Material Teknik BAB III: Gerakan Atom pada Benda Padat
GERAKAN ATOM PADA BENDA PADAT Gerakan atom pada benda padat dikenal sebagai DIFUSI
Difusi adalah suatu peristiwa untuk menghilangkan perbedaan konsentrasi dalam
bahan untuk membentuk suatu komposisi bahan yang homogen. Dalam difusi atom dapat dipaksa untuk bergerak dengan memberikan suatu tegangan dalam bahan atau suatu gaya dari luar bahan itu.
Ada berbagai macam bentuk difusi yang akan menjadi perhatian kita dalam
mempelajari ilmu bahan diantaranya : 1. Difusi Sendiri
7. Tipe Difusi
2. Difusi dalam Paduan Bahan
8. Pertumbuhan Butiran dan Difusi
3. Difusi Mekanisme
9. Ikatan Difusi
4. Energi untuk Difusi
10. Difusi Ionik
5. Tingkat Difusi
11. Difusi pada Polymer
6. Inter Difusi
12. Contoh Peristiwa Difusi
Contoh Grafik Proses Difusi CU ke Ni Ni
Ni
Ni
Sebelum terjadinya difusi antara atom Cu dan Ni terdapat batasan antara ke duanya (bisa dilihat pada diagram 1), selama difusi terjadilah asimilasi (percampuran) antara atom-atom Cu dan Ni, setelah difusi maka Atom Ni dan Cu bercampur dengan merata dan membentuk material dengan sifat yang homogen, sehingga tidak ada la gi batasan antara atom Cu dan Ni
Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 3 : Hal 56
DIFUSI SENDIRI Difusi sendiri adalah difusi yang terjadi akibat pancaran atom yang terjadi dalam suatu bahan tanpa adanya pengaruh dari luar.
DIFUSI MEKANISME
Dalam proses gerakan atom dari tempat asalnya ke tempat yang kosong atau ke tempat antara (celah) atom lain, dibedakan difusi mekanisme yang terjadi atas 3 bentuk yaitu : 1. DIFUSI KEKOSONGAN
2. DIFUSI SISIPAN 3. DIFUSI MEKANISME BENTUK LAIN
DIFUSI KEKOSONGAN Difusi tipe ini terjadi apabila suatu atom bergerak meninggalkan tempatnya menuju ke tempat lain yang kosong. Peristiwa difusi ini tentunya hanya terjadi antar atom-atom yang sama.
DIFUSI SISIPAN Peristiwa difusi ini terjadi pada suatu bangun Kristal suatu struktur dan terjadi pada atom yang tidak sama besarnya. Peristiwa difusi tipe ini tidak harus terjadi pada suatu struktur atom yang memiliki kekosongan atom, karena atom disini hanya bergerak antara celah-celah antar
suatu atom.
DIFUSI MEKANISME BENTUK LAIN Difusi tipe ini biasanya terjadi apabila suatu atom dari susunan atom yang sama
meninggalkan tempatnya dan bergerak memasuki celah-celah antar atomnya, memang akhirnya akan terjadi kekosongan atom. Pada peristiwa lain dapat pula terjadi pergatian tempat antara atom-atom itu sendiri, pada peristiwa ini tidak terdapat kekosongan atom.
ENERGI UNTUK DIFUSI
Suatu atom yang berdifusi harus dipaksa bergerak melalui atom atom lain yang mengelilinginya. Maka dari itulah diperlukan ENERGI .
Daftar aktivitas energi untuk bahan
yang sering digunakan dalam industri
PASANGAN DIFUSI 1. DIFUSI SENDIRI Fe dalam Fe (kpr) Fe dalam Fe (kpr) Cu dalam Cu Ag dalam Ag Au dalam Au Al dalam Al Mg dalam Mg Zn dalam Zn
Q (KAL.MOL)
D (CM/S)
66.700 66.900 49.300 45.000 45.800 32.200 31.200 21.200
0.65 4.10 0.36 0.80 0.13 0.10 1.00 0.10
2. DIFUSI SISIPAN N dalam Fe (kps) C dalam Fe (kps) C dalam Fe (kpr) H dalam Fe (kpr)
34.500 32.900 20.900 3.600
0.0034 0.23 0.011 0.0012
3. DIFUSI PADUAN Ni dalam Fe (kps) Cu dalam Ni Ni dalam Cu Au dalam Ag Zn dalam Cu Al dalam Cu
64.000 61.500 57.000 45.500 43.900 39.500
4.10 0.65 2.30 0.26 0.79 0.045
Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 3 : Hal 60
Tingkat Difusi
Perhatikanlah gambar! gambar dibawah ini yang menjelaskan tentang tingkat difusi diatas dengan lebih jelas.
Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 3 : Hal 61
•
TIPE DIFUSI
Dalam prosesnya terdapat beberapa macam difusi yang berlangsung dalam suatu bahan,
tipe difusi yang kita kenal dapat digolongkan atas : 1. PERMUKAAN DIFUSI
2. BATAS BUTIRAN DIFUSI 3. VOLUME DIFUSI
PERTUMBUHAN BUTIRAN DALAM DIFUSI Untuk mengetahui besarnya diameter butiran yang tumbuh dapat dihitung dengan formula :
d = diameter rata-rata butiran
t = waktu untuk pertumbuhan butiran n = pangkat, biasanya 0,5
k = konstanta besarnya tergantung dari beberapa factor termasuk nilai difusitas.
Pertumbuhan butiran dapat dihalangi dengan cara membuat hambatan yaitu suatu gaya penghalang yang berfungsi membatasi pertumbuhan. Ukuran butiran ini kemudian dapat dihubungkan dengan sejumlah dan ukuran penghalang sesuai dengan formula :
R = jari-jari butiran
r = jari jari penghalang f = volume pecahan penghalang.
Gambar dibawah ini menunjukkan proses difusi antara dua macam logam A dan logam B. terlihat perubahan konsentrasi logam A (CA) dan konsentrasi logam B (CB)
Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 3 : Hal 67
Gambar mekanisme difusi dibawah ini menyatakan berbagai tipe difusi antara atom atom unsur sejenis. Tipe difusi ini dalam beberapa hal dapat berlangsung terhadap atom-atom yang tidak sejenis
Jenis difusi disamping antara lain : 1. Pertukaran 2. Cincin 3. Kekerasan 4. Intersial
5. Intersial.
Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 3 : Hal 68
•
Gambar Skematis Proses Awal Pertumbuhan Kristal
A). Proses Pencairan Logam disini terlihat mulai tumbuh kristal-kristal B). Proses mendekati padat Kristal-kristal logam semakin banyak di beberapa bagian C). Proses Padat Kristal-kristal merata di semua permukaan dan bagian dalam Logam
Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 3 : Hal 70
Kristalisasi Akhir dari peristiwa difusi dan perubahan fasa cair ke padat kita sebut peristiwa Kristalisasi
Peristiwa perubahan fasa dan sel saluran besi murni (Fe) pada proses pemanasan dan pendinginan Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 3 : Hal 71
DIFUSI PADA POLIMER
Difusi dalam polimer terjadi dengan melibatkan gerakan molekul panjang. Migrasi atom yang berdifusi mirip seperti yang terjadi pada migrasi interstisial. Namun makin panjang molekul polimer gerakan makin sulit terjadi, dan koefisien difusi makin rendah.
BIG Assignment
BIG Assignment Tugas Besar: Panel Control 1. Gambarkan ulang Panel Control yang ada diatas dengan ukuran luar sesuaikan dengan gambar sebelumnya (terdiri dari beberapa bagian). 2. Untuk contohnya bisa dilihat di ruangan C 128. 3. Gambarkan proses pembuatan dari setiap partnya sampai dengan proses assembling total. 4. Jelaskan proses produksi setiap part dari nol sampai barang jadi (sampai jadi part). 5. Jelaskan setiap prosesnya dalam bentuk tulisan (Word) dan presentasikan seminggu sebelum UAS. 6. Semua material terbuat dari Logam.
