22/10/2015
Pertemuan ke-8
Nurun nayiroh, M.Si
MATERIAL KOMPOSIT
Pendahuluan
Klasifikasi MMC
MMC
Komposisi
Matriks
Penguat (Reinforcement)
Produksi dan Proses pembuatan MMC.
Aplikasi yang mungkin dari MMC
MMC untuk Aplikasi Ruang Angkasa
Sistem MMC yang Paling Penting.
Keuntungan MMC
Kerugian MMC.
Bahan monolitik konvensional memiliki keterbatasan dalam mencapai kombinasi yang baik dari kekuatan, kekakuan, ketangguhan dan kepadatan. Untuk mengatasi kekurangan ini dan untuk memenuhi permintaan yang semakin meningkat dari teknologi modern, komposit merupakan bahan yang paling menjanjikan baru-baru ini. Komposit logam matriks (MMC) memiliki sifat yang meningkat secara signifikan termasuk kekuatan spesifik yang tinggi; modulus spesifik, kapasitas redaman dan ketahanan aus yang baik dibandingkan dengan paduan tanpa reinforcement (penguat).
1
22/10/2015
Sebuah
komposit matriks logam (MMC) adalah material komposit dengan dua atau lebih bagian kandungan, satu bagian di antaranya adalah mengandung logam.
Material
yang lain bisa material logam yang berbeda atau material yang lain, seperti keramik atau senyawa organik. Ketika komposit itu terdiri dari 3 lebih material, maka itu disebut dengan komposit hybrid.
Matriks
adalah material monolithic yang di dalamnya terdapat reinforcement yang dilekatkan, dan kontinyu secara lengkap.
Ini
berarti bahwa ada bagian yang melalui matriks untuk setiap titik dalam material, tidak seperti dua bahan terjepit bersama-sama.
Matriks
biasanya berupa logam yang lebih mengkilat seperti aluminum, magnesium, atau titanium, dan memberikan dukungan yang sesuai untuk reinforcement.
MMC
dibuat dengan mendispersikan bahan penguat ke dalam matriks logam. Permukaan penguat bisa dilapisi untuk mencegah reaksi kimia dengan matriks. Sebagai contoh, fiber karbon pada umumnya digunakan pada matriks aluminum untuk mensintesis komposite yang menunjukkan sifat densitas rendah dan kekuatan tinggi.
Material
reinforcement diletakkan ke dalam
matriks. Reinforcement
digunakan untuk merubah sifat fisik seperti ketahanan pemakaian, koefisien gesek, atau konduktifitas termal.
Reinforcement
dapat berupa continuous, atau discontinuous.
2
22/10/2015
Reinforcement untuk MMC memiliki profil kebutuhan yang berlipat ganda, yang ditentukan oleh produksi dan pengolahan dan oleh sistem matriks dari bahan komposit. Kebutuhan berikut yang umumnya berlaku:
Kepadatan rendah,
Kompatibilitas mekanik (koefisien ekspansi termal yang
rendah tetapi Kompatibilitas kimia, Stabilitas termal, dan ModulusYoung tinggi)
Kompresi dan kekuatan tarik tinggi ,
Kemampuan proses yang baik,
Efisiensi ekonomi.
lower coefficient of thermal and electrical conductivity
3
22/10/2015
APLIKASI MMC
higher thermal deformation resistance =
thermal conductivity thermal expansion coefficient
low fatigue resistance Reinforcement-matrix interface Interaksi luas Strong high strength
4
22/10/2015
Fig: Partial short fibers reinforced light metal diesel pistons
.
.
Fig: Cast brake disk particle of reinforced aluminum
Fig: Drive shaft particle of reinforced aluminum for passenger cars
.
Fig: Disk brake caliper for passenger cars of conventional cast-iron (left) and an aluminum matrix composite material (AMC)
Aluminum matrix Continuous fibers: boron, silicon carbide, alumina, graphite Discontinuous fibers: alumina, alumina-silica Whiskers: silicon carbide Particulates: silicon carbide, boron carbide Magnesium matrix Continuous fibers: graphite, alumina Whiskers: silicon carbide Particulates: titanium carbide Copper matrix
Figure: Struktur 12 pesawat menengah dari pengorbit luar angkasa menunjukkan tabung boron-aluminium
Figure: Al high-gain antenna wave guides/ boom for the Hubble Space Telescope (HST) shown (a-left) before integration in the HST, and (b-right) on the HST as it is deployed in low-earth orbit from the space shuttle orbiter
5
22/10/2015
Higher temperature capability
Fire resistance
Higher transverse stiffness and strength
No moisture absorption
Higher electrical and thermal conductivities
Better radiation resistance
Fabric ability of whisker and particulate-reinforced
Higher cost of some material systems . Relatively
immature technology .
(belum
lengkap)
Complex
fabrication methods for fiberreinforced systems (except for casting).
MMCs with conventional metalworking equipment.
MMC menjanjikan sesuatu teknologi yang memadai dan telah mencapai tingkat kematangan yang menunjukkan perluasan penggunaannya. Untuk mewujudkan potensi penuh dari komposit ini, maka komposit ini layak mendapat perhatian dan dukungan yang lebih besar.
Jumlah MMC saat ini berada dalam berbagai tahap perkembangan: misalnya adalah boron / aluminium, berilium / titanium, dan boron / titanium, graphite / aluminium, dan paduan supper yang diperkuat dengan logam tahan api.
Sistem boron / diperkuat aluminium sekarang dalam tahap paling maju dari pengembangannya dan data yang benar untuk sistem ini adalah cukup untuk desain dalam aplikasi struktural.
6
