penguat komposit [compatibility mode]

19

Click here to load reader

Upload: rakhm-hidayat

Post on 16-Jul-2016

248 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

material komposit

TRANSCRIPT

Page 1: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

DEFINISI KOMPOSIT

• KOMPOSIT adalah kombinasi dari 2 material atau lebih yang memiliki fasa yang berbeda menjadi suatu material baru yang memiliki properti/sifat lebih baik dari keduanya

• KOMPOSIT terdiri dari 2 fasa, yaitu :

- fasa matriks kontinyu, mengelilingi fasa lainnya. berfungsi untuk perekat atau pengikat dan pelindung fasaterdispersi dari kerusakan eksternal

- fasa terdispersi diskontinyu. berfungsisebagai penguat dari fasa matriks

Page 2: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

Fungsi penting material matriks

a) Material matriks mengikat serat atau serbuk bersama-sama dan menghantarkan beban ke serat dan serbuk. Matriks memberikan kekakuan dan bentuk terhadap struktur.

b) Matriks mengisolasi serat atau serbuk sehingga masing-masing dapat bekerja secara terpisah. Hal ini dapat menghentikan atau memperlambat propagasi retak.

c) Matriks memberikan kwalitas permukaan akhir yang baik dan membantu produksi bentuk jadi atau mendekati bentuk jadi (bentuk akhir komponen).

Page 3: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

Fungsi penting material matriks

d) Matriks memberikan perlindungan untuk serat atau serbuk penguat terhadap serangan kimia (misalnya korosi) dan kerusakan mekanik (misalnya aus).

e) Bergantung pada bahan matriks yang dipilih, mempengaruhi karakteristik unjuk kerja seperti duktilitas (liat, kenyal), kekuatan impak, dan lain lain. Sebuah matriks yang kenyal akan meningkatkan ketangguhan struktur. Untuk persyaratan ketangguhan yang lebih tinggi, bisa dipilih komposit berbasis thermoplastik.

f) Mode kegagalan sebagian besar dipengaruhi oleh jenis bahan matriks yang digunakan dalam komposisi dan juga kompatibilitasnya terhadap serat.

Page 4: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

Fungsi utama serat atau serbuk

• Untuk membawa beban. Dalam komposit struktur, 70 –90% beban didukung oleh serat.

• Untuk memberikan kekakuan, kekuatan, stabilitas panas, dan sifat struktur lainnya dalam komposit.

• Menyediakan penghantaran atau insulasi elektrik, tergantung pada jenis serat atau serbuk yang digunakan.

Page 5: Penguat Komposit [Compatibility Mode]
Page 6: Penguat Komposit [Compatibility Mode]
Page 7: Penguat Komposit [Compatibility Mode]
Page 8: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

Skema Fasa Terdispersi yang dapat mempengaruhi sifat komposit

konsentrasi ukuran bentuk

distribusi orientasi

Page 9: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

Tipe Komposit berdasarkan Jenis Penguatnya

Page 10: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

Tipe Komposit berdasarkan Sifat Penguatnya

Page 11: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

DEFINISI KOMPOSIT DILIHAT DARI MATRIKS PENYUSUNNYA

Page 12: Penguat Komposit [Compatibility Mode]
Page 13: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

-Spheroidite steel

matrix: ferrite () (ductile)

particles: cementite (Fe3C)

(brittle)

-WC/Co cemented carbide

matrix: cobalt (ductile)

particles: WC (brittle, hard)

-Automobile tires

matrix: rubber (compliant)

particles: C (stiffer)

60m

Vm:

10-15vol%! 600m

0.75m

Contoh Particle Reinforced Composites

Page 14: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

Large particle composites• Large particle composites

– Involves large particles that are harder or stiffer than matrix.– The matrix transfers applied stress to the particles,

which thus bear a fraction of the load.– Bonding at the interface is necessarily important.

• Particles should be:– Equiaxed– Uniformly distributed– Properties generally determined by the rules of mixtures.

pc

pm

c

mupperc E

VV

EVVE ,Upper bound:

mppm

pmclowerc

pc

p

mc

m

lowerc

EVEVEEV

E

EVV

EVV

E

,

,

1Lower bound:

Page 15: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

• Elastic modulus, Ec, of composites:-- two approaches.

Particle-reinforced

Data: Cu matrix w/tungsten particles

0 20 40 60 80 100

150200250300350

vol% tungsten

E(GPa)

lower limit:1

Ec Vm

Em

Vp

Ep

c m m

upper limit:E V E VpEp

(Cu) (W)

“rule of mixtures”

Page 16: Penguat Komposit [Compatibility Mode]
Page 17: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

Large Particle Composite Examples• Cermets (not cements) are ceramic-metal composites

– Cermented Carbide—cutting tools• WC or TiC particles (incredibly hard)• Metal matrix (Co or Ni)

– The particles will crack under the high stresses in cutting applications, so the matrix prevents crack propagation between particles by separating them.

– Up to 90 volume percent of particles.• Polymer/Carbon composites include

– Tires• Elastomer matrix with carbon black particles (15-30 vol%).• Improved tensile strength, tear and abrasion resistance, and toughness.• Small particles are optimal, <50 nm.

• Ceramic-ceramic composites include– Concrete is:

• ~70 vol% sand and gravel particles (different sizes promotes better packing).• Portland cement is the binder once water is added.

– Improved tensile, compressive, and shear response by reinforcing with steel rods, bars (rebar), wires, or wire mesh (ceramic-ceramic-metal composite).

• Steel is selected for thermal expansion coefficient• Not corroded during cement hardening• Strong composite/matrix bond is possible, especially if the steel surface is contoured

– Pre stressing

Page 18: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

mekanisme penguatan melibatkan interaksi antara partikel dan dislokasi dalam matriks

diperkuat dan mengeras oleh dispersi seragam beberapa persen volume dari partikel halus dari bahan yang sangat keras dan inert.

Page 19: Penguat Komposit [Compatibility Mode]

Large-Particle vs. Dispersion-Strengthened Composites

Strong Particle>500 nm

Strong Particle<100 nm

Shear t

Dislocation stopped

Stress field of dispersion

Dislocation shears through the dispersion

Dispersion Strengthened

Large-Particle