SiC(p) DENGAN METODE STIR CASTING DAN KARAKTERISASINYA

1

FABRIKASI KOMPOSIT MATRIKS LOGAM Al5Cu/SiC(p) DENGAN METODE STIR CASTING DAN KARAKTERISASINYA Hasan Fuadi, Anne Zulfia dan Yusuf Afandi Depertemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik Universitas Indonesia ABSTRAK Paduan Aluminium banyak digunakan dalam berbagai industri, diantaranya industri pengemasan, dirgantara, perkapalan, otomotif dan militer. Pemilihan Aluminium ini didasari karena densitas yang rendah, sifat mekanik yang baik dan ketahanan korosi yang lebih baik dibandingkan dengan logam dan paduan konvensional. Sifat mekanik bahan yang baik dan biaya produksi yang relatif rendah ini membuat aluminium sangat kompetitif. Pada penelitian kali ini akan difokuskan pada komposit matriks aluminium, Jenis paduan yang digunakan adalah paduan aluminium-tembaga (AlCu) yang dikombinasikan dengan Silikon Karbida dari jenis keramik yang kuat dan keras dengan komposisi 5,10, dan 15% Vf . Penambahan 4% magnesium pada komposit dilakukan untuk meningkatkan sifat pembasahan partikel SiC. Metode pembuatan komposit yang digunakan adalah stir casting. Produk hasil pengecoran diberikan perlakuan panas T6. Karakterisasi komposit matrik logam Al5Cu/SiC dilakukan pengujian mekanik ( uji kekerasan dan keausan), pengujian metalografi, berat jenis, porositas, SEM/EDS dan uji komposisi kimia. Hasil pengujian mekanik menunjukkan peningkatan sifat mekanis (Kekerasan dan Keausan) seiring dengan penambahan fraksi volume penguat partikel SiC. Kata kunci : Komposit Matrik Logam Al5Cu/SiC; stir casting; Sifat Mekanis; densitas.

ABSTRACT Aluminum alloys are widely used in a variety of industries, including industrial packaging, aerospace, shipbuilding, automotive and military applications. This selection is based on Aluminum because it is a low density, good mechanical properties and corrosion resistance are better than conventional metal and alloys. Mechanical properties of materials is good and relatively low production costs make this aluminum is very competitive. At this time the research will be focused on aluminum matrix composite, a type of combination used is aluminum-copper alloys (AlCu) combined with silicon carbide, with the composition of the 5, 10, and 15% Volume fraction. The wetting agent of SiC particles is used by the addition of 4 % of magnesium. The Method to making composite is used stir casting. Casting products given heat treatment T6. The characterization of MMC was carried out by mechanical tests (hardness and wear resistance),and by Metallographic tests (microstructure, porosity and density) and also using SEM/EDS and chemical composition. The result show that MMC have increased mechanical properties (hardness and wear resistance) by increasing the volume fraction of SiC particles. Keywords : Metal Matrix Composite of Al5Cu/SiC; Stir Casting; Mechanical Properties and Density.

Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.

2

1. Pendahuluan Perkembangan industri transportasi, menyebabkan penggunaan logam sebagai penunjang industri sangant signifikan. Seiring perkembangan jaman, tuntutan efiisiensi energi mengakibatkan penggunaan logam monolith mulai dikurangi karena bobotnya yang besar . Penggunaan material yang memiliki bobot ringan mulai dikembangkan sebagai alternative pengganti logam monolith. Hal ini mendorong para peneliti untuk mengembangkan material dan paduan baru untuk menjawab tantangan tersebut. Salah satu material yang dikembangkan adalah material komposit, terutama komposit matriks logam dan matriks polimer. Penggunaan komposit matriks logam memiliki kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan komposit matriks polimer diantanya, transfer tegangan dan regangan yang baik, ketahanan terhadap temperature tinggi, tidak menyerap kelembaban, tidak mudah terbakar serta memiliki kekuatan tekan dan geser yang lebih baik. Sedangkan kekurangan komposit matriks logam dibandingkan komposit matriks polimer adalah biaya produksi yang mahal, memiliki titik lebur yang tinggi, mudah mengalami korosi pada antar muka matriks dan penguat serta standarisasi material maupun proses yang sedikit. Material Aluminium sangat luas penggunaanya terutma di industri otomotif, dirgantara dan hankam[1]. Salah satu jenis dari aluminium tersebut adalah paduan aluminium-tembaga (Al-Cu). Paduan Al-Cu memiliki sifat mampu mesin yang baik dan mudah ditingkatkan kemampuannya melalui proses laku panas. Paduan Al-Cu dikembangkan dengan penambahan karbida silikon dari jenis keramik yang kuat dan keras akan membentuk paduan baru yang dikenal sebagai komposit matriks logam (KML) [2]. Komposit Al-Cu/SiC(p) akan dijadikan bahan penelitian agar mempunyai karakteristik unggul dan diharapkan bisa diproduksi dengan biaya rendah. Berbagai macam metode pembuatan material ini terus diteliti termasuk pembuatan komposit dengan metode stir casting[3]. Penelitian ini adalah berupa rekayasa KML melalui proses stir casting dengan variabel penambahan fraksi volume pada matrik (Al5Cu) dengan penguat Karbida Silikon (SiC). 2. Tinjauan Teoritis Komposit adalah material hasil kombinasi makroskopis dari dua atau lebih komponen yang berbeda, dengan tujuan sifat-sifat fisik dan mekanik tertentu yang lebih baik daripada sifat masing-masing komponen penyusunnya. [4] Kebanyakan material komposit terdiri dua fasa, yaitu matrik dimana komposisinya disebut sebagai bahan dasar komposit; selanjutnya yaitu reinforcement atau disebut juga penguat, dimana merupakan material yang dicampurkan dengan matriks. Interaksi dan reaksi kimiawi yang terjadi pada daerah antar muka matriks dan penguat merupakan komponen yang menentukan adesifitas antar permukaan yang


3

selanjutnya akan berpengaruh kepada sifat mekaniknya. Hal ini dikarenakan melalui daerah antar muka tersebut komposit mampu berfungsi sebagai transmisi dalam sifat termal, listrik dan mekanik. Daerah antar muka ini disebut interfasial (interface). Aspek kebasahan (wettability) mempunyai peranan penting dalam menentukan adesifitas antara matriks dan penguat[5]. Mengingat pentingnya aspek ini, maka banyak peneliti sebelumnya yang mengamati perilaku sifat kebasahan material terhadap material lainnya dalam pembuatan komposit. Salah satu yang saat ini menjadi perhatian adalah material komposit matriks Al dengan penguat SiC. Sebagai komposit yang marak dikembangkan, AlCu/SiC(p) memiliki wettability yang buruk. Oleh karena itu, dibutuhkan mateial lain yang ditambahkan guna meningkatkan wettability antar kedua material tersebut. Material tambahan ini disebut wetting agent. Sifat-sifat dari komposit secara umum bila dibandingkan dengan komponen-komponen penyusunnya antara lain memiliki ketangguhan dan kekuatan yang lebih baik,lebih ringan,ketahanan terhadap korosi dan aus yang lebih baik,dan umur fatik yang lebih lama .Hal ini disebabkan oleh sifat-sifat komponen penyusunnya yang saling menutupi kekurangan satu dengan yang lain[6]. Sifat-sifat dari komposit sangat tergantung kepada beberapa faktor, antara lain: 1.Sifat-sifat fasa konstituen (matriks & reinforcement) 2.Jumlah, dan 3.Geometri dari reinforcement. Geometri reinforcement disini adalah termasuk: 1.Bentuk partikel 2.Ukuran partikel 3.Distribusi,dan 4.Orientasi partikel didalam matriks. Proses Pembuatan Komposit dengan Metode Stir Casting atau Vortex Metode fabrikasi komposit MMCs, pencairan logam menggunakan metode aduk (metode vortex) sangat baik untuk manufaktur berbagai bentuk komponen dengan biaya yang relatif rendah. Metode ini mencakup tahapan yang menggabungkan partikel keramik ke dalam logam cair dengan pengadukan, pengadukan campuran dilakukan setelah pemasukan partikel, agar penyebaran lebih seragam. Dalam metode ini, parameter manufaktur agar pencampuran


4

homogen adalah ukuran krusibel, kemampuan dan ukuran impeller, temperatur cair logam, waktu pengadukan, kecepatan pengadukan, partikel dimasukan ke dalam campuran pada tingkat kontinyu dan seragam, dan suhu dari cetakan. Proses pencairan dilakukan dalam wadah grafit dengan diameter atas 70 mm dan diameter 102 mm sedangkan proses pencampuran dilakukan dengan mixer grafit memiliki empat saluran dengan diameter 55 mm, yang dikombinasikan dengan dorongan batang baja menggunakan variabel kecepatan motor AC. baja batang itu dibungkus dalam lengan grafit untuk mencegah kontak dengan paduan aluminium cair. Bagian luar dari produksi ini terisolasi dengan serat kaca seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Di unit ini, gas argon dibagi menjadi dua saluran, salah satunya dikirim dari atas wadah dalam rangka mencegah logam cair berinteraksi dengan atmosfer sementara yang lain adalah tetap pada penguat untuk mengontrol laju aliran dari penguat. Kontrol suhu tungku dan logam cair dilakukan oleh termostat jenis NR911. Termostat ini memiliki unit kontrol khusus dan termokopel. Termokopel disisipkan ke dalam cairan dan tungku untuk mengukur suhu.

Gambar 1. Proses casting metode vortex[2].


5

3. Metode Penelitian Metodologi yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada kedua bagan di bawah ini.

Gambar 2. Proses Pembuatan bahan matriks Komposit Matrik Logam Al5Cu

Gambar 3. Skema Penelitian Komposit Matrik Logam dengan Stir Casting


6

Alat dan Bahan Bahan Bahan baku yang digunakan pada percobaan ini adalah : - Aluminium murni ingot - Mg ingot - Kawat tembaga - Silikon karbida merk ADS 100 mesh. - Gas argon Alat Peralatan yang digunakan selama proses persiapan dan pengujian adalah: - Tungku peleburan (burner) - Tungku stir casting - Crucible stir casting - Motor stir casting - Thermocouple - Timbangan digital besar - Timbangan digital kecil - Tabung gas Argon - Alat bantu lain Alat Uji Alat-alat pengujian yang digunakan pada penelitian ini adalah : - Alat uji kekerasan - Alat uji metalografi - Alat uji keausan

Proses laku panas Proses ini dilakukan untuk mengetahui perubahan struktur mikro dan sifat yang dilmiliki material setelah mengalami laku panas. Laku panas yang dilakukan terhadap sample uji tersebut adalah proses T6 untuk alumunium, dimana proses tersebut adalah dengan cara memanaskan komposit


7

mencapai temperatur sekitar 540°C selama 4 jam dan kemudian dicelup cepat (quench) pada air tawar dengan suhu sekitar 26°C. Selanjutnya dari hasil tersebut dilakukan proses artificial ageing pada temperatur 200O C selama 8 jam. Untuk lebih memperjelas proses perlakuan panas yang dilakukan pada komposit tersebut, maka dibuat sketsa proses yang seperti pada gambar di bawah.

Gambar 4. Skema proses laku panas sampel KML 4. Hasil dan Pembahasan Analisa Kimia Hasil-hasil pengujian kimia terhadap material antara lain, ingot alumunium murni, Al5Cu yang dibuat (matrik) SiC, dipaparkan pada Tabel 1 dan 2. Pengujian analisa kimia tersebut dilakukan di laboratorium pengujian analisa kimia Pusat Penelitian Metalurgi-LIPI dengan menggunakan alat spark OES (Optical Emision Spectroscope)-ARL.3460. Tabel 1. Komposisi Kimia Ingot Aluminium murni (% berat) Si 0,0524

Fe 0,1058

Cu 0,0003

Mn 0,0004

Mg 0,0011

Zn 0,1954

Ti 0,0042

Cr 0,0004

Ni 0,0022

Pb 0,0002

Sn 0,0016

V 0,0063

Cd 0,0022

Al 99.6275

Tabel 2. Komposisi Kimia Ingot Aluminium Tembaga (Al-Cu) Hasil Cor (% berat) TP 1. 2.

Si 0.1139 0,1130

Fe 0,1444 0,1487

Unsur, % berat Cu Mn 5,0247 0,0006 5,0546 0,0005

Mg 4,1273 4,1168


Zn 0,1676 0,1664

8

TP

Unsur, % berat Ni Pb 0,0055 0,0042 0,0054 0,0042

Ti Cr 1. 0,0026 0,0026 2. 0,0025 0,0025 *). Keterangan: TP=taping

Sn 0,0093 0,0089

Al 90,3973 90,3764

Berdasarkan hasil analisa kimia diketahui bahwa ingot Al5Cu yang digunakan sebagai matrik komposit mengandung 5 % Cu, 4% Mg dan unsur lain seperti Si, Fe, Zn dan lain-lain yang tidak lebih dari 1 %. Sehingga paduan ini memenuhi persyaratan untuk dapat dilakukan penigkatan pengerasan presipitasi dengan proses perlakuan panas T6. Paduan Al5Cu adalah termasuk paduan aluminium seri 2xxx, yang memiliki kemampuan untuk ditingkatkan sifatsifat mekanisnya dengan perlakuan panas seperti paduan seri 6xxx, 7xxx dan 8xxxx. Magnesium digunakan sebagai bahan tambahan untuk meningkatkan sifat pembasahan alumina agar dapat terbentuk interface yang baik antara alumina dengan matrik. Pengujian Kekerasan Pengujian kekerasan dilakukan pada komposit pada keadaan setelah pengecoran dan yang telah di perlakukan panas T6 dan artificial aging .Pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui ketahanan material terhadap penetrasi beban dari luar. Pengujian kekerasan menggunakan metode Rockwell B dengan menggunakan mesin penjejak Rockwell. 70

Kekerasan (HRB)

60 50 40 30 20 10 0

5%

10%

15% Kadar SiC

Series1 As Cast Heat Treatment

37.7

42.6

49.7

52

57.6

64.2

Gambar 5. Grafik uji kekerasan Rockwell B dari komposit Al5Cu/SiC(p) Dari Gambar 5 diatas dapat disimpulkan bahwa kekerasan dari material AlCu/SiC(p) mengalami peningkatan kekerasan seiring dengan penambahan kadar SiC. Pada penambahan 10% kadar SiC terjadi peningkatan dari 52 HRB menjadi 57,6 HRB atau meningkat 10,76%,


9

begitupun dengan penambahan 15% SiC yang memiliki kekerasan 64.2 HRB atau meningkat 23,5%. Selain dari penambahan partikel SiC, faktor lainnya adalah proses perlakuan panas T6 dan artificial aging menghasilkan endapan sekunder pada matriks yang meningkatkan kekerasan material itu sendiri. Endapan sekunder pada paduan komposit yang digunakan ialah CuAl2 dan Mg2Si karena unsur Mg dan Cu merupakan paduan mayor dari matriks.[7] Proses perlakuan panas yang dilakukan menggunakan durasi penuaan selama delapan jam dan suhu 200 °C, dimana suhu penuaan yang tinggi memungkinkan matriks mencapai kekerasan yang tinggi dalam waktu yang singkat.[8] Kenaikan kekerasan pada material komposit b erpenguat karbida silikon yang telah diproses aging, menjadikan material tersebut lebih keras karena terjadinya presipitasi pada matrik tersebut. Pada penelitian Ali Mazahery, dkk [9] peningkatan nilai kekerasan pada Komposit AlSiC(p) disebabkan karena SiC bertindak menghambat pergerakan dislokasi. Hal ini sejalan dengan mekanisme dislokasi Orowan. Peningkatan nilai kekerasan juga dapat dikaitkan dengan pengurangan ukuran butir yang semakin halus. Selain itu, kekerasan meningkat seiring dengan penambahan partikel SiC. Secara fisik, partikel SiC lebih keras dari Alluminium Alloy. Pada penelitian A.R.I. Khedera, dkk[10] juga mengungkapkan hal yang sama bahwa peningkatan nilai kekerasan terjadi seiring dengan penambahan kadar penguat. Hal ini terjadi akibat penghambatan pergerakan dislokasi dan penghalusan butir. Pengujian Laju Aus Pengujian laju aus dilakukan dengan menggunakan mesin Ogoshi dan dilakukan pada material setelah pengecoran dan yang telah di perlakukan panas T6 dan artificial aging. Pengujian ini menggunakan konsep piringan yang berputar dan bergesekan dengan material. Pengulangan beban karena putaran akan menghasilkan jejak pada material. Lebar dari jejak yang dibaca menunjukan laju aus dari material, semakin lebar jejaknya maka semakin besar laju aus material tersebut.


10

Gambar 6. Diagram Batang uji keausan pada komposit Al5Cu/SiC(p) Dari [Gambar 6], didapatkan dapat disimpukan bahwa penambahan SiC sebagai penguat pada aluminium meningkatkan ketahanan aus komposit. Dari pengujian aus ini menguatkan data pengujian kekerasan material. Hasil dari penelitian ini telah sesuai literatur. Hasil ini juga konsisten seperti pada penelitian sebelumnya oleh peneliti yang juga meneliti komposit Al5Cu/SiC. Hal ini terjadi karena pada material tersebut terjadi presipitasi pada matrik, yaitu endapan CuAl2

yang mengakibatkan terjadinya peningkatan harga

kekerasan, dimana hal tersebut ditandai dengan kecilnya nilai laju keausan yang dicapai. Pengujian Densitas dan Porositas Hasil pengujian porositas yang menggunakan hukum Archimedes dengan mengukur berat dalam air dan berat kering kemudian diformulasikan menjadi persen porositas dengan

Densitas

hasil seperti yang ditampilkan pada [Gambar 7]. 3.1 3 2.9 2.8 2.7 2.6 2.5 2.4 2.3

5%

10%

15%

Teoritis

3

3.02

3.03

as cast

2.87

2.735

2.6

Heat Treatment

2.851

2.66

2.56

Gambar 7. Diagram batang densitas percobaan pada komposit Al5Cu/SiC


11

% Porositas

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

5%

10%

15% Kadar SiC

Series1 As Cast

4.51

10.42

16.54

Heat Treatment

5.23

13.53

18.36

Gambar 8.Diagram batang uji porositas pada komposit Al5Cu/SiC Pada produk komposit hasil pengecoran, didapatkan bahwa porositas komposit meningkat secara signifikan dengan penambahan penguat SiC kedalam matriks aluminium yang dapat dilihat pada Gambar 8. Porositas meningkat pada penambahan SiC 5%, 10%, dan 15% yaitu 7,28%, 11,68%, dan 13,73%. Begitu pula pada densitas terlihat peningkatan dengan penambahan kadar SiC yang ditambahkan pada aluminium seperti terilhat pada [Gambat 7]. Peningkatan porositas disebabkan karena terperangkapnya gas saat proses pengecoran aduk dan peningkatan persen penguat yang dimasukkan kedalam

matriks dan partikel

penguat dalam suatu lelehan logam pada fabrikasi komposit cenderung untuk membentuk klaster[26]kecenderungan membentuk klaster yang kemudian menghasilkan porositas seperti impregnation porosity dan Interface porosity yang akan meningkatkan nilai porositas dari material itu sendiri. Peningkatan porositas pada komposit Al-SiC terjadi karena dengan bertambahnya persen penguat yang ditambahkan maka fluiditas dari cairan aluminium juga akan semakin rendah. Fluiditas yang rendah pada saat pengecoran akan mempengaruhi terbentuknya porositas saat pencetakan. [11] Pada penelitian Ali Mazahery, dkk peningkatan Kadar SiC meningkatkan jumlah micro porosity pada interface area.


12

Pengamatan Struktur Mikro Pengamatan struktur mikro bertujuan untuk melihat persebaran dari penguat dan mengobservasi keberadaan penguat karbida silikon pada matriks aluminium serta melihat cacat porositas yang terbentuk dari pembuatan komposit AlCu/SiC dengan variasi fraksi volume penguat. Pengujian struktur mikro dilakukan pada perbesaran 100x. a

b

c

Gambar 9. Foto Metalografi mikro komposit Al5CuMg/SiC sampel hasil cor, as-cast perbesaran 100x; (a) 5% SiC, (b) 10% SiC, (c) 15% SiC.

a

b


13

c

Gambar 10. Foto mikro komposit Al5CuMg/SiC perlakukan panas T6 dan artificial aging 200 0C selama 8 jam perbesaran 100x; (a) 5% SiC, (b) 10% SiC, (c) 15% SiC. Peningkatan kekerasan terjadi ketika penuaan dimana unsur unsur seperti Cu dan Mg membentuk presipitat sekunder dan presipitat tersebut mengahalngi dislokasi sehingga kekuatan mekanis menjadi meningkat. Presipitat sekunder tidak dapat diobservasi melalui pengamatan foto mikro. Sementara itu dari pengamatan struktrur mikro, dapat dilihat pada Gambar 9, terdapat SiC yang merupakan penguat dari komposit Al5Cu/SiC. SiC terlihat tidak terikat dengan baik karena pembasahan antara aluminium dan SiC yang kurang baik. Persebaran yang kurang baik dapat terjadi karena parameter pengadukan yang kurang tepat. Selain itu, Pada komposit Al5Cu/SiC(p) dengan Vf 5%, 10% maupun Vf 15% SiC memperlihatkan

adanya

pengelompokkan partikel penguat di sekitar batas butir dan juga pada daerah matrik. Pada sebagian

fasa

matrik

terlihat

adanya

bintik-bintik

yang

merupakan

fasa

sekunder alumunium dan juga adanya partikel SiC yang terjebak pada matrik, memperlihatkan sebaran yang tidak merata. Pada hasil pengujian metalografi yang telah dilakukan terhadap semua sampel percobaan dapat diketahui seperti yang tertera pada [Gambar 9] sampai [Gambar 10] berikut, dimana akan dibahas sebagai penunjang hasil pengujian yang lainnya. Sebelum proses heat treatment dilakukan, pada hasil pengecoran (as cast) pada [Gambar 9] terlihat bahwa fasanya berbentuk dendrit yang merupakan ciri dari hasil pengecoran. Hasil dari proses pengecoran [Gambar 9.a], terlihat bahwa bentuk dari matriks tersebut merupakan fasa dendrit yang terbentuk karena kecepatan pada

proses

pembekuan.

Hal

ini

pendinginan

yang

tinggi

pun berpengaruh terhadap kekerasannya dimana

kekerasan komposit hasil cor adalah 37,7 HRB sedangkan kekerasan setelah proses heat


14

treatment adalah 52 HRB, mengalami kenaikkan 38 % pada matrik hasil heat treatment yang ditambahkan 5% partikel penguat SiC. Pada penambahan 15 % SiC , terlihat bahwa matrik hasil pengecoran tersebut berbentuk dendrit dengan pengumpulan SiC yang berada di batas butir. Sebaran partikel penguatnya diantara batas butir, tetapi ada juga yang berada di dalam butir

Hasil dari produk

pengecoran

yang

kemudian

di heat treatment yang

ditunjukkan oleh [Gambar 10.] terlihat pada gambar bahwa bentuk butir semakin halus. Pada [Gambar 10] a dan b. terlihat adanya partikel SiC didaerah batas butir yang sebagian mengelompok. Dari

perbandingan

kandungan

yang

ada

pada 15 % fraksi

volume SiC tersebut memperlihatkan bahwa kandungan penguat jumlahnya lebih banyak. Dengan adanya penambahan penguat maka akan meningkatkan/menaikkan harga kekerasan komposit dan menurunkan nilai laju keausannya, karena partikel SiC mempunyai kekerasan yang tinggi. Hal tersebut terbukti dari nilai kekerasan yang dicapai oleh penambahan partikel penguat baik 5%,10% maupun 15%. Pada [Gambar 10] yang merupakan hasil metalografi untuk keadaan matrik hasil proses HT adanya penguat, memperlihatkan endapan CuAl2 yang timbul akibat dari proses aging pada suhu 200 OC sesudah proses

solution heat treatment pada temperatur 540OC

kemudian di quench pada air pada temperatur kamar. Dengan semakin banyaknya presipitat yang terjadi, maka nilai kekerasanpun meningkat dan nilai dari laju keausanpun akan menurun, hal ini dapat terlihat dari hasil pengujian kekerasan dan keausan yang dilakukan. Terlihat pada [Gambar 10.c.] yang

menunjukkan

bahwa

matrik

tersebut

mempunyai kekerasan yang tinggi dan tingkat laju keausan yang rendah karena terlihat pada hasil metalografi tersebut bahwa presipitasi yang terjadi lebih banyak dari pada komdisi lainnya. Kondisi ini dicapai oleh matriks yang memiliki penguat 15% Vf SiC dan mengalami proses laku panas, yaitu proses solution heat treatment 540 OC selama 4 jam, yang selanjutnya di quench pada media air kemudian di aging pada temperatur 200OC dengan

rentang

waktu selama 8 jam. Jadi pada kondisi ini nilai kekerasannya tinggi

mencapai 64.2 HRB, yaitu sampel dengan penambahan 15% Vf SiC. Pada penelitian Anshul Badkul, dkk[11] pembentukan fasa presipitat CuAl dan CuAl2 terjadi saat kinetika aging yang pertama. Komposit Al 2024-SiC dengan dan tanpa penambahan strontium mengalami puncak aging pada waktu yang bersamaan perbedaannya pada perilaku aging pada material tersebut. Komposit Al2024-SiC dengan penambahan


15

strontium mengalami penurunan kekerasan dibawah puncak kekerasan aging yang pertama jika dibandingkan dengan komposit Al2024-SiC tanpa Strontium. Pada penelitian D.P. Mondal, dkk[12] menunjukkan bahwa setelah proses heat treatment AA2014 Al-SiC , fasa eutektik pada batas butir terlarut dan menjadi fasa CuAl2 yang lebih halus. Presipitat yang terletak di dalam butir tidak terlarut. Tetapi pada pembesaran lebih tinggi tampak jelas presipitat dalam butir berukuran lebih halus.

5. Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian pembuatan dan karakterisasi komposit matrik logam Al5Cu dengan material penguat SiC, dan pembahasan pada bab sebelumnya, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Penambahan penguat SiC memberikan peningkatan pada sifat kekerasan komposit matriks logam (KML) Al5Cu/SiC(p) . Hal ini terjadi pada setiap penambahan komposisi SiC, 5%, 10%, dan 15% penguat. 2. Komposisi penguat SiC yang paling maksimal berdasarkan hasil percobaan, terdapat pada komposit dengan komposisi 15% penguat. Hal ini dilihat dari nilai hasil uji kekerasan yang dilakukan. 3. Pada pengujian aus, didapatkan nilai yang semakin baik seiring dengan peningkatan kadar penguat pada komposit Al5Cu/SiC(p), ketahanan aus maksimum terdapat pada komposisi 15% penguat SiC. Hal ini dilihat dari penurunan laju keausan yang dihasilkan. Penambahan kadar penguat SiC kedalam matriks Al5Cu menyebabkan peningkatan porositas yang terdapat pada material komposit.


16

6. Daftar Pustaka 1. Zulfia, Anne, Ratna Juwita, Ari Uliana, I Nyoman Jujur dan Jarot Raharjo.Proses Penuaan (Aging) pada Paduan Aluminium AA 333 Hasil Proses Sand Casting. Depok : Jurnal Teknik Mesin Vol. 12, No. 1, April 2010, 13–20. 2. Afandi, Yusuf.Fabrication of Metal Matrix Composite Alloy Al-4,5%Cu-4%Mg/SiC(p)by SemiSolid Forming, The 12th International Conference on Quality in Research (QiR), Fac. Engineering Universitas Indonesia,2011,17-40. 3. Guan Li-na, Geng Lin, Zhang Hong-wei, Huang Lu-jun, Effects of stirring parameters on microstructure and tensile properties of (ABOw+SiCp)/6061Al composites fabricated by semi-solid stirring technique, School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China,2011,274-279 4. Pulkit Bajaj, Mechanical Behaviour of Aluminium Based metal matrix composites reinforced with SiC and Alumina, Thesis in production and industrial engineering, Department of mechanical engineering, Thapar University, Patiala – 147004, India.1-82. 5. Sarina Bao, Anne Kvithyld, Thorvald Abel Engh, Merete Tangstad, Wettability Of Aluminium With Sic And Graphite In Aluminium Filtration, TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), 2011,775-782. 6. A.J. Hartomo,Komposit Metal.Yogyakarta : Andi Offset,1992,11-30. 23. A. Chennakesava Reddy, Essa Zitoun, Matrix Al-alloys for silicon carbide particle reinforced metal matrix composites, Indian Journal of Science and Technology Vol. 3 No. 12,2010,1184-1187. 7. A.A. Cerit, M.B. Karamiş, F. Nair, K. Yildizli, Effect of Reinforcement Particle Size and Volume Fraction on Wear Behaviour of Metal Matrix Composites, Tribology in industry, Volume 30, No. 3&4, 2008,31-36. 8. Ali Mazahery, Mohsen Ostad Shabani, Characterization of cast A356 alloy reinforced with nano SiC composites,Science Direct Nonferrous Met. Soc. China 22(2012) 275−280


17

9. A.R.I. Khedera,G.S. Marahleh, D.M.K. Al-Jameaa, Strengthening of Aluminum by SiC, Al2O3 and MgO, Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering,Volume 5, Number 6,2011,533-541. 10. P. Poddar, S. Mukherjee, K.L Sahoo, The microstructure and mechanical properties of SiC reinforced Magnesium based composites by rheocasting process. Journal of Materials engineering and performances. Department of Metallurgical and materials engineering, Kolkata 700032, India (2008) 849-855. 11. Anshul Badkul, Nidhi Jha, DP Mondal, Age Hardening Behaviour of 2014 Al Alloy-SiC composites : Effect of porosity and strontium addition, Indian Journal of Engineering and Materials Sciences, Vol 18, 2011,79-85. 12. D.P. Mondal, S. Das, K.S. Suresh, N. Ramakrishnan,Compressive deformation behaviour of coarse SiC particle reinforced composite: Effect of age-hardening and SiC content, Materials Science and Engineering A 460–461 (2007) 550–560.


SiC(p) DENGAN METODE STIR CASTING DAN KARAKTERISASINYA

Recommend Documents