BAHAN KONSTRUKSI TEKNIK KIMIA

Tujuan Mengenalkan konsep dasar bahan konstruksi

Anda akan belajar tentang • struktur bahan

• Bagaimana struktur mengatur sifat• Bagaimana pemrosesan dapat mengubah strukturManfaat• memilih/menggunakan bahan secara tepat• dapat memikirkan bahan konstruksi baru

a

BUKU TEXT:• Materials Science and Engineering: An Introduction

W.D. Callister, Jr., 6th edition, John Wiley and Sons, Inc. (2003Brian S Mitchell, Material Engineering and Science for Chemical and Material Engineers

COURSE MATERIAL

Quiz dan Tugas 40%Mid 25%UAS 35%

g

PENILAIAN

Minggu123456

789

10

TopikPendahuluan; Ikatan Atom

Struktur kristal ; Ketidak sempurnaanDifusi; sifat Mekanik

Mekanisme Penguatan; KerusakanDiagram Fasa

Kinetika & Transformasi Fasapemrosesan & penerapan logam

Struk., Sifat., Pemrosesan KeramikStruk., Sifat., Polimer; KompositKorosi; Sifat listrik. & Th\ermal.

Isu Lingk.& Ekonm.; Pemilihan bahan

Bab1,23*,45,6*

7*,8*

9*

10*

1112,13*

15,1617*,18*,19*

20,2122*

Lectures: will highlight important portions of each chapter.

i*One or more sections of this chapter are on the CD-ROM.

READING SCHEDULE

Bahan : Struktur yang direkayasa...bukan apa adanya!

struktur...mempunyai ukuran / dimensi...

Struktur Dimension (m)Ikatan atomAtom

kristal (atom yang tersusun)Partikel fasa kedua

< 10-10 10-10

10-8-10-110-8-10-4

-1

BAB 1: BAHAN KONSTRUKSI TEKNIK KIMIA

contoh: kekerasan vs struktur baja • sifat tergantung pada struktur

Data obtained from Figs. 10.21(a)and 10.23 with 4wt%C composition,and from Fig. 11.13 and associateddiscussion, Callister 6e.Micrographs adapted from (a) Fig.10.10; (b) Fig. 9.27;(c) Fig. 10.24;and (d) Fig. 10.12, Callister 6e.

contoh: struktur vs laju pendinginan baja • pemrosesan dapat mengubah struktur

2

struktur, pemrosesan, & sifat

Cooling Rate (C/s)100200300400500600

0.01 0.1 1 10 100 1000

(a)

30m

(b)

30m

(d)

30m(c)

4m

Keke

rasa

n (B

HN)

1. Pilih Penerapan Tentukan sifat yang diinginkan

2. sifat Identifikasi kandidat Material/Bahan

3. Material Identifikasi pemrosesan yang diperlukanpemrosesan: merngubah struktur dan bentuk keseluruhancnth: casting (penuangan), sintering, vapor deposition, doping, forming (pembentukan), joining, annealing.

sifat: mekanik, listrik, termal,magnetik, optik,

Material: struktur, komposisi.

3

Proses Pemilihan Material/Bahan

T (°C)-200 -100 0

Cu + 3.32 at%Ni

Cu + 2.16 at%Ni

deformed Cu + 1.12 at%Ni

123456

Resis

tivity

,

(10-

8 Oh

m-m

)

0

Cu + 1.12 at%Ni

“Pure” Cu

• Tahannan listrik Tembaga (Copper):

• Penambahan atom “impuritas” pada Cu meningkatkan resistivity.• Deforming (pengubahan bentuk) Cu meningkatkan resistivity.

4

Adapted from Fig. 18.8, Callister 6e.(Fig. 18.8 adapted from: J.O. Linde,Ann Physik 5, 219 (1932); andC.A. Wert and R.M. Thomson,Physics of Solids, 2nd edition,McGraw-Hill Company, New York,1970.)

SIFAT LISTRIK

• Ubin Space Shuttle : -- Insulasi Silica fiberKonduksi panas yang rendah

• Konduktivitas Termal: Tembaga --menurun jika anda menambahkan seng (Zn) you add zinc!

Composition (wt%Zinc)Ther

mal

Con

duct

ivity

(W

/m-K

)

400

300200

10000 10 20 30 40

5

Fig. 19.0, Callister 6e.(Courtesy of LockheedMissiles and SpaceCompany, Inc.)

100m

Adapted fromFig. 19.4W, Callister 6e. (Courtesy of Lockheed Aerospace Ceramics Systems, Sunnyvale, CA)(Note: "W" denotes fig. is on CD-ROM.)

Adapted from Fig. 19.4, Callister 6e.(Fig. 19.4 is adapted from Metals Handbook: sifat and Selection: Nonferrous alloys and Pure Metals, Vol. 2, 9th ed., H. Baker, (Managing Editor), American Society for Metals, 1979, p. 315.)

THERMAL

• Permeabilitas Magnet vs. Komposisi : Penambahan 3 % atom Si membuat Fe menjadi medium perekaman yang lebih baik!

Magnetic FieldMag

netiz

atio

n

Fe+3%SiFe

Adapted from C.R. Barrett, W.D. Nix, andA.S. Tetelman, The Principles ofEngineering Materials, Fig. 1-7(a), p. 9,1973.Electronically reproducedby permission of Pearson Education, Inc.,Upper Saddle River, New Jersey.

6

Fig. 20.18, Callister 6e.(Fig. 20.18 is from J.U. Lemke, MRS Bulletin,Vol. XV, No. 3, p. 31, 1990.)

• Penyimpanan magnetik: --medium Perekaman is dimagnetkan dengan recording head.

SIFAT MAGNET

• Transmittance: --Aluminum oxide bisa bersifat transparent, translucent, atau opaque tergantung pada struktur material.

7

Adapted from Fig. 1.2,Callister 6e.(Specimen preparation,P.A. Lessing; photo by J. Telford.)

single crystalpolycrystal:low porosity

polycrystal:high porosity

SIFAT OPTIK

• Stress & Saltwater... --causes cracks!

• Heat treatment (perlakuan panas): melambatkan kecepatan crack!

4m--material: 7150-T651 Al "alloy" (Zn,Cu,Mg,Zr)

Adapted from Fig. 11.20(b), R.W. Hertzberg, "Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials" (4th ed.), p. 505, John Wiley and Sons, 1996. (Original source: Markus O. Speidel, Brown Boveri Co.)

8

Adapted from Fig. 17.0, Callister 6e.(Fig. 17.0 is from Marine Corrosion, Causes, and Prevention, John Wiley and Sons, Inc., 1975.)

Adapted from Fig. 11.24,Callister 6e. (Fig. 11.24 provided courtesy of G.H.Narayanan and A.G. Miller, Boeing CommercialAirplane Company.)

“held at 160C for 1hr before testing”

increasing loadcrac

k sp

eed

(m/s

)

“as-is”

10-10

10-8

Alloy 7178 tested in saturated aqueous NaCl solution at 23C

KERUSAKAN

• Gunakan bahan yang tepat untuk penerapan.

• Pahami hubungan antara sifat, struktur, dan pemrosesan.

9

RANGKUMAN