Preparasi Sampel • Dari rumus, didapat Massa(gram) Fraksi Volum komposit Cu-Al2O3 Vf (%)
Vm (%)
mf (gr)
mm (gr)
2
98
0,1682
18,8046
4
96
0,3363
18,4208
6
94
0,5045
18,0371
8
92
0,6727
17,6533
• Penimbangan massa Cu dan Al2O3 dengan menggunakan timbangan digital
+
Al2O3
Ethanol
Proses Mixing
Cu
Temperatur 70C selama 45 menit
Proses Kompaksi • Dies : silinder diameter 14 mm & tinggi 14 mm
• Kompaksi dingin
F = 20 kN
Proses Sintering Spesimen dimasukkan dalam furnace
Presintering pada temperatur 300°C ditahan selama 1 jam Sintering dengan variasi temperatur 600, 700 dan 800°C ditahan selama 6 jam
Tabel Desain Eksperimen Modulus Elastisitas
Modulus Elastisitas
Fraksi Volume Al2O3 (%) 2
4 6
8
Temperatur Sintering ( 0C ) 600
700
800
HASIL DAN PEMBAHASAN
Distribusi Al2O3 di dalam maktriks Cu pada komposit Cu/Al2O3
Berdasarkan hasil SEM dengan perbesaran 5000x dengam fraksi volum 2% Al2O3 dan temperatur sintering (a) 6000C; (b)7000C; (c)8000C dan fraksi volum 8% Al2O3 dengan temperatur sintering (a) 6000C; (b)7000C; (c)8000C.
Pengaruh Fraksi Volume Penguat Al2O3 dan Temperatur Sintering Terhadap Densitas Sinter Komposit Cu/Al2O3
1
Grafik hubungan antara densitas sinter dan densitas teoritik terhadap fraksi volum penguat komposit Cu/Al2O3.
Grafik hubungan antara temperatur sintering terhadap densitas sinter komposit Cu/Al2O3
Pengaruh Fraksi Volume Penguat Al2O3 dan Temperatur Sintering Terhadap Porositas Komposit Cu/Al2O3
Grafik hubungan antara fraksi volum penguat terhadap porositas komposit Cu/Al2O3
• Porositas terjadi karena perbedaan bentuk antara serbuk penguat dan serbuk matrik. • Akan tetapi hal yang sangat penting adalah kehomogenan campuran, karena akan mempengaruhi porositas komposit
Grafik hubungan antara temperatur sintering terhadap porositas komposit Cu/Al2O3.
Pengaruh Fraksi Volume Penguat Al2O3 dan Temperatur Sintering Terhadap Modulus Elastisitas Komposit Cu/Al2O3,
Modulus elastisitas menyatakan nilai kekakuan (stiffness) suatu bahan. Kekakuan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima tegangan/ beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk atau deformasi.
Pengaruh fraksi volum Al2O3 terhadap modulus elastisitas komposit Cu/Al2O3.
Pengaruh temperatur sintering terhadap modulus elastisitas komposit Cu/Al2O3
Analisa Antar Muka Komposit Cu/Al2O3 • Daerah antar muka merupakan daerah yang dapat mengidentifikasi ikatan antara matrik dan penguat setelah proses sintering, sehingga dapat menunjukkan perbedaan daerah antar muka pada komposit.
Pada fraksi volum 2% Al2O3, dengan temperatur sintering 6000C, terlihat distribusi Al2O3 merata pada matriks Cu sehingga porositas yang terjadi sedikit, terlihat dari hasil SEM
Porositas
Hasil EDAX pada komposit Cu/Al2O3.dengan fraksi volum 2% Al2O3 dan temperatur sintering 6000C.
Semakin tinggi fraksi volum Al2O3,maka distribusi Al2O3 di dalam matriks Cu menjadi semakin tidak merata, dan semakin tinggi temperatur sintering, maka semakin banyak terjadi aglomerat pada Al2O3 , seperti terlihat dari hasil SEM
Porositas
Porositas komposit Cu/Al2O3 pada fraksi volum 8% Al2O3 dengan temperatur sintering 8000C
Ikatan antar muka yang terjadi antara Al2O3 terhadap matriks Cu, pada fraksi volum 8% Al2O3 dengan temperatur sintering 8000C
Terbentuknya Fasa Baru • Pada fraksi volum 8% Al2O3 dengan temperatur sintering 8000C, terjadi fasa baru berupa Cu2O. Fasa ini terbentuk dengan persamaan reaksi • 6Cu + Al2O3 → 3Cu2O + 2Al
Berdasarkan hasil XRD pada spesimen dengan fraksi volum 8% Al2O3 dengan temperatur sintering 8000C didapatkan
KESIMPULAN •
• •
Dari variasi fraksi volum 2, 4, 6 dan 8% Al2O3, didapatkan fraksi volum 2% Al2O3 dan temperatur sintering 6000C menghasilkan nilai modulus elastisitas tertinggi yaitu 334609.7 Mpa. Dari variasi temperatur 600, 700 dan 8000C, temperatur sintering 6000C dengan fraksi volum 2% Al2O3, menghasilkan nilai modulus tertinggi yaitu 334609.7 Mpa. Fraksi volum penguat 2% Al2O3 memperlihatkan distribusi Al2O3 yang homogen dalam matrik Cu.
•
Fraksi volum penguat berbanding terbalik dengan nilai modulus elastisitas dimana semakin tinggi fraksi volum penguat Al2O3 nilai modulus elastisitas komposit Cu/ Al2O3 semakin menurun
Saran •
•
Proses mixing harus dilakukan dengan baik dan terkontrol agar partikel penguat tersebar merata pada matrik. Pada proses kompaksi misalnya saat memasukkan serbuk pada dies, penekanan dilakukan perlahanlahan, sehingga kepadatan setiap bagian dapat merata (uniform). Pemberian lubricant secukupnya sehingga tidak memicu porositas tertutup.
Darftar Pustaka
• Anđid, Z., Korac, M., Tasic, M., Kamberovic, Z., Dan Raic, K. “Synthesis and Sintering of Cu-Al2O3 Nanocomposite Powders Produced by a Thermochemical Route ”. AMES 669.37-152492.2.8:669.712. • Chandrawan, David, dan Ariati, Myrna. 2000. “Metalurgi Serbuk: Teori dan Aplikasi”. Jilid I. Jakarta • Chawla, K. Krishan. 1987. “Composite Material: Science and Engineering”. London Paris Tokyo: Springer-Verlag New York Berlin Heidelberg. • German.R.M 1984, “ Powder Metallurgy Science” Metal powder ndustries federation, priceton, Nj • Hausner, H. H. dan Mal, M. K. 1982. Handbook of Powder Metallurgy. New York : Chemical Publishing Co., Inc. • Hongming Li, 2005. Impact Of Cohesion Forces On Particle Mixing And Segregation. University of Pittsburgh : Disertation
• •
•
• • •
•
Hwang, Seung. J. dan Lee, J. H. 2005.Mechanochemical Syntesis of CuAl2O3 nanocomposites. Elsevier .Daejin University J.C. Lee, Jung-Ill Lee and Ho-In Lee, 1996. “Methodologies To Observe And Characterize Interfacial Reaction Products In (Al2O3)/Al And SiC/Al Composites - Using SEM, XRD, TEM”. Scripta Material, Vol. 35, No. 6, pp. 721-726, 1996, 1359-6462(96)00206. Jones, W.D. 1960” Fundamental Principles of Powder Metallurgy” Edward Arnold ltd, London, England. Kol. CTP Drs. Umar S. Tarmansyah, Strategi Inovasi dan Pengembangan Iptek dan Industri Pertahanan. (Puslitbang Indhan Balitbang Dephan). Kang. Suk-Joong., 2005. Sintering : Densifikasi, Grain Growth and Microstructures. Elseviere - Butterworth. Heinemenn. Kartikasari, Rike, 2010. Sintesis MMCs Cu-Al2O3 Melalui Proses Metalurgi Serbuk dengan Variasi Fraksi Volume Al2O3 dan Gaya Tekan Kompaksi Sebagai Alternatif Bahan Kelongsong Peluru. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Material dan Metalurgi. Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kruft, Jr., J. G. 2007. Pressureless Sintering Of Powder Processed Graded Metal Ceramic Composites Using A Nanoparticle Sintering Aid And Bulk Molding Technology. University of Maryland : Thesis
•
• • •
• • • •
Lee, D. W., Ha, G. H., dan Kim, B. K. 2001. “Synthesis of Cu-Al2O3 Nanocomposite Powder”. Scripta Materialia 44, 8-9: 2137-2140. M K Surappa, 2003. Aluminium matrix composites: Challenges and Opportunities. S¯adhan¯a Vol. 28, Parts 1 & 2, February/April 2003, pp. 319–334. © Printed in India Pratapa, S. 2004. Prinsip-Prinsip dan Implementasi Metode Rietvield Untuk Analisis Data Difraksi. Surabaya. Rajkovid, V., D. Božid, M., Popovid, M., Jovanovid, D., 2009. Properties Of Cu-Al2O3 Powder And Compact Composites of Various Starting Particle Size Obtained by High-Energy Milling. AMES, Belgrade, Serbia. Waldron, M. B. and Daniell, 1978. “Sintering”. Heyden, London Widyastuti, Anne Z, M. Zainuri, ”Development of Metal Matrix Composite (MMCs) by powder Metallurgy Method to Improve Mechanical Properties Of Gear, KITECH, 2006 Widyastuti et al, ”Identification Of Particle Shapee Al, SiC and Al2O3 According Anisometry and Bulkiness Value Proceeding of 9th International Conference Quality in Research. Widyastuti, Siradj S. S., Priadi. D., Zulfia. A., 2008. “Kompaktibilitas Komposit Anisotropik Al/Al203 dengan Variabel Waktu Tahan Sinter”.Makara Sains 12, 2:113-119.
SEKIAN DAN TERIMA KASIH
