Jadi

nilai kekerasan meningkat dengan penguatan : Al2O

3p dari 3%wt, 6%wt dan 9%wt, untuk masing-masing

komposit matriks aluminium.

Gambar 3 Hubungan kekerasan dengan komposisi bahan Al2O3p

3.4 Analisa interface struktur mikro komposit Al-(SiCw+ Al2O3p) terhadap densitas dan porositasfoto Scanning Electron Microscope (SEMBerdasarkan hasil penelitian nilai porositas dari peningkatan komposisi persentase berat dari penguat

gabungan SiCw+Al2O

3p disetiap matrik aluminium bahwa persentase porositas mengalami peningkatan

yang disebabkan oleh pengaruh dominan dari penguat SiCw. Gambar 4 menunjukkan porositas kompositdengan 70% Aluminium matriks dan 30% penguatan di mana SiCw dan Al

2O

3p adalah masing-masing

30% berat dan 0% berat. Panah menunjukkan daerah porositas yang terjadi di bawah perbesaran yang lebihtinggi, jelas terlihat pada gambar dimana menunjukkan bahwa daerah ini kaya SiCw sehingga jelaslahporositas ini disumbangkan oleh SiCw tersebut. Porositas berkurang ketika penguatan adalah 10%, yangterdiri dari 9% Al

2O

3p berat dan 1% berat SiCw, terlihat pada jelas pada gambar 5. Panah menunjukkan

bagian-bagian berpori terjadi dan daerah yang kaya Al2O

3p. Pada gambar ini ditunjukkan bagian dengan

perbesaran yang lebih tinggi dan porositas dapat dengan jelas terlihat.


Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1845

Gambar 4 Foto SEM mikrostruktur permukaan komposit dengan pembesaran 400x,paduan 30% dari (30wt% SiCw+0wt% Al

2O

3p) penguat dalam aluminum matrix 70 wt%.

Gambar 5. Foto SEM mikrostruktur permukaan komposit dengan pembesaran 400x, paduan 10%dari (9wt% Al2O3p + 1wt% SiCw) penguat dalam aluminum matrix 90wt%.

5 Kesimpulan1. Komposisi persentase berat (%wt) penguat pada komposit Al+(SiCw+Al

2O

3p) memberikan pengaruh

terhadap sifat sik yaitu densitas meningkat disetiap peningkatan persentase berat dari alumina(3%wt, 6%wt dan 9%wt), dimana densitas tertinggi adalah (ρ = 2,359 gr/cm3) dan densitas terendahdidapat (ρ =2,005 gr/cm3).

2. Komposisi persentase berat (%wt) penguat pada komposit Al+(SiCw+Al2O3

p) memberikan pengaruhterhadap sifat sik yaitu porositas menurun dengan peningkatan penguat dari alumina, dimanaporositas tertinggi adalah (p = 21,546 %) dan porositas terendah didapat (p = 5,235%). Sedangkansifat mekanik dimana nilai densitas berbanding terbalik dengan nilai porositas.

3. Kekerasan juga meningkat pada Al+(SiCw+Al2O

3p) disetiap peningkatan persentase berat dari

alumina (0%, 3%wt, 6%wt dan 9%wt) pada matrik aluminium : 90%, 80% dan 70%. Jadi peningkatankomposisi penguat dapat meningkatkan sifat kekerasan densitas dan kekerasan, sedangkan yangterjadi porositas menurun.

Ucapan TerimakasihTerimaksih yang dalam dan tak ternilai saya berikan kepada Laboratorium Metalurgi Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Udayana, Institut Teknologi Malang (ITN) dan Fakultas Teknik Universitas


1846 | Kuta, 29-30 Oktober 2015

Brawijaya (UB) sebagai tempat melaksanakan penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKABeatty, R. L. and Wyman, F. H., 1987, Continous Silicon Carbide Whisker Production, United state Patent,

No. 4,637, 924.Birkeland, P. W., 1984. Soil York,halaman 14-15.Davidson, A., 2000. A comparison of aluminium-based metal-matrix composites reinforced with coated

and uncoated particulate silicon carbide. Composites Science and Technology, 60(6), 865-869. doi :10.1016/S0266-3538(99) 00151-7.

Garnier, V., Fantozzi, G., Nguyen, D., Dubois, J., & Thollet, G., 2005. In uence of SiC whiskerMorphology and Nature of SiC / Al

2O

3 Interface on Thermo Mechanical Properties of SiC Reinforced

Al2O

3 Composites. Journal of the European Ceramic Society, 25, 3485-3493. doi : 10.1016/ j.

jeurceramsoc.2004.09.026.

Rusianto, T., 2009. Hot Pressing Metalurgi Serbuk Aluminium. vol. 2, hal. 89-95.Sharma, N. K., Williams, W. S., & Zangvil, A., 1984. Formation and Structure of Silicon Carbide Whiskers

from Rice Hulls. Journal of the American Ceramic Society, 67(11), 715-720. doi : 10.1111/j.1151-2916.1984. tb19507.x.

Sciti, D., and Bellosi, A., 2002. Microstructure and Properties of Alumina-SiC nanocomposites Preparedfrom Ultra ne Powders, Journal of Material Science 37, Kluwer Academic Publishers.

Widyastuti, Eddy, S., Siradj, Dedi Priadi, and Anne Zul a., 2008. Compactibility Al/Al2O

3 Composites

with Variable Hold Time Sintering, Makara, Sains, Vol.12, No. 2, November (2008), 113-119.Zainuri, M., Siradj, E. S., Priadi, D., dan Zul a, A., 2008. Pengaruh Pelapisan Permukaan Partikel SiC

dengan Oksida Metal terhadap Modulus Elastisitas Komposit Al/SiC. Matrix, 12 (2), 126-133.

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015 · Material komposit berbasis logam pada dunia industri...

Documents

Transcript of SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015 · Material komposit berbasis logam pada dunia industri...