04/10/2016
Ikatan atom pada keramik O Ikatan ion O Ikatan kovalen
Keramik
O Ikatan logam O Ikatan dipol
Lukhi mulia s
O Ikatan antar atom dan sifat-sifat kristal
1
1438 محرم3 1438 محرم3
Pendahuluan
3
Sifat-sifat bahan keramik
O Keramik merupakan bahan padat
O Sifat umum keramik : keras, kuat, dan stabil
anorganik –non logam. O Contoh barang yang terbuat dari keramik : porselen, gelas, semen, refraktori, keramik cina. O Bahan penyusun keramik contoh : SiO2, Al2O3, CaO, MgO, K2O dsb
1438 محرم3
pada suhu tinggi, akan tetapi getas dan mudah patah.
2
1438 محرم3
4
1
04/10/2016
Sifat-sifat mekanik O Kekuatan dan patahan teoritis
1438 محرم3
5
1438 محرم3
7
6
1438 محرم3
8
Sifat-sifat mekanik O Persamaan Orowan : menunjukan bahwa kekuatan
teoritis meningkat jika jarak ikatan antar atom berkurang, energi permukaan dan modulus Young meningkat.
𝜎𝑡ℎ = 𝛾𝐸𝑟0 1 2 𝑟0 =jarak keseimbangan antar atom 𝛾=jumlah energi permukaan 𝐸=modulus Young 𝜎𝑡ℎ =kekuatan teoritis 1438 محرم3
2
04/10/2016
Retakan O Tegangan patah minimum (𝜎𝑓 )
𝜎𝑓 = 2𝛾𝐸𝜋𝐶
1/2
O Jika suatu retak dalam bahan, maka
tegangan dinyatakan sbb:
𝜎 = 𝐾𝐼 / 𝜋𝐶 O 𝐾𝐼 =faktor intensitas tegangan O 𝜎=𝜎𝑓 =faktor intensitas tegangan kritis 1438 محرم3
9
1438 محرم3
11
Kekuatan dan struktur
O FE : jumlah energi yang dibebaskan O FS : energi permukaan yang baru terbentuk O C : panjang retakan O Pertumbuhan retakan akan terjadi jika
𝜕𝐹 𝜕𝐶
Faktor utama yang mempengaruhi struktur dan kekuatan keramik : O kehalusan permukaan O volum dan bentuk dari pori O ukuran dan bentuk butir O jenis dan bentuk fasa batas butir
≤0
1438 محرم3
10
1438 محرم3
12
3
04/10/2016
Hubungan antara keporusan dan kekuatan
O 𝜎 = 𝜎∞ + 𝑘𝑑 −1/2 O 𝜎=kekuatan O 𝜎∞ dan 𝑘 = konstanta O 𝑑=diameter 𝜎0 = kekuatan pada keporusan nol 𝑉𝑝 = kekuatan pada keporusan VP 𝑏 = konstanta
1438 محرم3
13
hubungan antara diameter butir ratarata dan kekuatan lentur
1438 محرم3
15
Kekerasan O Kekerasan : ukuran tahanan bahan terhadap deformasi
plastis pada permukaan bahan.
1438 محرم3
14
1438 محرم3
16
4
04/10/2016
Sifat termal
Kekuatan pada temperatur tinggi
1. Titik cair O Titik cair dari kristal adalah temperatur di mana energi bebas Gibbs dari fasa padat dan fasa cair (G:H-TS) adalah sama.
O Gejala deformasi plastis yang meningkat
menurut waktu pada tegangan tetap pada temperatur tinggi, disebut melar (creep) O Melar melibatkan pergeseran pada batas butir, dislokasi dalam kristal, difusi dari pori dan lainnya
1438 محرم3
17
1438 محرم3
19
1438 محرم3
18
1438 محرم3
20
5
04/10/2016
O Dalam kristal ada hubungan O 𝐶𝑝 − 𝐶𝑣 =𝛽 2 𝐾𝑉𝑇 O 𝛽=koefisien pemuaian volum O 𝐾=modulus elastik volum O 𝑉=volum molar
1438 محرم3
21
2. Kapasitas panas
1438 محرم3
23
3. Pemuaian Termal O Pemuaian termal : gejala pertambahan
O kapasitas panas : Energi yang diperlukan
volume bahan mengikuti peningkatan temperatur. O Koefisien pemuaian volum () dan koefisien pemuaian panjang (α) dinyatakan sbb: 1 𝑑𝑉 𝛽= 𝑉 𝑑𝑇 𝑃 1 𝑑𝑙 𝛼= 𝑙 𝑑𝑇 𝑃
untuk menaikkan temperatur 1 K dari bahan. O Harga tersebut pada tekanan tetap disebut kapasitas panas tekanan tetap (𝑪𝒑 ) sedangkan pada kondisi volume tetap disebut kapasitas panas volum tetap (𝑪𝒗 ) O panas jenis : Kapasitas panas per gram (𝒄𝒑 , 𝒄𝒗 ) 1438 محرم3
22
1438 محرم3
24
6
04/10/2016
4. Konduksi termal O Perpindahan panas pada keramik : konduksi
dan radiasi 𝑞=
𝑑𝑄 𝑑𝑇 = −𝑘𝐴 𝑑𝑡 𝑑𝑥
𝑞=fluks energi panas 𝐴=luas penampang 𝑑𝑇 𝑑𝑥
=gradien temperatur
𝑘=koefisien konduksi termal
1438 محرم3
25
1438 محرم3
27
1438 محرم3
26
1438 محرم3
28
O T > Tg : keofisien
pemuaian meningkat
O > Tg = gelas mudah
sekali berubah bentuk
7
04/10/2016
O Jika Ta < Ts maka tegangan permukaan
dinyatakan sbb
𝐸𝛼 (𝑇 − 𝑇𝑠 ) 1−𝜇 𝑎 O temperatur permukaan (Ts) O temperatur di bagian yang tidak menerima tegangan termal (Ta) O 𝜇 : perbandingan Poisson 𝜎=
1438 محرم3
29
1438 محرم3
31
5. Tegangan termal dan tahanan kejut termal O Jika melampaui kekuatan patah (s) maka akan
O Kalau satu benda padat ditahan bagian luarnya dan
temperaturnya dinaikkan T, maka terjadi tegangan tekan () dalam benda padat karena penahanan pemuaian termal.
terjadi retakan patahan
O Perbedaan temperatur maksimal yang dapat diterima
tanpa retak (Tmaks) dinyatakan sbb
O 𝜎 = −𝐸. 𝛼∆𝑇
O 𝑅 = ∆𝑇𝑚𝑎𝑘𝑠 =
O 𝐸= modulus Young benda padat
𝑆(1−𝜇)
𝐸𝛼 O 𝑅=koefisien tahanan retak kejut termal
O 𝛼= koefisien pemuaian panjang
1438 محرم3
30
1438 محرم3
32
8
04/10/2016
Sifat Listrik
Kemagnetan O Kebanyakan bahan keramik yang tidak
O Kebanyakan keramik tidak menghantarkan listrik
sehingga keramaik dipakai sebagai bahan isolasi. O Akan tetapi sejumlah senyawa termasuk oksida dan sulfida memiliki sifat listrik : bersifat konduktor listrik tinggi, semikonduktor, dielektrik, magnet atau konduktor ion
1438 محرم3
mengandung logam transisi ataupun elektron asmiteri seperti MgO, Al2O3 dan SiO2 disebut diamagnetik, dimana hanya terjadi pemagnetan yang lemah karena adanya medan magnet luar.
33
1438 محرم3
35
Semen
Konduktor ion
Definisi O Semen : bahan anorganik yang mengeras pada pencampuran dengan air atau larutan garam. O Contoh : semen portland
O Konduktor ion : bahan yang menghantarkan listrik
karena pergerakan ion melalui bentuk padat
1438 محرم3
34
1438 محرم3
36
9
04/10/2016
Klasifikasi semen portland
Penggunaan dan penyiapan mortar
1438 محرم3
37
Mortar dan Beton
1438 محرم3
39
Perancangan campuran beton
Definisi Mortar dan beton dibuat dari semen dan agregatnya yang dicampur dengan air O Agregat mencakup pasir sungai, kerikil sungai atau makadam dan sebagainya dan dibagi ke dalam agregat kasar dan halus menurut ukuran butirannya O Bagian yang lewat saringan sebanyak 85 % atau lebih disebut agregat halus, O bagian yang tinggal di saringan disebut agregat kasar O Bila agregat hanya terdiri dari agregat halus saja, disebut mortar semen atau mortar saja O bila mengandung agregat yang kasar disebut beton. 1438 محرم3
38
1. Tentukan perbandingan campuran dengan
menggunakan teori perbandingan air semen atau hukum Lyse kemudian campuran diuji 2. Buat campuran beton secara empiris menggunakan tabel campuran atau perkiraan berdasarkan rongga cacat dalam agregat 1438 محرم3
40
10
04/10/2016
Sifat-sifat beton O Sifat paling penting pada beton : sifat
mekanik
1438 محرم3
41
Produk semen dan produk beton O Produk semen diperkuat serat O Beton otoklaf ringan (ALC)
1438 محرم3
42
11
