intermetalik fasa.pptx

Slide 1

PEMBENTUKAN FASA INTERMETALIK AL-Si-Fe DAN PENGARUHNYA TERHADAP FLUIDITAS PADUAN ALUMINIUM SILIKON IS PRIMA NANDA8405000045

PENDAHULUANDASAR TEORIMETODOLOGIHASIL PENELITIANKESIMPULAN

Latar Belakang

Ingot

ScrapPengotor: FeFasa IntermetalikFluiditas Viscositas PorositasSifat mekanis

BERBAGAI METODE UJI FLUIDITAS154

23

1. Metode Spiral2. Metode Double Spiral3. Metode Spiral Kotak4. Cross Section Channel5. Metode VakumKETERANGAN

ATAR BELAKANGLPertumbuhan industri otomotif di Indonesia cukup tinggi Angka penjualan 2005: - sepeda motor mendekati 5 juta unit - mobil mencapai 500 ribu unitPerusahaan komponen terpacu untuk meningkatkan kinerjanya dengan menghasilkan produk berkualitas tinggiProses yang umum digunakan adalah metode Gravity Casting dan Die Casting

Fluiditas adalah kemampuan logam cair untuk mengisi rongga-rongga cetakan pada proses pengecoran logamFluiditas yang buruk dapat menyebabkan cold shut dan misrunFaktor-faktor yang mempengaruhi nilai fluiditas:Temperatur (derajat superheat)Komposisi InklusiViskositasTegangan permukaan logam cairTEORI FLUIDITAS

Fluiditas Alloy Al/SiFluidity Test of Aluminum Alloys Based on Vacuum MethodTran Duc Huy/2005

Some Basic Research for Thin-Wall Casting Technology Niyama Eisuke Effect of Trace Elements on the Fluidity of Eutectic Al-Si Alloy Using the Vacuum Suction TechniqueS. Venkateswaran

Simulation of Fluidity pada Alloy Al-SiM. DI Sabatino/2005

Experimental Evaluation of Fluidity of Die- Cast Aluminum AlloysNinh Duy Cuong /2005

Fluidity of 319 and A356: An Experimental Design ApproachM. Tiryakioglu

Fluidity of Aluminum A356 in the Lost Foam Casting ProcessM.A. Tschopp Jr./ 2002

The Effect of Grain Refining and Oxide Inclusion on the Fluidity of Al-4,5CU-0,6Mn and A356 AlloyYoung-Dong Kwon /2003

The Effect of Scandium on Fluidity of Aluminum-Silikon Alloys Castings Wattanachai Prukkanon /2005The Influence of Oxide Inclusions on the Fluidity of Al-7wt.%Si AlloyM. Di. Sabatino / 2003

Effect of Titanium and Strontium Addition on The Fluidity of A319 and A356 Aluminum Alloys Sanchez S /2006

Penambahan FeThe Role of Natrium and Strontium-Based Modifier for Reducing Casting Defects in Aluminum Automotive Component Bambang Suharno /2006Road Map PENELITIANIron-Rich Intermetallic Phases and Their Role in Casting Defect Formation in Hypoeutectic Al-Si Alloys L Lu and A K Dahle, /2005Nucleation of Fe-intermetallic Phases in the Al-Si-Fe Alloys W. Khalifa,F.H /2005 The Role of Oxides in the Formation of Primary Iron Intermetallics in an Al-11.6Si-0.37Mg Alloy ] D.N. Miller / 2006 Effects of intensive forced melt convection on the mechanical properties of Fe-containing Al-Si based alloys Brunel UK /2007 Pengaruh Penambahan Fe pada Alloy Al-Si Terhadap Fluiditas Pengaruh FeAlloy Al/SiThe ArtThe ArtOfState OfState

Perancangan dan Pembuatan Alat UjiPengujian Validasi Alat Uji FluiditasPembuatan Master Alloy Master Alloy + FeTAHAPAN PENELITIANMETODOLOGI PENELITIAN1234

123DISAIN, GAMBAR TEKNIK, DAN RANCANG BANGUN ALAT UJI FLUIDITAS VAKUM

4

Pengujian fluiditas dengan variasi tekanan dan jenis pipaPengujian fluiditas dengan paduan komersial ADC 12 material ADC 12 + Sr (0.015%,0.03%,0.045%,0,06%)material ADC 12 + AlTiB (0.05%,0.1%,0.15%,0.2%)material ADC 12 + Cu (2%,2.5%,3%,3.5%,4%)material ADC 12 + Zn (0.92%,0.99%,1.04%,1.18%)variasi waktu degassing (0,1,2,4, menit )

ALIDASI ALAT UJI FLUIDITAS VAKUMV

PEMBUATAN MASTER ALLOY Al-Si

123

41. Charging Al ex.INALUM Ke Tungku Minyak Kapasitas 250 kg2. Penambahan Silikon Metal (19,5 kg untuk Al-7%Si dan Di + kan lagi 9 kg untuk Al-11%Si)3. Pengecekan Temperatur4. Ingot Master Alloy

Kristral Si bentuk jarum

Foto SEM paduan Master Alloy Al-7%Si dan Al-11%SiMatrik Al /terang

ENELITIAN UJI FLUIDITAS MASTER ALLOY + FeP Paduan Fe-20wt%Al

PENGUJIAN VARIASI PIPA1. PIPA TEMBAGA2. PIPA SS3. PIPA BESIT=660,680,700,720CTekanan=8 inHg12Variasi Tekanan 6,8,10 inHgPIPA TEMBAGA (JIS H3300)D-luar 6 mm & Tebal 0,5 mmASIL UJI VALIDASI ALAT DGN VARIASI JENIS PIPA & TEKANANHCuCatatan : Konduktifitas Panas SS=14 W/mK, Baja=45W/mK,Tembaga=401 W/mK

ASIL PENGUJIAN VALIDASI ALAT PADA ADC12

1.ADC12+Sr2.ADC12+AlTiB3.ADC12+Cu4.ADC12+Zn1243H

PENGARUH TEMPERATUR TUANG TERHADAP FLUIDITAS

MASTER ALLOYAL-7%wtSi + Fe

Kadar Fe vs Nilai FluiditasTemperatur Tuang vs Nilai FluiditasAlSiFeCuMgCrTiSnPbCaP92.7547.03010.13140.05010.00110.00150.00980.00860.01230.00120.0002Master AlloyParameterTemperatur tuang : 660oC, 680oC, 700oC dan 720oCKadar besi : 0.5%, 1.0%, 1.4%, dan 1.8%

PENGARUH PENAMBAHAN BESI TERHADAP FRAKSI INTERMETALIK%Fe0,51,01,41,8f (%)2,945,567,58,75

Fasa intermetalik terbentuk diantara lengan dendrit Al

Fasa intermetalik tersebut akan menghalangi saluran interdendritik feeding menjadi terganggu

Membebani aliran logam cair untuk masuk ke dalam cetakan fluiditas menurun

PENGARUH FASA INTERMETALIK TERHADAP FLUIDITAS

Fasa-

Fasa-Fasa-Fasa-% FeL (m)a) 0,52,5 6b) 1,03 12 c) 1,45 20d) 1,86 44Hasil SEM (2000X)T = 700oCPENGARUH KADAR BESI TERHADAP FASA INTERMETALIK

KESIMPULANTelah dilakukan perancangan dan pembuatan Alat Uji Fluiditas Metode Vakum , yang mempunyai keunggulan dalam mengontrol kecepatan alir dan temperatur tuang alumunium cairKehandalan alat ( validasi alat ) dilakukan dengan serangkaian pengujian pada paduan komersil ADC12. Dari pengujian baik dengan variabel tekanan & jenis pipa ataupun variabel metalurgi (penambahan Sr,AlTiB,Zn,Cu) hasil menunjukkan alat uji ini dapat digunakan untuk skala laboratorium atau industri.Pembuatan master alloy Al-Si cukup efektif untuk selanjutnya digunakan sebagai material penelitian melihat pengaruh Fe dan fasa intermetalik terhadap nilai fluiditas

Nilai fluiditas cenderung meningkat dengan peningkatan temperatur tuang0,5% Fe

Nilai fluiditas cenderung menurun dengan peningkatan kadar besi700oCT (oC)204060Nf (cm)2,6 4,6510,85% Fe0,51,01,41,8Nf (cm)(-)0,25(-)1,8(-)2,95(-)3,5KESIMPULAN

KESIMPULANJumlah fraksi intermetalik AlFeSi semakin meningkat dengan peningkatan kadar besi700oC

Ukuran dan panjang fasa intermetalik AlFeSi semakin besar dengan peningkatan kadar besi700oC%Fe0,51,01,41,8f (%)2,9415,5567,58,75%Fe0,51,01,41,8L (m)2,5 63 12 5 206 44Al/Si (7 %)Variabel :T Super heat + FeFluiditas Al/SiAl/Si (11 %)Variabel :T Super heat + Fe+SrAl/Si (7 %)Variabel :T Super heat + Fe+SrAl/Si (11 %)Variabel :T Super heat + FeFluiditasmeterSEMFluiditasmeterSEMXRDTEMTEMSEMFluiditasmeterTEMXRDSEMXRDFluiditasmeterTahapan PenelitianDISERTASIIDENTIFIKASI FASA INTERMETALIK -AlFeSi PADA PADUAN Al-7wt%Si DAN Al-11wt%Si YANG MENGANDUNG BESI OlehMohammad Zainal Abidin04 04 04 049 6

Depok, Jumat 11 Juli 2008

Departemen Teknik Metalurgi dan MaterialFakultas Teknik Universitas IndonesiaMetodologi PenelitianDegassing ArgonPenambahan FeFluxingPeleburan Pengujian Spectrometry XRD EDX SEMPengambilan sampel Metodologi Penelitian (abid )Material yangdigunakan

AlSiFeCuMgCrTiSnPbCa92.7547.03010.13140.05010.00110.00150.00980.00860.01230.0012 Al-11wt%Si Al-7wt% Si Unsur besi yang ditambahkan berupa Al-80%Fe Variabel yangdigunakan Penambahan besi: Pada Al-11%Si : 0.6%; 0.8%; 1%; dan 1.2% Fe Pada Al-7%Si : 1.2%; 1.4%; 1.6%; dan 1.8% FeKondisi yangdigunakan Pengambilan sampel Uji Fluiditas pada T = 720oCHasil Penelitian

Gambar 1 Hasil pengujian XRD sampel Al-13,3%Si-0,64%Fe.

Gambar 2 Hasil pengujian XRD sampel Al-13,4%Si-1,12%Fe.

Gambar 3 (a) Hasil SEM Paduan Al-11%Si-1%Fe dengan etsa HF 0,5%. hasil EDX pada (b) Intermetalik. (c) matriks Al (d) eutektik silikon.Hasil SEM Paduan Al-Si Hipoeutektik

1.2 % Fe

1.4 % Fe

1.6 % Fe

1.8 % FeHasil SEM Paduan Al-Si Eutektik

0.6 % FeIntermetalikEutektik silikon



1 % FeIntermetalikEutektik silikonGambar 4 Hubungan antara % kadar Fe dan tebal intermetalik yang terbentuk pada Al-Si Hipoeutektik.

Gambar 5 Hubungan antara % kadar Fe dan panjang intermetalik yang terbentuk pada Al-Si Hipoeutektik.

Hasil PenelitianGambar 6 Hubungan antara % kadar Fe dan tebal intermetalik yang terbentuk pada Al-Si eutektik.

Gambar 7 Hubungan antara % kadar Fe dan panjang intermetalik yang terbentuk pada Al-Si Eutektik.

Hasil PenelitianGambar 8 Hubungan antara % kadar Fe dan fraksi intermetalik yang terbentuk pada Al-Si Hipoeutektik.

Gambar 9 Hubungan antara % kadar Fe dan fraksi intermetalik yang terbentuk pada Al-Si eutektik.

PembahasanGambar 10 (a) Plot komposisi pada diagram terner Al-Fe-Si; (biru) 0,5 wt% Fe, (hijau) 1,0 wt% Fe, (kuning) 1,4 wt% Fe, dan (merah) 1,8 wt% Fe. (b) Atlas Scheil[26].

Pembahasan

Gambar 12 Diagram pembentukan fasa intemetalik pada Al-Si Hipoeutektik dengan penambahan 1,2wt%; 1,4wt%; 1;6wt% dan 1,8wt% besi.

Gambar 11 Proses pembentukan fasa intermetalik pada paduan Al-Si Eutektikdengan penambahan 0,6 wt% 0,8 wt% 1 wt% dan 1,2 wt% besiPembahasan Kadar Fe Fluiditas Fasa Intermetalik Fluiditas

Berat Jenis Intermetalik: 3,3 g/cm3 Berat Jenis alumuninium: 2,7 g/cm3Gambar fasa -Al5FeSi Kesimpulan Hasil pengujian dengan X-Ray Diffraction pada sampel Al-7%Si dan Al-11%Si didapatkan identifikasi fasa yang bernama -Al, fasa intermetalik -Al5FeSi, Si.2. Hasil pengamatan struktur mikro dengan SEM dan EDX fasa yang berwarna putih berbentuk jarum/pelat yang merupakan fasa intermetalik -Al5FeSi, fasa berwarna abu-abu yang merupakan eutektik silikon, dan fasa berwarna hitam yang merupakan matriks aluminium.3. Dengan bertambahnya kadar besi maka fasa intermetalik -Al5FeSi akan semakin meningkat baik panjang maupun fraksi intermetaliknya. Al-11%SiAl-7%Si%Fe0,60,811,2f (%)1,432,052,573,04L(m)16,6621,0432,5541,07%Fe1,21,41,61,8f (%)3,674,035,236,87L(m)9,6618,6722,2112,154. Semakin tinggi kadar Fe akan menurunkan fluiditas paduan aluminium-silikon karena fasa intermetalik yang terbentuk semakin banyak sehingga meningkatkan viskositasnya.PEMBENTUKAN FASA INTERMETALIK-Al8Fe2Si dan -Al5FeSi PADA PADUAN Al-7wt%Si DENGAN PENAMBAHAN UNSUR BESI DAN STRONSIUMALI DARMAWAN0404040062

TUJUANHASILMETODOLOGIKESIMPULANLATAR BELAKANGMetodologi PenelitianAlSiFeCuMgCrTiSnPbCaPb92.7547.030.130.050.00110.00150.00980.0080.0120.00120.0002MaterialAl-7wt% SiVariabelFe (1.2, 1.4, 1.6 wt%)Sr (0.015, 0.03, 0.045 wt%)KondisiT= 720 oC

TUJUANHASILMETODOLOGIKESIMPULANLATAR BELAKANGMetodologi PenelitianPembuatan Sampel (Pengecoran)Preparasi SampelPengujianPeleburanFluxing dan DegassingPenambahan Fe dan SrMounting, Amplas, Poles, dan EtsaSEM dan EDSXRDSpectrometry

TUJUANMETODOLOGIHASILKESIMPULANLATAR BELAKANGMikrostruktur

1.2 Fe 0.015 Sr1.2 Fe 0.03 Sr1.2 Fe 0.045 Sr1.4 Fe 0.015 Sr1.4 Fe 0.03 Sr1.4 Fe 0.045 Sr1.6 Fe 0.045 Sr1.6 Fe 0.03 Sr1.6 Fe 0.015 Sr

1.6 Fe 0.045 Sr

TUJUANMETODOLOGIHASILKESIMPULANLATAR BELAKANGMikrostruktur (sakur)intermetaliksilikonmatriks Al

Si

Matrix

Intermetalik

TUJUANMETODOLOGIHASILKESIMPULANLATAR BELAKANGPengaruh Fe dan Sr terhadap Fraksi IntermetalikMenggunakan software PICSARA 8.6

1.4 Fe 0.045 Sr

TUJUANMETODOLOGIHASILKESIMPULANLATAR BELAKANGPengaruh Fe terhadap Fraksi Intermetalik

TUJUANMETODOLOGIHASILKESIMPULANLATAR BELAKANGPengaruh Sr terhadap Fraksi Intermetalik

TUJUANMETODOLOGIHASILKESIMPULANLATAR BELAKANGPengaruh Sr terhadap panjang jarum intermetalik

Hasil XRD

Menggunakan software XPowder dan PowderXTUJUANMETODOLOGIHASILKESIMPULANLATAR BELAKANG1.2 Fe 0.015 Sr

TUJUANMETODOLOGIHASILKESIMPULANLATAR BELAKANG

KESIMPULAN

KESIMPULAN

KESIMPULAN

Dengan kadar Si 8%

PERHITUNGAN FRAKSI VOLUM

Mementuk fasa intermetalik AlFeSi yang dapat mengganggu proses feeding karena saluran interdendritik akan terhalang oleh fasa intermetalik sehingga membebani aliran logam cair untuk masuk ke dalam cetakanfasa- memiliki pengaruh yang buruk terhadap sifat mekanis maupun mampu cor paduan aluminium silikon daripada fasa-Fasa- (yang berbentuk jarum) dapat berperan sebagai stress raiserMeningkatkan jumlah porositasEFEK BESI DALAM PADUAN AL-SI

PENGARUH KADAR BESI TERHADAP FASA INTERMETALIK

615 C575 CAl8Fe2Si

615 C575 CAl8Fe2Si 213

POTONGAN DIAGRAM AlFeSi PADA KADAR 0,7%FeLL L + AlL L + Al + L L + Al + L Al + + Si

Jumlah besi minimum untuk membentuk fasa primer -AlFeSi, sangat tergantung pada kandungan silikonFecrit 0,075 x [5Si] 0,05

Pada kadar besi tetap, temperatur pembentukan fasa- akan menurun seiring dengan peningkatan kadar silikonFe KRITIS

Al-Fe Binary Phase DiagramDengan kadar Si 8%

EFEK BESI DALAM PADUAN AL-SI

Struktur -AlFeSi cenderung akan lebih mudah patahRetak-retak mikro cenderung berinisiasi pada pertikel intermetalik ini dan membesar menjadi retak makrofasa intermetalik dalam leburan paduan Al menghalangi proses feeding shrinkage porosity menurunkan castability

FASA INTERMETALIK AlFeSiFasa- (Al8Fe2Si)Struktur : heksagonalMorfologi: chinese scriptDensitas : 3,58 gr/cm3

Fasa- (Al5FeSi)Struktur : monoclinicMorfologi: jarum (platelet)Densitas : 3,3 3,35 gr/cm3

Getas & keras

Fasa- Fasa- Fasa- lebih bersifat merusak daripada fasa-

Sr membentuk lapisan tipis pada permukaan partikel membentuk barrier Difusi Si ke dalam fasa untuk membentuk fasa menjadi sangat lambat jumlah fasa- dalam mikrostruktur akan berkurang

Silicon-rich layer surrounding ac-AlFeSi phase in the presence of strontium [Mula96]. Sr (Modification)

EFEK BESI DALAM PADUAN AL-SI

Struktur -AlFeSi cenderung akan lebih mudah patahRetak-retak mikro cenderung berinisiasi pada pertikel intermetalik ini dan membesar menjadi retak makrofasa intermetalik dalam leburan paduan Al menghalangi proses feeding shrinkage porosity menurunkan castability

Mementuk fasa intermetalik AlFeSi yang dapat mengganggu proses feeding karena saluran interdendritik akan terhalang oleh fasa intermetalik sehingga membebani aliran logam cair untuk masuk ke dalam cetakanfasa- memiliki pengaruh yang buruk terhadap sifat mekanis maupun mampu cor paduan aluminium silikon daripada fasa-Fasa- (yang berbentuk jarum) dapat berperan sebagai stress raiserMeningkatkan jumlah porositas

METODE SPIRAL : Paling sederhana dan umum digunakan. Metode ini memiliki beberapa kelemahan : temperatur dan kecepatan alir logam sulit dikontrol, logam terkontaminasi dengan oksidaMETODE DOUBLE SPIRAL : Nilai fluiditas diambil dari nilai rata- rataMETODE SPIRAL KOTAK : Selain untuk menghitung Fluiditas juga dapat untuk melihat kecendrungan retak panas ( hot tearing )METODE CROSS SECTION CHANNEL : Ketebalan setiap channel berbeda dengan panjang yang sama. Nilai Fluiditas diambil nilai rata- rata semua channel. METODE VACUM : Cairan dihisap melalui pipa kapiler dengan metode pompa vakum. Dengan metode ini Temperatur Tuang dapat di kontrol dengan baik sehingga didapat nilai Fluiditas yang baik

BERBAGAI METODE UJI FLUIDITAS

AktivitasTahun PertamaTahun KeduaTahun KetigaIIIIIIIVVVIStudi LiteraturKwualifikasiProposal RisetSeminarPenelitian 1SeminarPenelitian 2SeminarPromosi IPromosi IIIME SCADULE PELAKSANAAN PENELITIANT

Gambar Teknik Alat Uji Fluiditas Metode Vakum

SUMBER Fe PADA PADUAN Al-Si

Liquid Metal
Vacuum Pump
Thermocouple
Gambar 3.3. Gambar Rancangan Prinsip Kerja Alat Uji Fluiditas Metode Vakum
Vacuum Chamber
Valve
Valve
Capilarity pipe

Master AlloyAl-Si Hipoeutektik

Proses Peleburan

Pengujian Fluiditas

Fluxing

Data Fluiditas

PengamatanMikrostruktur

Degassing

AnalisaPembahasan

Kesimpulan

Literatur

Penambahan Fe

intermetalik fasa.pptx

Documents