t a u f i q u r r a c h m a n. w e b l o g. e s a u n g g u l. a c. i d

TIN107 - Material Teknik

#3 - Dislokasi


1

6623 - Taufiqur Rachman

h t t p://ta ufiqurrach man.webl og.e sa unggu l.ac.id

Materi #3

TIN107 – Material Teknik

Dislokasi http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

2




 







Logam terdiri dari kristal yang merupakan susunan atom yang beraturan Dalam kristal terdapat cacat kisi yang dinamakan dislokasi Pergerakan dislokasi ke permukaan akan menjadi deformasi Suatu kristal logam tanpa dislokasi akan berkekuatan 10.000 kali kekuatan sesungguhnya Kristal logam umumnya mengandung 105~108 cm/cm3 dislokasi Pemberian deformasi plastis atau pengerjaan dingin akan meningkatkan dislokasi



Materi #3

1


#3 - Dislokasi

Mekanisme Deformasi Logam http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

3










Kekuatan teoritis dari kristal yang sempurna jauh lebih tinggi dari pada yang sebenarnya diukur. Perbedaan dalam kekuatan dijelaskan oleh dislokasi.

mekanis

dapat

Pada skala makroskopik, deformasi plastis berhubungan dengan gerakan sejumlah besar atom sebagai respons terhadap tekanan yang diberikan. Ikatan yang ada dalam atom pecah dan melakukan reformasi.


Materi #3

Jenis Dislokasi http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

4


1. Edge Dislocation (dislokasi tepi), penyimpangan kisi lokal yang terjadi disekitar akhir daerah extra half-plane (setengah bidang tambahan) dari atom.

2. Screw Dislocation (dislokasi ulir), dislokasi yang dihasilkan dari penyimpangan geser.

3. Mixed

Dislocation

(dislokasi campuran), dislokasi pada material kristalin (crystalline) yang memiliki keduanya (komponen edge dan screw).



Materi #3

2


#3 - Dislokasi

Edge Dislocation (Dislokasi Tepi) http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

5

Extra half-plane (tambahan

Simbol


setengah bidang) dari atom





Sumber: A. G. Guy, Essentials of Materials Sciences TIN107 - Material Teknik

Garis dislokasi tepi: searah dengan bidang Atom di atas garis dislokasi berada dalam kompresi (tekanan), dan yang di bawah dalam tegangan.

Materi #3

Screw Dislocation (Dislokasi Ulir) http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id


6

Dislokasi ulir (screw dislocation) dalam sebuah kristal

Tampak atas dislokasi ulir (screw dislocation), AB adalah garis dislokasi ulir

Simbol

Sumber: W. T. Read, Jr., Dislocations in Crystal TIN107 - Material Teknik


Materi #3

3


#3 - Dislokasi

Gerak Dislokasi http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id


7

Gambaran persamaan antara ulat dan gerak dislokasi  

Secara bertahap memecahkan ikatan. Jika dislokasi tidak bergerak, deformasi tidak akan terjadi, namun akan terjadi retakan (fracture) seperti keramik.


Materi #3

Penggolongan Dislokasi & Material (1) http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

8




Metals (Logam):  Logam: gerak dislokasi lebih mudah  Tidak ada arah ikatan  Arah tumpukan-padat untuk slip.

Electron Cloud (Awan Elektron) TIN107 - Material Teknik


Ion Cores (Inti Ion) Materi #3

4


#3 - Dislokasi


9




Covalent Ceramics (Si, Diamond):  Sulit bergerak.  Arah ikatan angular/membentuk sudut.


Materi #3


10




Ionic Ceramics (NaCl):  Sulit bergerak.  Perlu untuk menghindari ++ dan – saling berdekatan.



Materi #3

5


#3 - Dislokasi

Density (Kepadatan) Dislokasi http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

11








Total panjang dislokasi per satuan volume material. Atau, jumlah dislokasi yang bersinggungan dengan satuan luas sebuah bagian secara acak.

Umumnya menentukan kekuatan material. 

Metals (dipadatkan)



Metals (dideformasi/berubah bentuk) : 109-1010 mm-2



Metals (dipanaskan)

: 105-106 mm-2



Keramik

: 102-104 mm-2



Silikon kristal tunggal

: 0.1-1 mm-2


: 103 mm-2

Materi #3

Daerah Bidang Regangan http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

12




Edge dislocation (disloksai tepi): kompresi/tekanan (di atas garis dislokasi) & tegangan (di bawah garis dislokasi)



Sumber: W. G. Moffat, G. W. Pearsall, dan J. Wulff, The

Structure and Properties of Materials



Screw dislocation (dislokasi ulir): pergeseran bidang tekanan & regangan menurun dengan jarak radial dari garis dislokasi

Materi #3

6


#3 - Dislokasi

Interaksi Dislokasi http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id


13

 Bidang regangan dari satu dislokasi dapat mempengaruhi dislokasi sekitarnya.  Dua dislokasi yang serupa dapat saling tolak.  Dislokasi yang berbeda dapat saling menarik dan memusnahkan satu sama lain. TIN107 - Material Teknik

Materi #3

Sistem Slip http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

14












Dislokasi tidak bergerak dengan tingkat kemudahan yang sama pada semua bidang dan arah kristalografi.

Ada bidang yang lebih disukai (bidang slip) dan arah yang diinginkan (arah slip). Bidang slip adalah bidang dengan kepadatan planar yang lebih tinggi dari atom.

Arah slip adalah garis linier dengan kepadatan yang tinggi. Sistem slip: kombinasi dari bidang slip dan arah slip.



Materi #3

7


#3 - Dislokasi

Sistem Slip – Contoh FCC http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

15

Arah Slip ‹110›: Kepadatan linier tertinggi,


Materi #3


Bidang Slip {111}: Balutan atom yang padat,

Slip Dalam Kristal Tunggal http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id


16

 Kristal tunggal mudah untuk dikondisikan, dapat digeneralisasi menjadi polycrystal.  Terlepas dari jenis tekanan yang diberikan pada material, deformasi plastis atau gerak dislokasi terjadi karena tegangan geser.  Beberapa komponen tekanan yang diberikan merupakan tegangan geser pada sepanjang bidang slip dan arah slip.  Komponen ini disebut penyelesaian (resolved) tegangan geser TIN107 - Material Teknik


Materi #3

8


#3 - Dislokasi

Resolved (Penyelesaian) Tegangan Geser (R) http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id


17

slip plane normal, ns

ns A As

τ R= TIN107 - Material Teknik

Fcosλ = σcosλcosυ A/cosυ Materi #3

Critical Resolved Shear Stress (CRSS) http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

18








Kondisi untuk gerak dislokasi: R > CRSS Orientasi kristal dapat membuat gerak dislokasi menjadi mudah atau sulit. R =  cos λ cos f 



Kemungkinan maksimum: R = /2 sehingga y = 2CRSS

Materi #3

9


#3 - Dislokasi

Contoh BCC http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id


19





Sistem Slip : {110}<111> 𝜙 = 45° dan 𝜆 = tan-1(a2/a) = 54.7° 𝜏 atau 𝜎 dapat dihitung jika salah satu dari 𝜙 atau 𝜆 telah diketahui


Materi #3

Gerak Dislokasi Polycrystals http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

20






 



Bidang dan arah slip (𝜆, 𝜙) berubah dari satu kristal ke kristal lain. 𝜏R akan bervariasi dari satu kristal dengan kristal lain. Pertama kristal dengan 𝜏R yields tertinggi. Kemudian kristal lainnya yang yield kurang baik. Material Polycrystalline umumnya lebih kuat dibanding kristal tunggal, karena kendala geometris dan kebutuhan tekanan yield yang lebih besar.

300 mm

Sumber: Callister 6e TIN107 - Material Teknik


Materi #3

10


#3 - Dislokasi


h t t p://ta ufiqurrach man.webl og.e sa unggu l.ac.id

© 21



TA U F I Q U R

RACHMAN Materi #3

11

t a u f i q u r r a c h m a n. w e b l o g. e s a u n g g u l. a c. i d

Recommend Documents