ProsidingPertemuandan PresentasiIlmiah
102
BukuI
KARAKTERISASI
P3TM-BATAN.. Yogyakarta 14 -15 Juli 1999
PADUAN A12024,AI2091 DAN AI8090
P.Purwanto, Supardi, Ari Handayani P3/B- Batan,KawasanPuspiptekSerpong.
ABSTRAK K4RAKTERISASI PADUAN Al2024, Al2091 DAN Al8090 .Telah dilakukan pengujian sifat-sifat termal, kerapatan dan sifat korosi paduan aluminium. Metode yang dipergunakan adalah diferensial termal analisis (DTA), difraksi sinar-x (XRD) dan Potensiodinamik. Dari termogram DTA diperoleh entalpi pelelehan untuk aluminium paduan adalah LIH A12024= -317,50 mJ/mg,LIH Al2091 = -388,04 mJ/mg dan I\H A18090= -477,80 mJ/mg. Dan entropi pelelehannya AS A12024=O,49 mJ/mg.oC, AS Al2091 = 0,59 mJ/mg.oC dan AS A18090= 0,72 mJ/mg.oC. Dari difraksi sinar-x dipero./ehparameter kisi paduan Al2024 dan Al2091 adalah sarna, yaitu 4,295 A dan mempunyai struktur kristal kubus pusat muka. Paduan Al8090 mempunyai struktur kristal kubus pusat muka parameter kisi 4,324 A. Kerapatan Al2024 dan Al2091 adalah 2,26 g/cm3 dan Al8090 adalah 2,22 g/m3., Laju korosi pada Al2024 didalam media air adalah 0,08 milli per tahun (MPT), A/2091 adalah 17,63 MPT dan Al8090 adalah 1,18 MPT
ABSTRACT CHARACTERIZ4TIONOF Al2Q24,Al2091 AND Al8090 ALLOYS. It had been tested a thermal characteristic, densitiesand corrosionproperties ofan aluminumalloys. Themethod used,is a differential thermal analysis (DTA), x-ray diffraction (XRD)andpotensiodynamics .From DTA thermogram, obtained a result of enthalpy of A12024is -317.50 mJ/mg,Al2091 is -388.04 mJ/mgand .418090is ~77.80 mJ/mg. Enthropy of Al2024 is 0,49 mJ/mg.oC, Al2091 is 0,59 mJ/mg.oCdanAl8090 is 0,72 mJ/mg.oC.From XRD is obtaineda result of latticeparameters ofAl 2024 and Al2091are same,theirvalue 4.295 A ,and lattice parameter ofAl8090 is 4.324A. Third kinf ofalloys havea structurecrystalis face centrecubics.Densities ofAl2024 and Al209I are 2.26 g/cm3and Al8090 is 2.22 g/cm3. The corrosion rate ofAl2024 in a water mediais 0.08 mille per year (MPY),Al2091 is 17.63MPYandAl8090 is 1.18MPY:
PENDAHULUAN P
aduan
aluminium
paduan industri,
logam
baik
tetapi
masih
tujuan
untuk
tahan
industri perlu
Silikon sifat
magnesium
Paduan yang
dipakai
sebagai dengan sebagai
bahan
untuk
karena elastis termal
paduan
Oleh
stabilitas
mengetahui
temperatur
P. Purwanto,dkk
termal
yaitu Paduan
tinggi
dipakai
prospek
.spesiflk
yang
terbang
clan modulus
itu pengujian
sifat
amat
penting
untuk
bahan
tersebut
dengan
pelelehan
mekanik
dura/umin
pesawat
karena
aluminium
dan
terbang
pesawat.
industri
kekuatan
mengetahui
Sifat-sifat
tubuh
mempunyai
dalam
tinggi..
adalah
pesawat
tembaga yan~ mesin turbin.[2
aluminium
mempunyai yang
tembaga sementara
benturan.-ll]
dikenal
industri
konstruksi
dipakai
kekerasan
keringanan
terhadap
baik.
tembaga
korosi, mekanik,
yang
komposisi bahan untuk Paduan
luas
AICu dalam
seperti
yang
silikon,
meningkatkan ketahanan
akan
dengan
lain
meningkatkan
terhadap
meningkatakan
berat,
clan tuang adalah
satu
didalam
penambah
bentuk
ketahanan
menguatkan
maupun sifat-sifaat
aluminium
clan magnesium. clan
ringan
salah
dipakai
unsur-unsur
mampu
paduan
adalah
banyak
memperbaiki
korosi,
Unsur
tembaga yang
penting, maka tingkat tingkat keuletan dan ketangguhanaluminium paduan perlu diperhatikan padabatasbutir, segregasibatasbutir daD pengotor, yang dapat mempengaruhisifat mekanik paduan tersebut.13]. Dalam penelitianini akan diteliti sifat termal daDkerapatanpaduanAl2024, Al2091 daDA18090, daDakan diselidiki juga sifat korosi paduanlogam tersebut. Parameteryang akan ditentukan meliputi perubahan entalpi , titik pelelehan, temperatur puncak daD parameterkisi yang dihubungkan dengan penentuan rapat massa logam paduan tersebut.
BAHAN DAN TAT A KERJA. Bahan: Paduan alumInium seri Al2024, Al2091 daD Al8090 diperoleh daTi PT.Alcan. Komposisi masing-masing paduan aluminium ditunjukan pada Tabel 1. Kertas amplas No.800, 1000,1200daD1500. Larutanalumina0,5 uM yang digunakan untuk meratakan daD memperkilat permukaan.
clan entalpi..
paduan
aluminium
amat
ISSN0216-3128.
r-
Tabel. ~
(I). KomposisiAI paduan (% berat)-[4] -
Al2024
A12091
Balance
i
0,50 0,50
I I
Balance 0,20 0,30
3,8-4,9 1,2-1,8 0,10 0,25
1,8-2,5 1,1-1,9 010 , 0,25
Al8090 Balance 0,20 0,30 1,0-1,6 0,6-1,3 0,10 0,25
Alat : Terrnal analisis TAG.24-S merek Setaram, Difraksi Sinar-x (XRD) merek Shimadzu dan Korosi Potensiodinamikjenis EG & G Princeton Applied Research.
TATA KERJA
Gambar I c, adalah termogram DT A untuk paduan Al8090 yang menunjukkan terjadinya reaksi endotermis dengan temperatur pelelehan 640,23 °c. Dari ketiga termogram DT A untuk aluminium paduan diperoleh tetnperatur. puncak dan panas peleburan yang ditunjukan pactaTabel (2). Tabel .(2).. Titik puncak dan perubahan entalpi Al paduano
Keterangan : T f = titik puncak, ilH = entalpi I HeattloW("microV}
--
-10.0
Pengukuran dengan ST A (Spectroscopy Thermal Analyzer)
-;;;---'-.- " 15,0
Paduan aluminium dalam bentuk lempengan dipotong dengan ukuran 2 x 1 mm, kemudian diamplas clan dicuci dengan alkohol. Lempengan setelah bersih dimasukan kedalam "crucible" didalam peralatan STA. Kemudian dilakukan pengujian sifat termal paduan aluminium tersebut. Pengukuran dengan XRD daD Korosi Paduan aluminium dalam bentuk lempengan dipotong dengan ukuran lOx 10 rnrn, kemudian diamp1as dengan urutan nomor amplas yang paling kecil sampai yang terbesar..Setelah kelihatan halus clan tidak ada goresan, dilanjutkan dengan memoles dengan larutan alumina. Setelah pemo1esan, lempengan dicuci dengan alkohol clan dikeringkan. Selanjutnya cuplikan tersebut siap dilakukan pengujian struktur kristal dengan XRD dengan menggunakan panjang gelombang kobal (Co) clan tegangan 30 KV, dan sifat korosinya dengan Potensiodinamik.
j \
.'17,5
y
;-20,0 ,.22,5 -25,0
TemperaturoC 550
600
650
700
750
i.J
Gambar(la). Termogl:amDTA Al2024 11l~~th;'-;;;(~i~';'Vj' ~.
-
,-7,5
f-1O~--,.~12,5
I
~.-15,0 '-17,5
\
("""' ,..
[-20,0 ~-22,5 ~-25,0 I ,-27,5 !
550
600
650
700
Temperatur 750
oC
Pengukuran laju korosi Sampel dengan ukuran diameter 1,5 cm, dipasang pada pemegang sampel daTi teplon, kemudian dimasukan dalam se1 korosi yang berisi media korosi.. Korosi dilakukan pada Eawal= -800 mV clan Eakhir= 500 mY, dengan "scan rate" 2 mV/detik.
HASIL DAN PEMBAHASAN (a). Analisis Termal Dari termograrnDTA ( Diferential Thermal Arialysis ) untuk paduan Al2024, menunjukkan reaksi endotermis dengan temperatur pelelehan 629,20 °c, yang ditunjukkan pada Garnbar la. Garnbar1b, adalahtermogramDTA untukAl2091 yang menunjukan terjadinya reaksi endotermis dengantemperaturpelelehan632,40°C. Sementara
Gambar(I c): TermogramDTA Al8090 Dari ketiga termogram tersebut, telah ditunjukkanbahwatemperaturpelelehan,temperatur puncak clanperubahanentalpi berbeda.Perbedaan ini adanya komposisi unsur-unsur pemadu yang berbeda,terutama pada unsur Cu clan Mg, yang ditunjukanpadaTabel(I). Dari basil analisisXRD,
belum dapat ditentukan unsur yang berperanan dalam menentukan perbedaa titik-titik puncak maupun titik pelelehan dari masing-masing aluminium paduan..Padatermogram DTA untuk ketiga jenis paduan aluminium tersebut tidak nampak adanya pemisahanpuncak dari masingmasing unsur pemadu,jadi paduan tersebutsudah membentuk suatupaduandengansatutitik eutektik. Dan jika paduan tersebuttidak membentuksuatu paduan, maka akan nampak adanya titik-titik eutektik yang lain dan ternrai menjadi masingmasing unsur utama dan unsur pemadunyapada termogram DTA Padasaatterjadiprosespelelehan,temperatur acuan( referencetemperature)naik ternssedangkan temperatur cuplikan tidak naik. Pada proses pelelehanini dari keadaanawal sampaiakhir,panas yang diserapdipergunakanuntuk menaikkanenergi dalam, sehingga kesetimbangan terganggu saat terjadi prosespelelehan.Entropi pada akhir proses pelelehan akan didekati dengan menggunakan persamaanGibbs-Helmholts.[5,6] ,dalam bentuk AGFAHr- TrASr dan AGr= 0 padasaatberakhirnya suatu pelelehan. AHr adalah entalpi pelelehan,Tr adalah temperaturpuncak dan ASr adalah entropi pelelehan. Dengan menggunakanperumusanGibbsHelmholts, dapatdihitung entropi pelelehanlogam paduan aluminium sebagaiberikut : ASr Al2024 = 0,49 mJ/mg.oC,ASr Al2091= 0,59 mJ/mg.oCdan ASr Al 8090= 0,72 mJ/mg.oC. Dari basil perhitungan diperoleh bahwa entropi Al paduan naik, hal ini diperkirakan adanya unsur pemadu yang memegangperananpenting dalam pergeseran kenaikkanentropi.
2.., " 1,5...I C 1)
:J
..
!
0,501.
Sudut Defraksi 2(tetha)
Gambar(2c). Pola difraksiA18090. Tabel(2a): Parameterdifraksi Al2024
I~ '1:3 4"
28 (der~I-D(
~
VA)
1,1691
I(kcps)-1~ 0,056
78,300
1,2200 ~9
44,801
1,4300 2,0213
~
! ;~~-I
f~
!~45
Tabel(2b): Parameterdifraksi Al2091
~
I No
2
3
4 5
82,420 78,300 65,182 44,801 38,513
Hkl
1,1691I();~
m
1,2200-~2 1,4300 0,332
--no
I 2~~:::Q,83.1
J~:?6 I 0,669
311
200
-m-
Tabel(2c): Parameterdifraksi A18090.
(b). Difraksi Sinar-X Hasil difraksi sinar-x denganmenggunakan panjanggelombangCo, dapatdicari parameterkisi dan kerapatandaTi paduan Al2024, Al2091 dan Al8090 serta dapat ditentukan struktur kristal dati ketiga paduan aluminium tersebut. Hasil-hasil percobaan denganXRD ditunjukan pada Gambar (2a) sampaidengan(2c). Sedangkanparametemyayaitu sudutdifraksi, perbandingan jilrak bidang difraksi dan intensitas ditunjukkanpadaTabel.(2a) sampaidengan(2c).
Hasil analisis dengan difraksi sinar-x menunjukkan bahwa paduan A12024, A12091 clan Al8090 memiliki struktur kristal yang sarna yaitu struktur kristal kubus pusat sisi. Pola difraksi clan sudut difraksi adalah sarna persis untuk paduan A12024 clan A12091, sedangkan pada paduan Al8090 pola difraksinya tidak narnpak pada sudut 28 = 82 0 .Konstanta kisi dapat dihitung dengan metode "Cohen" persarnaan:
dengan
mempergunakan
AEa 2 + B Ea8 = E a.Sin28 dan Sudut Defraksi 2(tetha)
Gambar(2a). Pola difuiksi Al2024
P. Purwanto, dkk.
~ '""~~ 1222l 260 W(deraj&~("A)'1 -m-
ALa & + B L& 2 = L&.Sin2 e A adalah konstanta yang besamya = A.2/4Ao2 ; B =
ISSN0216-3128
Tabel.3. ~~cm 4.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah P3TM-BATAN; Yogyakarta 14 -15 Juti 1999
k ; IX = h2 + k2 + r
Buku I
105
; 0 = 10 8in2 28 ; hkl adalah
bidang refleksi kisi dan A adalah panjang gelombang difraksi sinar-x. Perhitungan konstanta kisi dengan metode "Cohen" untuk pactum Al2024 daD .Al2091 adalah 4,295 °A, sedangkan pactum Al8090 adalah 4,323 °A.
Arus clan laju korosi Al paduan .I Sampel
-AI2024
Keterangan: MPT = milli per tahun Dari perhitungan parameter kisinya, dapat dihitung kerapatan aluminium pactum dengan mempergunakan perumusan p = [n.r BA] / [0,602 x 1024]] / [ kontanta kisi ]3 dimana n adalah banyak atom dalam sel saWall daD BA berat ~tomik. Hasil yang diperoleh adalah 2,26 g/cm3 untuk pactum Al2024 daD Al2091 daD kerapatan untuk pactum Al8090 adalah 2,22 g/cm3. Kerapatan basil percobaan pacta ketiga jenis aluminium paduan adalahsama, walaupun dengan unsur pemadunya berlainali. Dari acuan [7], diperoleh kerapatan Al2091 = 2,58 g/cm3 , Al8090 = 2,53 g/cm3, terdapat perbedaan0,29 g/cm3 . Dari basil perhitungan kerapatandari masingmasing aluminium pactum , selanjutnya dipakai untuk membantu menghitung lajukorosinya.
L.KtMPn 0,08-
___L~==j
Dari Gambar (3), potensial korosi untuk masing-masing aluminium paduan adalah sebagai berikut: Ecorr Al2024 -64,70 mV. Ecorr Al2091 271,27 mY, dan EcorrAl8090 81,84 mY. Dari gambar korosi terlihatadanya p.erbedaan laju korosi maupun potensial korosinya. Perbedaan potensial korosi ini disebabkan adanya perbedaan unsur pemadu pada masing-masing pactum aluminium. Jika ditinjau dari potensial korosinya , maka yang lebih tahan terhadap korosi yaitu yang memiliki potensial korosi yang lebih positip yaitu Al8090 dan yang tidak tahan korosi yaitu Al2091. Kerapatan dari masing-masing aluminium pactum tidak mempengaruhi laju korosinya didalam media air, jadi yang memegang peranan dalam laju korosi terutarna padaunsur peniadunya .
(c). Korosi
KESIMPULAN
Dari pengujian sifat korosi yang dilakukan dengan teknik potensiodinamik, ditunjukkan pacta Gambar (3).
Ketiga jenis aluminium paduan mempunyai sifat tennal yang berlainan,baik titik leleh, titik puncakdan perubahanentalpi. Laju korosi ketiga jenis paduan tersebuttidak teratur didalam media air. Aluminium paduanyang tahan korosi didalam media air adalahpaduanseri Al8090 dibandingkan denganpaduanseri Al2024 danAl2091. . Parameterkisi paduanAl2024 dan Al2091 adalahsarna,yaitu 4,295 A, denganstruktur kristal kubus pusat muka. Paduan Al8090 mempunyai strukturkristal kubus pusatmuka,denganparameter kisi 4,324 A.. Kerapatanketiga jenis aluminium paduanadalahsarna.
DAFTAR ACUAN TAE KWON HA danYOUG WON CHANG," SuperplasticDeformation Behaviour of 8090 AI-Li Alloy",Scrip.Met.Mat.32.No.6, 1995.
Gambar.(3).Korosi potensiodinamik(a).Al2024, (b).Al2091, (c ).AI8090 Perhitungan laju korosi mempergunakan perumusan (LK) = 0,13.Icorr.(EW)/d.A.
dengan
Dimana Icorr adalahkerapatanarus,uA/cm2. Dan EW adalah berat ekivalen, g. D adalah massajenis,g/cm3 clan A adalahluas permuakaan, cm2
Denganmenggunakan persamaanlaju korosi, diperoleh hasil perhitungan laju korosi clan arus korosi dengan teknik potensiodinamik,ditunjukan padarebel(3).
2
D'OLIVEIRA A.S, ROBERTSW.T dan BATE .P.S," Microstructural Development and Superplascity in AI-Li 8090 Alloy", Mat.Sci.Tech.12,1996.
3
ZHENG Z.Q,LIU M.G,LIU X.Z DAN YIN D.F,"Microstructureand TensilePrope...tiesof The Bi-Containing 2091 AI-Li Alloy",Scripta.MetaI130,1994. ASM HANDBOOK," Propertiesand Selection Nonferrous Alloys and Special Purpose Materials",ASMHandbook.V01.2,(1992).
ProsidingPertemuandon PresentasiIlmiah P3TM-BATAN,Yogyakarta14 -15 Juti 1999
BukuI
SMALLMAN R.E, "Metalurgi Fisik Modem", Alih BahasaSriati Djaprie, PenerbitGramedia PustakaUtama, 1991. 6,
Tjipto Sujitno
*
XRD dan metode konvensionaI, mana yang Iebih baik. Laju korosi pacta Al 8090 Iebih sukai dibandingkan Al 2024 ataupun Al 2091, kenapa ?
GASKELL D.R," IntroductionTo Metallurgical Thennodynamics",Mc Graw-Hill Kogakusha, 1994. DUNFORD, PARTRIDGE Diffusion Bonding of Mat.Sci. Tech.8,1992.
P.G," Overview AI-Li Alloys ",
P. Purwanto
*
Pengukurankerapatanyang lebih baik yaitu denganmetodeXRD. Denganmempergunakan rumusp=mIv, dimanamassaatomik dalam unit sel, Vadalah volumeunit sel.
*
Karenapada Al 8090potensial korosinyalebih positif dibandingkanAl2024 dan Al2091 dan percobaanEko" (potensialkorosi) Al 8090 = + 81,84mv,Al2091 = -64,70 mv dan AI2024"=271,27mv
'ANYAJAWAB Sayono *
Apa manfaat daTi pembuatan Al2024 dan apa kelebihan/keunggulan daTi paduan tersebut dalam aplikasinya
Pengukuran kerapatan pacta paduan dengan
P. Purwanto Paduan Al2024 diperoleh dari pasaran lokal paduan ini dipakai dalam industri pesawat terbang. PaduanAl2024 kelebihandari korosi yaitu laju korosinya fendah dibandingkan paduan Al209} danAl8090.
P. Purwanto,ill.
ISSNO216-3128
