Keramik “KERAMIKOS” (bahasa Yunani) Ò sifat yang diinginkan dari material ini secara normal dapat dicapai melalui proses perlakuan panas “Firing”
Keramik
Keramik
Keramik
Definisi:
Ò
material padat anorganik yang bukan logam
Ò
material yang sebagian besar merupakan senyawa antara unsur logam dan non logam di mana sebagian besar ikatannya adalah ikatan ion dan sedikit ikatan kovalen
Keramik Senyawa logam + non logam: 1. Oksida (CaO, SiO2, Al2O3, MgO, K2O, dan Na2O) 2. Nitrida (Si3N4, AlN, GaN, InN, TiN, dan ZrN) 3. Karbida (Fe3C, ZrC, TiC, VC, dan NbC)
powder
Klasifikasi Keramik Atas dasar asal: A. Keramik Tradisional B. Keramik Teknik
Keramik Tradisional Keramik yang bahan dasarnya berasal dari “clay” (lempung), silica, dan feldspar
Contoh: Keramik Cina Porselin Batu bata Gelas Semen Refraktori Bahan abrasif
Keramik Teknik Keramik yang berupa senyawa dari unsur logam dan non logam Contoh: 1. Oksida (CaO, SiO2, Al2O3, MgO, K2O, dan Na2O) 2. Nitrida (Si3N4, AlN, GaN, InN, TiN, dan ZrN) 3. Karbida (Fe3C, ZrC, TiC, VC, dan NbC)
Karakteristik umum keramik Keras Kaku Kuat Getas Stabil pada suhu tinggi Isolator Tahan korosi dan tahan abrasi Kekuatan tarik rendah sedangkan kekuatan tekannya tinggi 9 Konduktifitas termal rendah 9 9 9 9 9 9 9 9
Sifat Mekanik Keramik 1. Perilaku patah getas 2. Perilaku tegangan-regangan 3. Kekerasan 4. Perilaku creep
Sifat Mekanik Keramik Perilaku patah getas 9 Sebagian besar
Î patah getass
Perilaku tegangan-regangan 9 Tidak dapat ditentukan dari uji tarik karena: Sulit menyiapkan spesimen sesuai standar Sulit mencekam spesimen (getas) Regangan patah sangat kecil (0,1%)
Sifat Mekanik Keramik Uji yang cocok 9 Bending test Modulus elastisitas 70 – 500 GPa Kekerasan 9 Lebih keras dari logam 9 Sering dipakai sebagai gerinda (abrasif) 9 Intan (material paling keras) Perilaku creep 9 Ketahanan creep tinggi
Carbon Unsur yang memiliki bentuk polimorphic
beberapa
Bentuk Polimorphic: a. Intan (diamond) b. Grafit (graphite)
Polymorphic
Î
memiliki lebih dari satu jenis sel satuan
Intan Polimorf dari karbon yang bersifat metastabil pada temperatur kamar dan tekanan atmosfer Karakteristik: Ò
Tiap 1 atom C berikatan 4 atom C lainnya (ikatan kovalen penuh)
Ò
Merupakan material paling keras
Ò
Konduktivitas panas/thermal tinggi
Ò
Konduktivitas listrik sangat rendah
Ò
Memantulkan cahaya
Struktur kristal intan
Grafit Karakteristik: Ò
Merupakan jenis polimorf dari C lain
Ò
Tiap atom C berikatan dengan 3 atom C lainnya (ikatan kovalen setengah penuh)
Ò
Lebih stabil daripada intan pada temperatur kamar dan tekanan atmosfer
Ò
Kestabilan temperatur nonoxiziding
Ò
Konduktivitas termal tinggi
kimianya baik pada tinggi dan atmosfer
Grafit Karakteristik: Ò
Koefisien ekspansi termal rendah
Ò
Ketahanan terhadap thermal shock tinggi
Ò
Daya serap terhadap gas tinggi
Ò
Mampu mesinnya baiki
Aplikasi: Elemen pemanas furnace listrik Elektroda las busur Elektroda batu bateri Nosel roket
Struktur kristal grafit
KLASIFIKASI KERAMIK a. Gelas b. Clay Products c. Refraktori d. Bahan abrasif e. Semen f.
Advanced ceramics
Gelas Zat padat amorf yang berbentuk sewaktu transformasi dari cair menjadi kristal
Contoh: Gelas Kaca Lensa
Clay Products Alasan pemakaian clay: Ò
Murah
Ò
Tersedia dalam jumlah banyak
Ò
Mudah dibentuk (+ air)
Ò
Dikeringkan (- air)
Ò
Sifat mekanik meningkat setelah dibakar
Contoh: Batu bata Ubin Porselin Guci Genteng
Bahan Refraktori Bahan anorganik non logam yang sukar leleh pada temperatur tinggi
Contoh: Batu tahan api Batu silika Batu bata dolomit
Bahan Abrasif Bahan anorganik keras yang biasanya dipakai sebagai bahan pemotong dan pemoles logam
Contoh: Batu gerinda Kertas amplas (SiC, WC, pasir silika, aluminum oxide)
Semen Bahan anorganik yang mengeras apabila dicampur dengan air atau larutan garam
Advanced Ceramics Ò Ò
Oksida, nitrida, karbida Digunakan pada engine turbin dan ruang pembakaran
Keunggulan Advanced Ceramics
Mampu bertahan pada suhu operasi yang lebih tinggi sehingga meningkatkan efisiensi bahan bakar
Tahan aus dan korosi
Mampu dipakai pada kondisi operasi tanpa sistem pendingin
Densitasnya lebih rendah sehingga menurunkan berat engine
Aplikasi: engine turbin pesawat yang dilapisi ZrO2
Teknik fabrikasi keramik
Proses pembentukan gelas Gelas dibentuk dengan cara memanaskan raw material di atas temperatur cair
Raw material: Silica Na2O CaO Na2CO3 CaCO3
Metode pembentukan gelas A. Pressing B. Blowing C. Drawing D. Fiber Forming
Pressing Ò
Digunakan untuk dengan tebal tipis
fabrikasi
gelas
Ò
Cetakan dan material awal dipanaskan dan selanjutnya dikompaksi dengan tekanan
Ò
Cetakannya biasanya terbuat dari besan cor yang dilapisi dengan grafit
Proses pembentukan gelas
Proses Pressing dan blowing Ò
Bentuk gelas awal/parison dibentuk dengan mechanical pressing di dalam cetakan
Ò
Parison dimasukkan ke dalam finishing atau blow mold dan ditekan/press untuk mengisi bentuk kontur cetakan dengan menggunakan tekanan dari blast air
Proses penarikan lembaran gelas
Drawing Ò
Digunakan untuk fabrikasi gelas yang panjang dengan luas melintang konstan seperti lembaran, batangan, pipa, serat
Ò
Gelas cair diisikan ke dalam platinum heating chamber
Ò
Lembaran/serat gelas dibentuk dengan cara menarikan gelas cair melewati small orifices pada dasar chamber
Powder Pressing A. Uniaxial Pressing B. Isostatic/hydrostatic Pressing C. Hot Pressing
Uniaxial Pressing Ò
Serbuk dikompaksi di dalam metal die dengan tekanan yang diberikan pada satu arah
Ò
Untuk memproduksi produk simple
Ò
Laju produksi tinggi
Ò
Murah
Isostatic Pressing Ò
Serbuk diisikan ke dalam rubber envelope dan tekanan diberikan dari fluida, sama ke segala arah
Ò
Bentuk yang lebih komplek dapat dibuat dengan metode ini
Ò
Perlu waktu lama
Ò
Mahal
Uni + iso Î perlu “firing operation” or SINTERING (pemanasan < Melting point Î penyatuan antar serbuk, pengurangan porositas, dan peningkatan densitas dan sifat mekanik
Hot Pressing Ò
Pengepresan serbuk pemanasan dilakukan simultan
dan secara
Ò
Die mahal dan umurnya pendek
Ò
Perlu waktu lama
Proses pengepresan powder/serbuk
Sintering
