BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Mechanical Alloying Paduan mekanik (MA) adalah teknik pengolahan bubuk solid-state yang melibatkan berulang pengelasan dingin, fracturing, dan re-las partikel serbuk dalam energi tinggi ball mill. Awalnya di kembangkan untuk menghasilkan oksidadispersi diperkuat (ODS) nikel dan besi-dasar superalloy untuk aplikasi dalam industri kedirgantaraan, MA kini telat terbukti mampu mensintesis berbagai keseimbangan dan non-ekuilibrium fase paduan mulai dari dicampur unsur atau pra-paduan bubuk. (Suryanarayana, C. 2001) Paduan (Alloy) adalah campuran unsur yang mempunyai sifat-sifat logam, terdiri dari dua atau lebih unsur, dan sekurang-kurangnya satu unsur utamanya adalah logam dan hasilnya memiliki sifat metalik. Logam paduan juga memiliki jenis-jenis seperti : 1.

Binari alloy (Logam paduan dengan 2 komponen)

2.

Ternari alloy (Logam paduan dengan 3 komponen)

3.

Quaternari alloy (Logam paduan dengan 4 komponen)

5 http://digilib.mercubuana.ac.id/z

6

Hasilnya adalah zat metalik dengan sifat berbeda dari dari komponennya. Logam paduan biasanya didisain untuk memiliki sifat yang lebih menguntungkan dibanding dengan komponennya. Misalnya baja lebih kuat dari besi, salah satu elemen utamanya dan kuningan lebih tahan lama dari tembaga, tapi lebih menarik dari seng. (Suryanarayana, C. 2001)

2.2

Proses Milling Proses milling ialah memecahkan atau mematahkan, deformasi atau cold welding dan menumbuk partikel .Efek khusus yang diberikan milling pada bubuk sampel tergantung pada sifat kimia dan sifat fisik bubuk yang bersangkutan, lingkungan vakum, gas atau cairan dimana milling terjadi dan kondisi penghalusan. Pemilihan kondisi milling tergantung pada hasil yang diharapkan dari proses milling tersebut, sifat bubuk sampel pada kondisi milling, sifat dasar bubuk sampel sebelum di milling, serta sifat fisik dan mekanik material yang bersangkutan. Dalam proses milling memiliki empat gaya yaitu : 1.

Tumbukan (impact) berarti benturan instan dari dua objek atau lebih yang saling bergerak atau salah satunya berkeadaan diam.

2.

Atrisi (attrition) adalah gesekan yang menghasilkan serpihan dan tipe penghancur ini biasanya terjadi pada bahan yang rapuh kemudian biasanya juga dikombinasikan dengan gaya lain.

3.

Gesekan (shear) ialah kontribusi pada peretakan atau pemecahan partikel menjadi pecahan partikel individu dengan penghalus minimum.

4.

Kompresi (compression) ialah aplikasi pecahan dari gaya tekan pada bagian partikel.

http://digilib.mercubuana.ac.id/z

7

2.3

Besi (Fe) Simbol Besi adalah Fe singkatan dari ferrum, yaitu bahasa latinnya besi. Besi adalah logam yang dihasilkan dari biji besi, dan jarang dijumpai dalam keadaan unsur bebas. Untuk mendapatkan unsur besi, campuran lain mesti disingkirkan melalui pengurangan kimia. Sebagian besar besi ditemukan dalam berbagai senyawa oksida besi. Seperti mineral hematit, magnetit dan taconite. Inti bumi diyakini sebagian besar terdiri dari paduan logam besi-nikel. (Firda, F. 2014)

2.4

Mangan (Mn) Mangan yang berarti magnet dalam bahasa latin adalah suatu unsur kimia yang mempunyai nomor atom 25 dan memiliki simbol Mn. Mangan sangat penting untuk produksi besi baja. Mangan adalah komponen kunci dari biaya rendah formulasi baja stainless dan digunakan secara luas tertentu. Mangan digunakan dalam paduan baja untuk meningkatkan karakteristik yang menguntungkan seperti kekuatan, kekerasan dan ketahanan. Mangan dioksida juga digunakan sebagai katalis. Selain itu mangan digunakan dalam industri elektronik, dimana mangan dioksida baik alam atau sintetis, yang digunakan untuk menghasilkan senyawa mangan yang memiliki tahanan listrik yang tinggi. (Firda, F. 2014)

2.5

Pengertian Magnet Magnet merupakan suatu material yang mempunyai suatu medan magnet B. Magnet dapat dibuat dari bahan besi, baja, dan campuran logam serta telah banyak dimanfaatkan untuk perangkat elektronika. Suatu bahan bersifat magnet jika


8

momen magnet memiliki arah yang sama (Tersusun Teratur). Pada logam yang bukan magnet, momen magnetnya mempunyai arah sembarang (Tidak Teratur) sehingga efeknya saling meniadakan yang mengakibatkan tidak adanya kutupkutup magnet pada ujung logam. Setiap magnet memiliki dua kutup magnet, yaitu kutup utara dan selatan. Kutup magnet adalah daerah yang berada pada ujung-ujung magnet. Kekuatan magnet yang paling besar berada pada kutup-kutup magnet. Benda dapat dibedakan menjadi dua macam berdasarkan sifat kemagnetannya yaitu benda magnetik dan benda non-magnetik. Benda magnetik adalah benda yang dapat ditarik oleh magnet, sedangkan benda non-magnetik adalah benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Contoh benda magnetik adalah logam seperti besi dan baja, namun tidak semua logam dapat ditarik oleh magnet, sedangkan contoh benda non-magnetik adalah oksigen cair. Satuan intensitas magnet menurut sistem metrik Satuan Internasional (SI) adalah Tesla dan SI unit untuk total fluks magnetik adalah Wb (1 weber/m2 = 1 Tesla) yang mempengaruhi luasan satu meter persegi. (Afza, E. 2011)

2.6

Kurva Histerisis Kurva ini adalah karaterisasi kebergantungan magnetisasi (M) terhadap H. Hasil pengukuranya diperoleh informasi tentang medan saturasi, remanensi dan koersivitas yang ketiganya berkaitan dengan sifat bahan dalam aplikasi medan magnetik dan medan listrik. Dalam tulisan ini akan disarikan kaitannya dengan magnetik. Dalam bahasa sederhana ketiga istilah saturasi, remanensi dan koersivitas dapat dituliskan sebagai berikut.


9

Saturasi adalah magnetisasi bahan yang mengalami perubahan sekalipun medan aplikasi diperbesar (pada kondisi medan aplikasi tertentu magnetisasi bahan tidak berubah). Termagnetisasi penuh atau terisi penuh (dalam kasus muatan : tidak mengalami perubahan lagi karena sudah penuh). Remanensi (sisa) adalah magnetisasi sisa ketika medan aplikasi magnetik ditiadakan (H=0). Dalam bahasa teknik diartikan sebagai infomasi (energi) yang masih tersisa dalam media penyimpanan data setelah terhapus. Dalam rangkaian magnetik, remanensi dapat diartikan sebagai induksi magnetik sisa dalam rangkaian magnetik walaupun aplikasi gaya magnetik dihilangkan. Koersivitas adalah ketahanan bahan magnetik untuk mengubah magnetisasinya, atau besarnya kuat medan magnetik yang diaplikasikan untuk mendemagnetisasi (mengurangi magnetisasi bahan menjadi nol) bahan dari keadaan termagnetisasi saturasi, atau daya yang diperlukan untuk memagnetisasi atau mendemagnetisasi magnet permanen. Dalam aplikasi teknik dapat diartikan untuk menunjukan seberapa kuat medan magnet yang digunakan untuk mempengaruhi data magnetik yang dikondifikasikan dalam strip magnetik atau seberapa kuat medan magnet aplikasi untuk mengkondifikasikan informasi dalam magnetik strip. Besaran ini biasanya diukur dalam Oersted (Oe). Kurva sisterisis loop antara B dan H biasanya disebut histerisis loop normal. (Livingston, dkk. 1981)


10

Gambar 2.1 Hysterisis loop (Sumber : Livingston, dkk. 1981)

2.6.1 Fluks Magnetik Fluks magnet adalah jumlah medan magnetik (Garis Gaya Magnet) yang dihasilkan sumber magnetik. Dilambangkan φ (phi). Satuan Fluks magnetik Weber (Wb). Kerapatan Fluks magnet adalah jumlah total yang menembus area yang tegak lurus dan fluks tersebut, dirumuskan : B=

𝜑 𝐴

(2.1)

𝑡𝑒𝑠𝑙𝑎

Dimana : B = Rapat fluks magnet (T atau Wb/m2) φ = Fluks magnet (Wb) A = Luas Penampang (m3)


11

2.6.2 Perhitungan – perhitungan besaran magnetik 𝑀𝑠 = 𝑀𝑟 = 𝐻𝑐 =

(Ms1)+(Ms2) 2 (Mr1)+(Mr2) 2 (Hc1)+(Hc2) 2

=

𝑒𝑚𝑢 𝑔

(2.2)

=

𝑒𝑚𝑢 𝑔

(2.3)

= 𝑂𝑒

Dimana

:

Ms

: Magnetik Saturasi

Mr

: Magnetik Remanensi

Hc

: Koersivitas

(2.4)

Satuan

:

Emu

: Untuk arus satuan elektromagnetik

Oersted (Oe)

: Untuk satuan medan magnet yang disebabkan arus listrik 1 Wb/m2 = 1 Tesla = 104 Gauss = 104 Oersted

2.7

Material Magnet Lunak dan Magnet Keras Bahan magnetik dapat dibagi dua kelompok, yaitu bahan magnetik dan bahan magnetik permanen. Bahan magnetik lunak adalah bahan magnet yang mudah dimagnetisasi (demagnetized) sedangkan bahan Magnetik permanen adalah bahan yang sulit dimagnetisasi. Perbedaan mendasar kedua jenis magnet dijelaskan oleh hysterisis loop. Bahan magnetik lunak menunjukan hysterisis loop yang sempit (Hc<10 Oe), sedangkan bahan magnetik permanen menunjukan hysterisis loop yang luas dan memiliki koersivitas yang tinggi (Hc>100 Oe), loop histerisis luas menunjukan energi magnetik yang dapat disimpan dalam bahan. (Chauhan, P. 2010)


12

Gambar 2.2 Hysterisis loop lunak dan keras (Sumber : Chauhan, P. 2010)

2.8

Pengertian Vibrating Sample Magnetometer (VSM) Vibrating Sample Magnetometer (VSM) merupakan perangkat yang bekerja untuk menganalisa sifat kemagnetan suatu bahan. Alat ini ditemukan (Simon Foner pada tahun 1955) di Laboratorium Lincoln MIT.

Gambar 2.3 Vibrating sample magnetometer (VSM) (Sumber : Kesuma, D. 2011)


13

Vibrating Sample Magnetometer (VSM) telah menjadikan instrument yang banyak digunakan untuk menetukan sifat magnetik dari berbagai macam material yang berukuran nano. Diantara sifat magnetik partikel tersebut akan digolongkan berdasarkan sifat kemagnetannya yaitu diamagnetik, paramagnetik, ferromagnetik, anti ferromagnetik. (Kesuma, D. 2011)

2.9

Komponen Vibrating Sample Magnetometer (VSM) dan Fungsinya Vibrating Sample Mangetometer (VSM) mempunyai komponen yang dapat dibedakan berdasarkan fungsi dan sifat fisisnya. Komponen- komponen tersebut tersusun membentuk suatu set perangkat VSM yang menjalankan fungsinya masing-masing sesuai dengan Gambar 2.4 dapat diuraikan beberapa komponen dari Vibarting Sample Mangetometer (VSM) dan fungsi masing-masing komponen penyusunnya.

Gambar 2.4 Komponen vibrating sample magnetometer (VSM) (Sumber : Kesuma, D. 2011)


14

Berdasarkan Gambar 2.4 Komponen Vibrating Sample Magnetometer (VSM) dapat diuraikan beberapa komponen dari Vibrating Sample Magnetometer (VSM), yaitu : Sesuai dengan label : A. Kepala Generator Sebagai tempat meletakanya osilasi sample dipindahkan oleh transduser piezoelektrik. B. Elektromagnet atau Kumparan Hemholtz Berfungsi untuk menghasilkan medan magnet untuk memagnetisasi sampel dan mengubahnya menjadi arus listrik. Resonansi sampel oleh transduser piezoelektrik juga dialirkan kebagian ini dengan capaian frekuensi sama dengan 75 Hz. C. Pickup coil Berfungsi untuk mengirim sinyal listrik ke amplifier. Sinyal yang telah diinduksi akan ditransfer oleh pick-up coil ke input diferensial dari lock-in amplifier. Sinyal dari pick-up koil terdeteksi oleh lock-in amplifier diukur sebagai fungsi dari medan magnet dan memungkinkan kita untuk mendapatkan loop histerisis dan sampel diperiksa. Untuk osilasi harmonik dari sampel, sinyal (e) induksi di pick-up koil sebanding dengan amplitudo osilasi (K), frekuensi osilasi sampel (ω) dan momen magnet (m) dari sampel yang akan diukur pada vibrating sample magnometer (VSM).


15

D. Sensor Hall Digunakan untuk mengubah dan metransdusi energi dalam medan magnet menjadi tegangan (voltase) yang akan menghasilkan arus listrik. Sensor hall juga digunakan untuk mengukur arus tanpa mengganggu alur arus yang ada pada konduktor. Pengukuran arus ini akan menghubungkan sensor hall dengan teslameter. E. Sensor Kapasitas Berfungsi memberikan sinyal sebanding dengan amplitudo osilasi sampel dan persediaan tegangan untuk sistem elekronik yang menghasilkan sinyal refrensi. Selanjutnya sinyal akan diberikan kepada masukan refrensi. dari lock-in amplifier. Output konverter digital akan dikirim ke analog (DAC1out) dan output digital (D1out) dari lock-in akan mengontrol penguat arus yang mengalir melalui elektromagnet dan menunjukan arahnya masing-masing.

Komponen pendukung Vibrating Sample Magnetometer (VSM) 1. Teslameter Berfungsi untuk mengukur medan magnet berdasarkan sinyal yang ditransdusi oleh sensor hall. 2. Voltmeter Berfungsi untuk mengukur tegangan listrik yang dikirim oleh pickup coil ke amplifier VSM.


16

2.10

Cara Kerja Vibrating Sample Magnetometer (VSM)

Gambar 2.5 Prinsip kerja vibrating sample magnetometer (VSM) (Sumber : Kesuma, D. 2011)

Berdasarkan Gambar 2.5, maka dapat diuraikan langkah kerja dari Vibrating Sample Magnetometer (VSM) : 1. Menempatkan sampel dalam medium preparat Sebelum menjalankan fungsi alat VSM, langkah yang harus dilakukan adalah menempatan sampel dalam preparat yang berada ditengah perangkat VSM. Sampel diletakan pada ujung batang medium preparat yang dipasang pada sebuah transduser elektromekanis 2. Menginduksi momen dipole sampel Sampel dari partikel yang telah ditempatkan pada preparat, akan dikondisikan dalam medan magnet yang seragam. Hal ini terjadi karena adanya induksi magnetik yang dilakukan oleh tepi dinding magnetizing pada pickup coil VSM.


17

3. Mengukur sinyal standar sampel Sampel akan memperlihatkan sinyal berupa getaran-getaran dengan gerakan sinusoida dalam medium pick-up koil. Sinyal ini memiliki frekuensi yang sama, dimana getaran sampel akan sebanding dengan amplitude dan medan magnet partikel. 4. Output unit vibrasi magnetometer Sinyal yang dikirim dari sistem pick-up koil akan diteruskan ke penguat differensial yang terdapat pada unit vibrasi. Output dari penguat differensi ini kemudian diproses di amplifier yang menerima sinyal referensi. Dan hasil akhir dari proses identifikasi sinyal ini akan diberikan oleh magnetometer yang memberikan informasi momen magnetik sampel yang sedang dianalisis.

Hasil data yang diperoleh dari vibrating sample magnetometer (VSM) berupa data “text”, seperti gambar 2.6

Gambar 2.6 Data “text” yang dikelurakan alat VSM


18

2.11

Software Origin Origin adalah perangkat lunak komputer untuk pemrosesan data (termasuk fungsi-fungsi statika dan analisis numerik) dan bisa juga untuk pembuatan grafik 2D dan 3D yang dikembangkan oleh OriginLap Corporation. Program ini dapat mengeluarkan dan mengambil berkas kedalam format JPEG, GIF, EPS, dan TIFF. (OriginLap. Corporation. 2008)


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents