file kabel

UNIVERSITAS INDONESIA

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BATANG KAWAT

KONDUKTOR ALUMINIUM KOMPOSIT NANO AL-SiC/np

MELALUI PROSES METALURGI SERBUK DAN EKSTRUSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Doktor

KOSWARA

NPM 0606037380

PROGRAM DOKTORAL BIDANG ILMU MATERIAL

FAKULTAS MATEMATIK DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK 2011

Pembuatan dan karakterisasi..., Koswara, FMIPA UI, 2011.

ii

Tanggal : : 12 Januari 2012

Universitas Indonesia Pembuatan dan karakterisasi..., Koswara, FMIPA UI, 2011.

iii

Ditetapkan di : Jakarta

Tanggal : 12 Januari 2012

Universitas Indonesia Pembuatan dan karakterisasi..., Koswara, FMIPA UI, 2011.

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis

dapat menyelesaikan disertasi ini. Penulisan disertasi ini dilakukan dalam rangka

memenuhi syarat mendapatkan gelar Doktor pada Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Departemen Fisika, Jurusan Ilmu Material, Universitas

Indonesia Jakarta. Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari

berbagai pihak, tidak mungkin disertasi ini bisa diselesaikan dengan baik. Untuk

itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya

kepada:

1. Dr. Bambang Soegijono, selaku Promotor dan Ketua Program Studi Ilmu

Material yang telah banyak meluangkan waktu dan tenaga untuk membantu

dan membimbing dalam penulisan disertasi ini.

2. Dr. Ir, Dedi Priadi DEA, selaku Ko-Promotor yang telah banyak memberikan

bimbingan dalam penulisan disertasi ini.

3. Istri, Dra Kurniatin, Psi, dan anak, Yumna Sabila, yang selalu memberikan

semangat dan motivasi untuk menyelesaikan pendidikan ini.

4. Seluruh Staf dan Karyawan di Program Pasca Sarjana Ilmu Material,

Departemen Fsika, Fakultas Matemtika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Indonesia serta semua pihak yang telah banyak membantu yang

tidak dapat disebutkan satu per satu.

5. Seluruh Staf dan Karyawan PT Krakatau Prima Dharma Sentana, khususnya,

Ayi Suhendar, Aliman dan Edi Mashabi yang banyak membantu menyiapkan

peralatan

Akhir kata, penulis berharap semoga Allah SWT membalas segala kebaikan

semua pihak yang telah membantu. Semoga tulisan ini bermanfaat bagi

pengembangan Ilmu Pengetahuan dan kesejahteraan masyarakat.

Jakarta, 2012

Penulis

Koswara NPM 0606037380

Universitas Indonesia Pembuatan dan karakterisasi..., Koswara, FMIPA UI, 2011.

v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di

bawah ini:

Nama : Koswara

NPM : 0606037380

Program Studi : Ilmu Material

Departemen : Fsika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Jenis karya : Disertasi

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif atas karya ilmiah saya

yang berjudul:

Pembuatan dan Karakterisasi Batang Kawat Konduktor Aluminium

Komposit Nano Al-SiC/np Melalui Proses Metalurgi Serbuk Dan Ekstrusi

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti

Noneksklusif ini, Universitas Indonesia berhak menyimpan, mengalih media/

formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat,

mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai

penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.

Demikian Pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Jakarta

Tanggal : 12 01- 2012

Yang menyatakan :

Koswara

Universitas Indonesia Pembuatan dan karakterisasi..., Koswara, FMIPA UI, 2011.

vi

ABSTRAK

Nama : Koswara Program studi : Ilmu Material Judul : Pembuatan dan Karakterisasi Batang Kawat Konduktor

Aluminium Komposit Nano Al-SiC/np Melalui Proses Metalurgi Serbuk dan Ekstrusi

Batang kawat konduktor komposit nano dengan matrix Aluminium dan penguat partikel nano SiC telah dibuat dengan teknik metalurgi serbuk dan ekstrusi. Bahan baku yang digunakan berupa serbuk aluminium dan serbuk nanopartikel SiC berukuran 50 nm sebanyak 0%, 1%, 5% dan 10% SiC dicampur dengan menggunakan ball mill. Bahanbaku aluminium serbuk dibuat melalui proses milling dan partikel nano SiC dilapisi dengan Mg yang dilanjutkan dengan proses oksidasi sehingga permukaan partikel nano ditutupi oleh MgO. Proses kompaksi menggunakan mesin press satu arah dengan tekanan sebesar 10.000 kg menghasilkan tablet berdiameter 22 mm dan tebal 4 mm. Proses sinter dilakukan pada temperatur 5700C pada tekanan oksigen parsial sangat rendah selama 72 jam. Sampel hasil proses sinter dimasukkan ke dalam kontainer aluminium sehingga diperoleh bilet berdiameter 24 mm dan panjang 30 mm. Dengan proses ekstrusi pada temperatur 6000C dihasilkan kawat berdiameter 7 mm. Berdasarkan pengujian dengan difraksi sinar x diketahui adanya fasa Al dan SiC dan terbentuknya fasa Al2MgO4. Melalui pengamatan dengan SEM, ditunjukkan telah terjadinya penggabungan partikel aluminium sebagai hasil proses sinter dan ekstrusi serta menunjukkan posisi nanopartikel SiC. Dari hasil pengujian kekerasan dengan menggunakan uji kekerasan mikro Vickers terhadap batang kawat Al-SiC/np diketahui bahwa nilai kekerasan pada Al-SiC/np naik seiring dengan naiknya kandungan SiC/np. Batang kawat AlSiC/np juga memiliki ketahanan terhadap temperatur yang cukup baik. Nilai kekerasan tetap stabil setelah pemanasan sampai 3000C selama 2 jam. SiC/np menurunkan konduktivitas kawat sehingga pemakaiannya dibatasi sampai hanya maksimum 1%.

Universitas Indonesia Pembuatan dan karakterisasi..., Koswara, FMIPA UI, 2011.

vii

ABSTRACT

Name : Koswara Program : Material Science Judul : Manufacture and Characterization of SiC/np Reinforced

Aluminum Metal Matrix Nanocomposite Wirerod Conductor Processed by Powder Metallurgy and Extrusion Method

SiC/np reinforced aluminum conductor metal matrix nanocomposite wirerod has been produced by powder metallurgy process and extrusion method. The aluminum powder and each of 0%, 1%, 5% and 10% by weight of the 50 nm SiC nanoparticle were mixed in a ball milling unit. The aluminum powder manufactured by milling method and SiC nanoparticles covered by magnesium by electroless method, continued by oxidizing the Mg to obtain MgO cover in SiC nanoparticles. The 22 mm diameter and 4 mm thickness green bodies were obtained after the mixed particles were pressed in a mold with a unidirectional 10,000 kg compacting force. The green bodies were then sintered in a very low oxygen partial pressure at 5700C in 72 hours. The sintered samples were then canned in aluminum containers to obtain 24 mm diameter and 30 mm long billets. The billets were extruded in 6000C to obtain 7 mm diameter wires. X-ray diffraction examinations show Al and SiC phases and formation of Al2MgO4. The SEMs examination show coalescent of aluminum particles as results of sintering and extrusion processes. SEMs also show position of SiC/np in the matrix. Hardness tests using microvickers of the wire show increasing hardness value of MMNC SiC/np. Hardness value of the wire is stable after heating to 3000C in 2 hours. SiC/np influences conductivity of the wire and application of SiC/np limited to maximum 1%.

Universitas Indonesia Pembuatan dan karakterisasi..., Koswara, FMIPA UI, 2011.

viii

Abstrak vi

DAFTAR ISI viii

Daftar Gambar x

Daftar Tabel xii

BAB 1. PENDAHULUAN 1

1.1 Latar belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 2

1.3 Tujuan penelitian 4

1.4 Manfaat Penelitian 5

1.5 Hipotesa 5

1.6 Batasan penelitian 6

1.7 Tata cara penulisan 7

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 8

2.1 Perkembangan Komposit Nano 8

2.2 Hubungan antara Partkel Nano dengan Matrix Aluminium 16

2.3 Proses pembuatan Logam Komposit Nano 18

2.4 Material untuk Logam Komposit Nano 25

2.5 Mekanisme Penguatan pada Logam Komposit Nano 27

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN 30

3.1 Urutan Proses 30

3.2 Penyediaan bahan baku 30

3.2.1 Serbuk aluminium 30

3.2.2 Partike Nano SiC 32

3.2.3 Proses pelapisan SiC/np dengan Mg 33

3.3 Pembuatan Batang Kawat Aluminium Komposit Nano 34

3.3.1 Proses pencampuran 34

3.3.2 Proses evaporasi 35

3.3.3 Proses kompaksi 35

3.3.4 Proses sinter 36

3.3.5 Proses ekstrusi 38

BAB 4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 40

4.1 Pembuatan Komposit Nano Al-SiC/np 40

Universitas Indonesia Pembuatan dan karakterisasi..., Koswara, FMIPA UI, 2011.

ix

4.2 Pembuatan Batang Kawat Aluminium Komposit Nano Al-

SiC/np 43

4.2.1 Pembuatan serbuk aluminium 44

4.2.2 Penyiapan serbuk SiC/np 46

4.2.3 Proses pencampuran serbuk aluminium dengan SiC/np 47

4.2.4 Proses kompaksi dan sinter 48

4.2.5 Proses ekstrusi 49

4.3 Karakterisasi Batang Kawat Komposit Nano Al-SiC/np 50

4.3.1 Hasil pengamatan unsur dan fasa 51

4.3.2 Hasil pengamatan metalografi 52

4.3.3 Hasil pengujian kekerasan 54

4.3.4 Pengaruh temperatur terhadap nilai kekerasan 55

4.3.5 Pengaruh jumlah SiC/np terhadap konduktivitas 56

BAB 5 KESIMPULAN 60

DAFTAR REFERENSI 62

Lampiran 1 Perkembangan morfologi aluminium serbuk berdasarkan waktu

ball