rekayasa permukaan baja untuk bahan sistem …

Volume 13, Januari 2012 ISSN 1411-1349

REKAYASA PERMUKAAN BAJA UNTUK BAHAN SISTEM REAKTOR NUKLIR MENGGUNAKAN TEKNIK PULSED ELECTRON BEAM Abu Khalid Rivai, dkk

165

REKAYASA PERMUKAAN BAJA UNTUK BAHAN SISTEM REAKTOR NUKLIR MENGGUNAKAN TEKNIK PULSED ELECTRON BEAM

Abu Khalid Rivai1, Annette Heinzel2, Frank Zimmermann2, Mattia DelGiacco2 1Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir-BATAN, Kawasan PUSPIPTEK, Tangerang Selatan, 15314 2Pulsed Power and Microwave Technology - Karlsruhe Institute of Technology Germany E-mail: [email protected]

ABSTRAK REKAYASA PERMUKAAN BAJA UNTUK BAHAN SISTEM REAKTOR NUKLIR MENGGUNAKAN TEKNIK PULSED ELECTRON BEAM. Rekayasa permukaan baja AISI316Ti dan baja C60 dengan menggunakan teknik pulsed electron beam di fasilitas GESA I (Gepulste Elektronen Strahl Anlage I) telah dilakukan. Terjadi peningkatan properti bahan pada lapisan permukaan bahan baja AISI316Ti dan baja C60 yang diberi perlakuan dengan teknik pulsed electron beam-GESA I ini. Terbentuk lapisan tipis yang kuat ikatannya dengan substrat, fine-grained, dan homogen. Baja AISI316Ti dan baja C60 yang diberi perlakuan ini memiliki ketebalan lapisan pelelehan ≤50µm sesuai dengan karakteristik fasilitas GESA I. Dalam hal properti kekerasan (hardness), diperoleh peningkatan kekerasan (hardness) baja C60 sampai dengan 4,2 kali lipat dari kondisi semula. Hasil percobaan ini menunjukkan bahwa teknik pulsed electron beam memiliki keunggulan dalam meningkatkan properti permukaan bahan baja dengan ikatan yang kuat antara lapisan leleh dan substrat sehingga cukup menjanjikan untuk aplikasi pada bahan sistem reaktor nuklir maju.

Kata kunci: pulsed electron beam, GESA, baja, AISI316Ti, C60, kekerasan

ABSTRACT SURFACE TREATMENT OF STEELS FOR NUCLEAR SYSTEMS MATERIALS USING PULSED ELECTRON BEAM TECHNIQUE. Surface treatment of steels AISI316Ti and C60 using pulsed electron beam technique at GESA I facility (Gepulste Elektronen Strahl Anlage I) has been carried out. Improvement on the surface layer of the steels was achieved. A thin film with strong bonding to the substrate, fine-grained, and homogeneous was formed. The melted thin layer thickness of steels AISI316Ti and C60 were ≤50µm correspond to the characteristic of GESA I facility. In relation to the hardness property, an increase in the steel C60’s hardness up to 4.2 was observed. The results showed that the pulsed electron beam technique has superiority to improve the mechanical properties of steels with the tight bonding between the melted layer and the substrate therefore this technique is promising for application to the advanced nuclear systems materials.

Keywords: pulsed electron beam, GESA, stainless steels, AISI316Ti, C60, hardness

PENDAHULUAN

ualitas keandalan bahan yang digunakan untuk sistem reaktor nuklir merupakan salah satu

syarat utama dalam perancangan dan pengoperasian sistem reaktor nuklir. Dalam sistem reaktor nuklir secara umum bahan yang digunakan harus kuat menahan berbagai pengaruh lingkungan yang dapat mengurangi kekuatan dan kualitas bahan seperti radiasi nuklir, tekanan, temperatur dan kondisi kimia. Hal ini terlebih lagi dalam desain reaktor maju yang target utamanya adalah meminimalisasi limbah

radioaktif, keamanan dan keandalan, ketahanan proliferasi dan kompetitif secara ekonomi [1]. Reaktor maju ini sangat membutuhkan kualitas keandalan bahan yang tinggi seperti ketahanan bahan pada temperatur tinggi dengan tingkat pembakaran bahan bakar yang tinggi, kompatibilitas yang tinggi dalam lingkungan yang korosif serta keandalan bahan untuk digunakan dalam operasi yang panjang. Kebutuhan akan bahan sistem reaktor nuklir yang memiliki kualitas keandalan sangat tinggi ini yang tidak ditemukan dalam bahan

K

ISSN 1411-1349 Volume 13, Januari 2012

166

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya

Vol. 13, Januari 2012 : 165- 174

konvensional sangat membutuhkan pengembangan teknologi bahan maju.

Salah satu teknik yang dikembangkan di dunia untuk meningkatkan kualitas keandalan bahan untuk sistem reaktor nuklir adalah pulsed electron beam [2-8]. Rekayasa permukaan material jenis logam maupun baja menggunakan teknik pulsed electron beam menawarkan aplikasi yang luas dalam meningkatkan maupun menyempurnakan kualitas properti permukaan material seperti keausan (wear), korosi dan ketahanan oksidasi [2-8]. Teknik ini melibatkan pelelehan permukaan material dengan cepat di bawah pengaruh electron beam kemudian diikuti dengan quenching dengan cepat.

Pemanasan Volumetrik:Tingkat kecepatan : < 109 K/sDurasi : < 40 µs

Lapisan Lebur:Kedalaman : < 100 µmKecepatan Pendinginan : < 107 K/s

RestrukturisasiLapisan Permukaan

• Struktur dan transisi fasa.• Pengerasan (hardness)• Wear resistance• Korosi dan ketahanan

oksidasi

Alloying permukaan baik pada lapisan baru atau lapisan yang sudah di treatment.

e--beam

Gambar 1. Proses rekayasa permukaan bahan

dengan pulsed electron beam [8]

Proses rekayasa permukaan logam maupun baja menggunakan pulsed electron beam dapat dilihat pada Gambar 1 [8]. Di bawah pengaruh pulsed electron beam terjadi pemanasan volumetrik dengan tingkat kecepatan <109 K/s dan dalam durasi <40µs. Pemanasan volumetrik ini menyebabkan pelelehan lapisan permukaan dengan kedalaman <100 µm dengan tingkat kecepatan pendinginan <107 K/s. Proses pelelehan dan pendinginan yang sangat cepat ini menyebabkan restrukturisasi lapisan permukaan berupa pembentukan butiran yang sangat baik (fine-grained), pengerasan (hardness) serta ketahanan terhadap korosi maupun oksidasi.

Salah satu fasilitas pulsed electron beam untuk rekayasa permukaan bahan yang dikenal di dunia dengan aplikasinya untuk bahan sistem reaktor nuklir maju berada di Institute for Pulsed Power and Microwave Technology-Karlsruhe Institute of Technology Jerman. Fasilitas pulsed electron beam ini dinamakan GESA (Gepulste Elektronen Strahl Anlage) [2-8]. Di institut ini ada 3 pulsed electron

beam yaitu GESA I, GESA II dan GESA IV. GESA I dan GESA II memiliki perbedaan terutama dalam hal kemampuan penetrasi elektron dan kedalaman lapisan pelelehan yang terkait dengan tingkat energi kinetik elektron dan densitas daya yang dihasilkan, sedangkan GESA IV dibuat dengan tujuan untuk perlakuan pada bahan berbentuk kelongsong silindris seperti bentuk cladding tubes bahan bakar nuklir. Adapun GESA III tidak jadi dikonstruksi setelah sebelumnya ada kontrak kesepakatan dengan perusahaan Siemens Jerman untuk rekayasa permukaan material turbine blades.

Secara umum diagram pulsed electron beam-GESA ditunjukkan pada Gambar 2. Dapat dilihat bahwa secara umum pulsed electron beam-GESA terdiri dari katode, anode, koil magnetik dan target di dalam treatment chamber.

Perbandingan waktu pemanasan dan pendinginan antara GESA (Gepulste Elektronen Strahl Anlage-pulsed electron beam facility), DC-electron beam dan DC-laser ditunjukkan pada Gambar 3 [8]. Dapat dilihat bahwa dengan GESA (τ = 30µs) dapat diperoleh profil proses pemanasan yang sangat cepat (<0,25 ms; <109K/s) serta proses pendinginan yang sangat cepat (<107K/s). Tingkat pendinginan yang terjadi pada bahan dengan berbagai teknik pelelehan lapisan permukaan dapat dilihat pada Tabel 1 [8]. Dapat dilihat bahwa GESA memiliki tingkat pendinginan lapisan yang sangat cepat (106–108 K/s) dibandingkan teknik quenching konvensional maupun dengan teknik scanning (laser, DC-electron beam). Adapun tingkat pendinginan yang paling tinggi dapat diperoleh dengan menggunakan teknik pulsed laser. Proses pemanasan dan pendinginan yang sangat cepat dengan teknik Pulsed Electron Beam-GESA ini menyebabkan proses adiabatik sehingga panas yang ditimbulkan tidak mempengaruhi permukaan di bawah lapisan yang meleleh.

Gambar 2. Diagram pulsed electron beam-

GESA [8].



167

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00

500

1000

1500

2000

DC-Electrons (τ= 690µs)

DC-Laser (τ= 490µs)

GESA (τ= 30µs)

tem

pera

ture

[°C

]

time [ms] Gambar 3. Perbandingan waktu pemanasan dan pendinginan antara GESA, DC-Electron dan DC-Laser [8].

Tabel 1. Perbandingan tingkat pendinginan antara berbagai teknik. [8]

Tingkat Pendinginan

Teknik Komersil Penelitian

< 102 K/s conventional quenching

103 - 104 K/s scanning (Laser, DC-e beam)

106 - 108 K/s GESA

< 1012 K/s pulsed laser

TATA KERJA PERCOBAAN Fasilitas GESA I (Gepulste Elektronen Strahl Anlage I-Pulsed Electron Beam Facility)

Fasilitas GESA I mulai beroperasi pada bulan Nopember 1995. Alat dan skema Pulsed Electron Beam-GESA I ditunjukkan pada Gambar 4 [2, 8], sedangkan parameter utama GESA I dapat dilihat pada Tabel 2 [2].

Bagian utama dari fasilitas GESA I ini adalah electron injector (EI), high-voltage generator (HVG) dengan sebuah unit konrol durasi pulsa, focusing magnetic coils (MC), drift channel (DC), chamber untuk sample tratment (TC), radiation protection (RP), dan controlling unit (CU) [2]. Electron injector (EI) terdiri dari sebuah insulator tegangan tinggi, sebuah katode multipoint explosive emission, sebuah kisi-kisi pengontrol dan sebuah anode, membentuk sebuah triode. Kisi-kisi pengontrol terhubung dengan ground anode melalui

resistor Rgap. Hal ini memungkinkan dua hal, pertama untuk mengatur besarnya arus electron beam pada rentang tertentu tanpa mengubah energi kinetik elektron pada keluaran injektor dan yang kedua untuk membuat kekuatan medan listrik yang cukup tinggi dekat permukaan katode pada awal pulsa yang dibutuhkan untuk homogenitas emisi elektron.

Sebagai sebuah sumber elektron digunakan sebuah multipoint explosive emission cathode (MPC) dengan katode stabil. Jenis katode ini tidak membutuhkan pemanasan, dapat dioperasikan dalam keadaan kondisi vakum yang sedang, dan tidak terkontaminasi oleh gas-gas atmosfir maupun debu partikel dari sampel yang diperlakukan. Luas area permukaan emisi katode GESA I adalah sekitar 700 cm2.

Generator tegangan tinggi (HVG-high voltage generator) menggunakan skema Marx. Adapun generator Marx merupakan sirkuit elektrik yang


168


Vol. 13, Januari 2012 : 165- 174

pertama kali diperkenalkan oleh Erwin Otto Marx pada tahun 1924. Tujuannya adalah untuk membangkitkan pulsa tegangan tinggi. Durasi dari bagian rata pulsa adalah sekitar 40µs dengan amplitudo terkait adalah 150 kV. Durasi pulsa tegangan tinggi τ dapat dikontrol dengan unit kontrol durasi dengan tahapan waktu 1 µs.

Sistem pemfokus magnetik (MC) terdiri dari enam koil, memberikan bentuk, pengangkutan dan variasi dari diameter beam pada rentang 6-10 cm. Volum dari chamber tempat memperlakukan (treatment chamber) sampel terpisah dari volum injektor dengan menggunakan gerbang katup. Hal ini memungkinkan sampel dapat dipindahkan tanpa mengganggu kondisi vakum di dalam injektor dan untuk menggunakan chamber yang berbeda. Untuk pengangkutan beam dari injektor menuju treatment chamber, yang dalam hal ini disebut drift channel, digunakan pipa stainless steel dengan diameter 15 cm dan panjang 50 cm. Tekanan gas sisa pada volum kerja adalah 10-5 – 10-4 mbar.

Gambar 4. Alat dan skema GESA I. [2, 8].

Tabel 2. Parameter utama GESA I [2]. Parameter Besaran

Energi Elektron 50-150 kV

Densitas Daya Sampai dengan 2 MW/cm2

Durasi Pulsa 5-50 µs

Diameter Beam 4-8 cm

Tekanan 10-5 – 10-4 mbar

Bahan Sampel Percobaan

Telah dilakukan percobaan rekayasa permukaan dengan teknik pulsed electron beam menggunakan fasilitas GESA I. Ada dua sampel percobaan yang akan dijelaskan dalam makalah ini. Untuk sampel pertama adalah material baja AISI316Ti dengan komposisi kimianya ditunjukkan pada Tabel 3, sedangkan untuk sampel kedua adalah material baja C60 dengan komposisi kimianya ditunjukkan pada Tabel 4. Pada Gambar 5 ditunjukkan pada saat sampel bahan dimasukkan ke dalam treatment chamber sebelum perlakukan pulsed electron beam pada fasilitas GESA I.

Gambar 5. Saat memasukkan sampel ke dalam

treatment chamber di GESA I.

Kondisi Percobaan

Kondisi percobaan GESA I untuk sampel-1 ditunjukkan pada Gambar 6(a) dan untuk sampel-2 ditunjukkan pada Gambar 6(b). Parameter terkait kondisi eksperimen GESA I untuk sampel-1 dan 2 ditunjukkan pada Tabel 5. Pada percobaan ini besar energi kinetik elektron adalah 120 keV dengan densitas dayanya adalah ~ 2 MW/cm2 baik untuk perlakuan pada sampel-1 maupun 2, sedangkan durasi pulsa untuk perlakuan pada sampel-1 adalah ~50µs dan untuk ~45µs.

Tabel 3. komposisi kimia baja AISI316Ti (wt.%).

Fe Cr Ni Mo Ti C

Balance 16,5-18,5 10,5-13,5 2,0-2,5 0,70 0,08



169

Tabel 4. Komposisi kimia baja C60 (wt.%).

Fe Cr Ni Mo Si Mn P S C Cr+Mo+Ni

Balance <0,40 0,40 <0,10 <0,40 0,60-0,90 <0,045 <0,045 0,57-0,65 <0,63

(a) (b)

Gambar 6. Kondisi percobaan GESA I untuk (a) sampel-1 dan (b) sampel-2.

Tabel 5. Parameter terkait kondisi eksperimen GESA I untuk sampel 1.

Parameter Besaran (sampel-1) Besaran (sampel-2)

UL 120kV 120kV

Um 300/500 300/500

Ch1 (UDiode) 119,6 kV/V 119,6 kV/V

Ch2 (Itarget) 80 A/V 80 A/V

Ch3 (Iges) 200 A/V 200 A/V

Ch4 (Ukisi) 44,75 A/V 44,75 A/V

Vacuum < 3,0 × 10-5 mbar < 3,0 × 10-5 mbar

Setelah dilakukan penembakan dengan

pulsed electron beam-GESA I kemudian sampel-sampel uji dianalisis kondisi fisik lapisan dan permukaan serta kekerasan. Analisis kondisi fisik lapisan dan permukaan dilakukan dengan menggunakan kamera optik, mikroskop optik dan laser profilometri. Analisis uji kekerasan dilakukan dengan menggunakan alat uji Vickers Hardness yang dilakukan untuk sampel baja C60.

HASIL DAN PEMBAHASAN Sampel 1 (AISI316 Ti): Analisis kondisi lapisan dan permukaan

Pada Gambar 7 ditunjukkan foto perbandingan antara bahan sampel-1 (AISI316Ti) yang tanpa dan yang dengan perlakuan GESA I. Dapat terlihat bahwa terjadi perubahan kondisi permukaan sampel setelah dilakukan perlakuan

pulsed electron beam-GESA I. Tampak permukaan sampel-1 menjadi lebih terang dan kasar.

GESA I

Gambar 7. Foto-foto sampel-1 (AISI316Ti) yang

tanpa dan dengan GESA I.

Hasil mikroskop optik untuk sampel-1 ditunjukkan Gambar 8 dengan perbesaran 200 dan 1000 kali. Sebelumnya sampel tersebut di-etching untuk memudahkan analisis. Hasil analisis


170


Vol. 13, Januari 2012 : 165- 174

menunjukkan bahwa terbentuk lapisan tipis dan homogen di permukaan sampel-1 dengan ketebalan 33-37µm. Terlihat secara umum bahwa lapisan tipis hasil pelelehan yang sangat cepat serta pendinginan yang sangat cepat ini memiliki struktur yang baik. Keunggulan penggunakan pulsed electron beam yang memungkinkan rapid cooling ini terlihat dengan jelas dengan tidak ditemukannya bagian yang dipengaruhi panas (heat affected zone) sehingga tampak jelas batas antara lapisan hasil perlakuan dan daerah yang tidak terkena perlakuan.

Hasil mikroskop optik ini juga menunjukkan secara kualitatif ikatan yang kuat antara lapisan pelelehan dengan substrat. Tidak ada tanda-tanda keretakan atau lepasnya lapisan leleh dari substrat walaupun sebelum observasi mikroskop optik dilakukan beberapa perlakuan mekanik yaitu pemotongan sampel dan polishing dengan mesin gerinda beberapa tahap.

Analisis profil permukaan sampel-1 setelah perlakuan pulsed electron beam- GESA I dilakukan dengan menggunakan laser profilometer. Hasil analisis profil permukaan sampel-1 ditunjukkan pada Gambar 9-11. Analisis ini terdiri dari profil levelling serta volumetrik berupa lubang dan puncak. Secara umum diperoleh densitas lubang dan puncak yang relatif sama sehingga profil permukaannya secara umum homogen. Tingkat kekasaran permukaannya adalah sekitar 5-8 µm dengan kondisi relatif merata di seluruh permukaan sampel-1. Kondisi kekasaran ini relatif baik dan tidak mempengaruhi sifat layer karena ketebalan lapisan leleh yang jauh lebih tebal yaitu 33-37µm. Hasil analisis profil permukaan sampel-1 ini menunjukkan bahwa pengaruh perlakuan pulsed electron beam-GESA I pada permukaan baja AISI316Ti relatif baik dari segi distribusi kekasaran, puncak dan lubang yang homogen dan merata.

Sampel-2 (C60): Analisis kondisi lapisan dan kekerasan

Hasil analisis mikroskop optik untuk sampel-2 baja C60 ditunjukkan pada Gambar 12.

Baja C60 ini merupakan baja dengan kandungan karbon relatif tinggi dibanding baja pada umumnya. Dapat terlihat perubahan permukaan baja C60 setelah perlakuan pulsed electron beam-GESA I. Kondisi lapisan permukaannya tampak homogen dengan tingkat kekasaran yang lebih tinggi dibandingkan sampel aslinya. Pada Gambar 13 ditunjukkan mikrofoto mikroskop optik untuk sampel-2 dengan perbesaran 200 dan 500 kali. Sebelumnya sampel-2 tersebut di-etching agar memudahkan analisis strukturnya. Hasil analisis menunjukkan terbentuknya lapisan tipis yang homogen di permukaan baja C60 dengan ketebalan sekitar 45-50µm. Hasil mikroskop optik ini menunjukkan secara kualitatif ikatan yang kuat antara lapisan pelelehan dan substrat. Tidak ada tanda-tanda keretakan atau lepasnya lapisan leleh dari substrat walaupun sebelum observasi mikroskop optik dilakukan beberapa perlakuan mekanik yaitu pemotongan sampel dan polishing dengan mesin gerinda beberapa tahap. Hasil analisis ini juga menunjukkan adanya distribusi unsur karbon yang merata di lapisan hasil pelelehan. Hal ini terlihat dengan tidak tampaknya distribusi zona hitam/kelabu pada lapisan tipis hasil pelelehan ini yang zona hitam/kelabu ini tampak jelas pada strukstur bahan aslinya di bawah lapisan tipis.

Pengaruh teknik pulsed electron beam fasilitas GESA I pada kekerasan bahan juga dianalisis pada percobaan ini menggunakan alat uji Vickers Hardness. Gambar 14 menunjukkan perbandingan antara kekerasan bahan sebelum perlakuan pulsed electron beam GESA I dan setelah perlakuan. Hasil uji menunjukkan bahwa terjadi peningkatan kekerasan bahan sampai dengan 4,2 kali lipat setelah perlakuan pulsed electron beam GESA I. Kekerasan ini terjadi terutama diakibatkan oleh akumulasi merata dari karbon pada lapisan tipis hasil pelelehan. Hal ini menunjukkan salah satu keunggulan teknik pulsed electron beam GESA I dalam meningkatkan properti bahan yaitu kekerasan (hardness).

200 µm200 µm20 µm

37.15 µm 35.70 µm 33.35 µm

Gambar 8. Mikrofoto mikroskop optik analisis untuk sampel-1 (AISI316Ti).



171

Gambar 9. Profil ketinggian (levelling-3D) sampel-1 menggunakan laser profilometer.

Gambar 10. Analisis volumetrik untuk lubang (holes-3D) sampel-1 menggunakan laser profilometer.

Gambar 11. Analisis volumetrik untuk puncak (peaks-3D) sampel-1menggunakan laser profilometer.


172


Vol. 13, Januari 2012 : 165- 174

GESA I

Gambar 12. Foto sampel-2 (baja C60) tanpa dan dengan perlakuan GESA I.

200 µm200 µm

Gambar 13. Mikrofoto mikroskop optik sampel-2 (baja C60) setelah perlakuan GESA I.

0200400600800

100012001400

C60 (original) C60 (GESA I)

Sampel

Vic

kers

Har

dnes

s (H

V)

Gambar 14. Perbandingan kekerasan Vickers hardness sampel-4 (baja C60) antara tanpa dan dengan perlakuan

GESA I.

KESIMPULAN

Telah dilakukan rekayasa permukaan bahan-bahan baja yaitu baja AISI316Ti dan baja C60 dengan menggunakan teknik pulsed electron beam-GESA I (Gepulste Elektronen Strahl Anlage I) di Institute for Pulsed Power and Microwave Technology-Karlsruhe Institute of Technology Jerman. Bahan baja AISI316Ti dan baja C60 yang diberi perlakuan dengan teknik pulsed electron

beam-GESA I ini memiliki peningkatan properti bahan pada lapisan permukaan. Terbentuk lapisan tipis yang kuat ikatannya dengan substrat, fine-grained, dan homogen. Secara umum baja yang diberi perlakuan ini memiliki ketebalan lapisan pelelehan ≤50µm sesuai dengan karakteristik fasilitas GESA I. Dalam hal properti kekerasan (hardness), diperoleh peningkatan kekerasan (hardness) baja C60 sampai dengan 4,2 kali lipat



173

dari kondisi semula. Hasil percobaan ini menunjukkan bahwa teknik pulsed electron beam memiliki potensi untuk aplikasi pada bahan sistem reaktor nuklir maju.

UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada

Kementerian Riset dan Teknologi yang telah mendanai program pemagangan riset di Institute for Pulsed Power and Microwave Technology (IHM)-Karlsruhe Institute of Technology (KIT) Jerman. Terima kasih kepada Ir. Iman Kuntoro (Kepala Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir-Batan) dan Dr. Sudaryanto, M.Eng (Kepala Bidang Bahan Industri Nuklir Batan) atas dukungannya dalam pengajuan dan pelaksanaan program ini. Terima kasih kepada Dr. Georg Müller (Deputy Director of IHM-KIT) dan Dr. Alfons Weisenburger (Group Leader of GESA-Gepulste Elektronen Strahl Anlage) atas kesediaannya menerima kegiatan pemagangan riset penulis serta bantuan dan dukungannya selama pelaksanaan.

DAFTAR PUSTAKA 1. U.S. DOE Nuclear Energy Research Advisory

Committee and the Generation IV International Forum, “A technology roadmap for Generation IV nuclear energy systems”, U.S. DOE Nuclear Energy Research Advisory Committee and the Generation IV International Forum, (2002).

2. V. ENGELKO, B. YATSENKO, G. MUELLER, H. BLUHM, “Pulsed electron beam facility (GESA) for surface treatment of materials”, Vacuum 62, 211-216, (2001).

3. V. ENGELKO, G. MUELLER, “Formation of plasma and ion flux on a target, irradiated by an intense electron beam”, Journal of Applied Physics 98, 013303, (2005).

4. A. WEISENBURGER, W. ANA, V. ENGELKO, A. HEINZEL, A. JIANU, F. LANG, G. MUELLER, F. ZIMMERMANN, “Intense Pulsed Electron Beam Application of Modified Materials”, Proceedings of the 2nd Euro-Asian Pulsed Power Conference, Vilnius, Lithuania, September 22-26, (2008).

5. W. ANA, V. ENGELKO, G. MUELLER, A. WEISENBURGER, “Optical Investigation of Plasma FormationProcess by Interaction of Intense Electron Beam with Metallic Targets, Proceedings of the 2nd Euro-Asian Pulsed Power Conference, Vilnius, Lithuania, September 22-26, (2008).

6. A. WEISENBURGER, A. HEINZEL, C. FAZIO, G. MÜLLER, V.G. MARKOV, A.D. KASTANOV, “Low cycle fatigue tests of surface modified T91 steel in 10-6 wt% oxygen

containing Pb45Bi55 at 550 ºC”, Journal of Nuclear Materials, 377 (1), 261-267, (2008).

7. A. WEISENBURGER, A. HEINZEL, G. MÜLLER, H. MUSCHER, A. ROUSSANOV, “T91 cladding tubes with and without modified FeCrAlY coatings exposed in LBE at different flow, stress and temperature conditions”, Journal of Nuclear Materials, 376 (3), 274-281, (2008).

8. ALFONS WEISENBURGER, “PEB treatment of materials: Facilities, Applications, HLM related applications”, Structural Materials for Innovative Nuclear Systems (SMINS), Karlsruhe-Germany, 4-6 Juni (2007).

TANYA JAWAB Rany Saptaaji

Apakah rekayasa permukaan baja dapat dilakukan menggunakan Teknik Continuous Electron Beam?

Abu Khalid Rivai Mungkin saja rekayasa permukaan baja dapat

dilakukan dengan Teknik Continuous Electron Beam. Namun keunggulan Pulsed Electron Beam dalam menghasilkan tingkat pemanasan yang cepat dengan dibarengi tingkat pendinginan yang cepat (rapid quenching) yang menghasilkan proses adiabatik dimana pemanasan tidak akan mempengaruhi lapisan substrat dibawah lapisan leleh tidak akan diperoleh dengan menggunakan Teknik Continuous Electron Beam.

Drs. Tjipto Sujitno, MT Dari foto makro permukaan kasar artinya lunak

dan dari foto mikro permukaan halus maka kekerasan naik serta butir halus. Apabila kekerasan naik maka sesuai teori. Mohon penjelasannya?

Abu Khalid Rivai Dari foto makro memang terlihat bahwa

permukaan yang terbentuk akibat perlakuan Pulsed Electron Beam ini menjadi relatif kasar. Dari foto mikro dapat dianalisis kualitatif terbentuknya butiran yang baik (fine-grained). Kekasaran baja yang dianalisis pada makalah ini hanya untuk baja high carbon C-60 sehingga belum dapat digeneralisir untuk seluruh baja seperti misalnya baja low carbon. Kekerasan ini terjadi karena karakteristik baja high carbon yang jika diberi perlakuan panas yang memadai yang dalam ini menggunakan teknik Pulsed Electron Beam terjadi perubahan fase yang memungkinkan terjadinya kekerasan (hardness)


174


Vol. 13, Januari 2012 : 165- 174

yang signifikan.

Prof. Drs. Darsono 1. Parameter yang paling dominan apa dari Pulsed

Electron Beam pada sifat pengerasan bahan? 2. Bagaimana sifat fisisnya sehingga bisa terjadi

pengerasan dengan Pulsed Electron Beam?

Abu Khalid Rivai 1. Dalam penelitian ini hanya disajikan data

pengerasan baja high carbon C-60 yang mengalami pengerasan (hardness) sampai

dengan 4,2 kali lipat setelah perlakuan Pulsed Elektron Beam, sehingga hal ini masih belum dapat digeneralisir untuk seluruh baja seperti misalnya baja low carbon.

2. Secara umum pengerasan ini terjadi karena karakteristik baja high carbon yang dapat ditingkatkan kekerasannya dengan heat treatment seperti penggunaan teknik Pulsed Electron Beam ini di mana terjadi perubahan fase pada struktur baja C-60.

rekayasa permukaan baja untuk bahan sistem …

Documents