PRESENTASI TESIS
LOGO
STUDI EKSPANSI TERMAL KERAMIK PADAT Al2(1-x)MgxTi1+xO5 Djunaidi Dwi Pudji Abdullah NRP. 1109201006 DOSEN PEMBIMBING: Drs. Suminar Pratapa, M.Sc, Ph.D. JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011
Latar Belakang
Bahan Keramik
Keramik memiliki karakteristik kapasitas panas yang baik, konduktivitas panas yang rendah, tahan korosi, sifat listriknya dapat insulator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor, sifat magnetiknya dapat magnetik dan non-magnetik sifat mekaniknya dapat keras dan kuat, namun rapuh yang memungkinkannya digunakan untuk berbagai aplikasi
Aluminium Titanat (AT)
•keramik yang mempunyai koefisien ekspansi termal yang rendah, ketahanan kejutan termal yang tinggi dan titik leleh yang tinggi •keramik fungsional yang menjanjikan untuk aplikasi yang melibatkan kondisi termal ekstrem
Metode Sintesis
solid state reaction metode gel-coated solid-state route metode sol-gel metode kopresipitasi studi mengenai perilaku ekspansi termal larutan padat Al2(1-x)MgxTi1+xO5 di bawah suhu dekomposisinya belum ditemukan di dalam literatur.
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, maka permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini adalah bagaimana perilaku ekspansi termal solid solution aluminium titanat (Al2TiO5 atau AT) dengan aditif MgO yang memiliki densitas berbeda.
Tujuan Penelitian
1. Sintesis solid solution aluminium titanat (Al2TiO5 atau AT) menggunakan reaksi padat dengan variasi aditif MgO dan suhu sinter. 2. Mengetahui sifat fisik solid solution aluminium titanat (Al2TiO5 atau AT) yang disintesis menggunakan reaksi padat dengan variasi aditif MgO dan suhu sinter. 3. Mengetahui perilaku ekspansi termal solid solution aluminium titanat (Al2TiO5 atau AT) yang disintesis menggunakan reaksi padat dengan variasi aditif MgO dan suhu sinter.
Batasan Masalah
1. Sintesis solid solution aluminium titanat (Al2TiO5 atau AT) menggunakan variasi aditif MgO (0% wt, 2% wt dan 5% wt). 2. Sintesis solid solution aluminium titanat (Al2TiO5 atau AT) menggunakan variasi suhu sinter 1450°C, 1500°C dan 1550°C. 3. Pengamatan perilaku ekspansi termal solid solution aluminium titanat (Al2TiO5 atau AT) dilakukan pada 30°C (suhu ruang)–900°C.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai perilaku ekspansi termal solid solution aluminium titanat (Al2TiO5 atau AT) dengan aditif MgO sehingga dapat mengungkap korelasi antara sifat fisik, komposisi fasa dan ekspansi termal keramik padat AT.
TINJAUAN PUSTAKA
Sifat Termal
Aluminium Titanat
Aluminium Oksida
Magnesium Oksida
TEORI
Analisis Data Difraksi Sinar-X
Solid State Reaction
Aluminium Titanat AT O Ti
Alumina dan Titania (1350°C - 1600°C)
Al
Struktur kristal: orthohombic Parameter kisi: a = 3,591 Å b = 9,429 Å c = 9,636 Å
Konduktivitas termal yang rendah, koefisien ekspansi termalnya yang mendekati nol, tahanan kejut termal yang tinggi, kekuatan mekanik rendah, titik leleh tinggi, tahan rusak
Aluminium Oksida Alumina
O Al
Al2O3
Struktur kristal: HCP Parameter kisi: a = 4,754 Å b = 4,754 Å c = 12,982 Å
Kekerasan tinggi, titik leleh tinggi, kekuatan mekanik tinggi, tahan korosi dan panas
Magnesium Oksida
MgO
O Mg
Struktur kristal: FCC
Titik lebur tinggi, mudah teroksidasi, penstabil AT
Solid State Reaction Solid state reaction merupakan salah satu metode pencampuran serbuk dalam bentuk padat-padatan. Metode solid state reaction ini diharapkan mampu mempertinggi kereaktifan antara bahan-bahan yang dicampur dalam membentuk senyawa solid solution dengan komposisi yang dikehendaki. atom pelarut
atom terlarut
(a)
atom terlarut
atom pelarut
(b)
Solid solution (a) substitusional (b) interstitial (Redy,2008)
Analisis Data Difraksi Sinar-x
Analisis Kualitatif→Identifikasi fasa (pencocokan dengan kartu PDF (Powder Diffraction File) Identifikasi fasa dengan software: Peak search (menemukan posisi puncak) dan Search match (pencocokan terhadap basis data)
Analisis Kuantitatif→analisis komposisi fasa Menggunakan metode Rietveld →mencocokkan/menghaluskan pola difraksi terhitung (model) dengan pola difraksi terukur yang disimpan dalam file Komposisi masing-masing fasa dari material yang diuji dapat dihitung dengan cara memanfaatkan nilai pengeluaran dari parameter-parameter hasil penghalusan Rietveld
Sifat Termal
Material keramik memiliki beberapa sifat termal yang sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat material tersebut, seperti kapasitas panas, koefisien ekspansi termal, dan konduktivitas termal. Sifat termal suatu material keramik sangat penting karena berkaitan dengan aplikasinya dalam proses pemanfaatan keramik.
Metodologi Penelitian Diagram alir
Sampel AT-MgO Komposisi berat aditif 0%, 2%, 5%
Uji DTA-TGA
Sinter suhu 1450°C, 1500°C, 1550°C selana 3 jam
Uji XRD
Uji Strukturmikro
Analisis Data
Kesimpulan
Uji Ekspansi Termal
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi Sifat Fisik Sampel AT-MgO 0%
AT-MgO 2%
AT-MgO 5%
Suhu sinter
ΔM1 (gr)
ΔM2 (gr)
ΔM3 (gr)
1450°C
0,01
0,104
0,022
1500°C
0,01
0,1065
0,0237
1550°C
0,01
0,1096
0,0232
2,69
13,39
1450°C
0,02
0,1258
0,012
3,17
8,29
1500°C
0,02
0,1289
0,014
1550°C
0,02
0,1299
0,0125
3,23
6,18
1450°C
0,02
0,1162
0,012
3,16
8,05
1500°C
0,02
0,1165
0,0105
1550°C
0,02
0,119
0,01
D1 (gr/cm3)
Keterangan: ΔM1 = Perubahan massa kering sebelum dan setelah sinter ΔM2 = Perubahan massa basah sebelum dan setelah sinter ΔM3 = Perubahan massa dalam air sebelum dan setelah sinter D1 = densitas sebelum sinter D2 = densitas setelah sinter P1 = densitas sebelum sinter P2 = densitas setelah sinter
D2 (gr/cm3)
P1 (%)
2,63 1,96
2,02
2,08
2,64
3,19
3,19 3,26
P2 (%) 15,62
42,16
40,74
38,54
14,56
6,64
7,97 6,74
