studi eksperimen pembuatan komposit metal matrik …eprints.ulm.ac.id/694/1/material 21.pdf ·...

6
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 Material 21 Studi Eksperimen Pembuatan Komposit Metal Matrik Aluminium Penguat SiC Wisker dan Al 2 O 3 Partikel sebagai Material Alaternatif Ketut Suarsana 1, a* , Putu Wijaya Sunu 2,b (1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana (2) Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali. Kampus Bukit Jimbaran Bali , Telepon (0361) 813321 [email protected] Abstrak Pengembangan material komposit berbasis logam pada dunia industri cukup potensial untuk memenuhi akan komponen-komponen permesinan. Dengan adanya perkembangan bahan yang sangat pesat, maka dituntut untuk menghasilkan bahan ringan dan murah yang merupakan persyaratan utama dalam dunia industri pembuatan komponen-komponen mesin. Hal ini memunculkan inovasi baru dalam pembuatan Aluminium Matrix Composite Whisker (AMCw) yang berbasis matrik Alumunium dengan penguat Silicon Carbon whisker dan Al 2 O 3 partikel. Metode yang digunakan dalam penelitian adalah dengan proses powder metalurgi dan variasi komposisi penguat komposit. Awal proses komposit dibuat dengan variasi komposisi matrik Aluminium dengan penguat SiCw+Al 2 O 3 p dalam komposit. Komposisi Aliminium : 90% wt, 80% wt dan 70% wt dengan variasi penguat 10% wt, 20% wt dan 30% wt. Pembuatan material uji dilakukan dengan proses metalurgi serbuk dimana gaya tekan 2,5 ton, waktu penahanan 15 menit. Pengujian karakteristik dilakukan untuk menggetahui sifat fisik dan mekanik komposit. Jadi hasil penelitian adalah penambahan komposisi persen berat SiCw dan Alumina (Al 2 O 3 p) memberikan pengaruh pada sifat fisik dan mekanik komposit. Dimana densitas dan kekerasan meningkat terjadi pada setiap penambahan Alumina (Al 2 O 3 p) itu sendiri. Sebaliknya porositas menurun dengan meningkatnya komposisi penguat. Hubungan antara sifat dari masing-masing komposisi penguat SiCw dan Al 2 O 3 pembentuk komposit yang dibuat dengan menganalisa struktur mikro yang terbentuk. Kata Kunci: Matrik Aluminium, SiC wisker dan Al 2 O 3 partikel. 1. Pendahuluan Peradaban kehidupan manusia semakin berkembang maka kebutuhan akan teknologi bahan juga semakin meningkat dan beragam dalam berbagai aplikasi penggunaannya. Ketersediaan material konvensional yang kuantitas dan kualitasnya terbatas memunculkan pemikiran untuk pengembangan bahan melalui pengembangan proses pembuatan material dengan cara perlakuan permukaan, penambahan penguat material lain maupun rekayasa strukturalnya. Pengembangan komposit matriks aluminium dalam skala besar sudah banyak dilakukan dalam penelitian. Dimana didukung oleh tersedianya serat karbon, boron dan wisker. Bahan dari Aluminium Matrix Composites (AMC) mempunyai prospek karena menjanjikan karakteristik kekuatan dan ketahanan deformasi termal yang baik. Penguat serat kontinu satu arah menghasilkan perbaikan sifat mekanik yang menonjol dibandingkan dengan material matrik tanpa penguatan maupun yang diskontinu [1]. Komposit adalah perpaduan dari beberapa bahan yang dipilih berdasarkan kombinasi sifat fisik masing-masing material penyusunnya untuk menghasilkan material baru dan unik dengan ikatan antara masing- masing material penyusun sebagai matrik dan penguat. Material Al alloy digabungkan dengan keramik SiCw tergolong dalam jenis material komposit Aluminium Matrix Composite (AMC). Pada proses perekayasaan material Aluminium Matrix Composites (AMC) dapat menggunakan logam aluminium alloy sebagai matrik dengan keramik SiC dan alumina sebagai bahan penguat/pengisi. Perbedaan dari material penyusun komposit, antara matrik dan pengisi (filler), agar berikatan dengan kuat, maka perlu penambahan aditif atau penguat [2]. Model

Upload: hadiep

Post on 06-Feb-2018

216 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Studi Eksperimen Pembuatan Komposit Metal Matrik …eprints.ulm.ac.id/694/1/Material 21.pdf · proses metalurgi serbuk. Sampel komposit AMCw yang dibuat berbentuk silindris dengan

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)

Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

Material 21

Studi Eksperimen Pembuatan Komposit Metal Matrik Aluminium Penguat SiC Wisker dan Al2O3 Partikel sebagai Material Alaternatif

Ketut Suarsana 1, a*, Putu Wijaya Sunu2,b (1)

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana (2)

Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali. Kampus Bukit Jimbaran Bali , Telepon (0361) 813321

[email protected]

Abstrak Pengembangan material komposit berbasis logam pada dunia industri cukup potensial untuk

memenuhi akan komponen-komponen permesinan. Dengan adanya perkembangan bahan yang

sangat pesat, maka dituntut untuk menghasilkan bahan ringan dan murah yang merupakan

persyaratan utama dalam dunia industri pembuatan komponen-komponen mesin. Hal ini

memunculkan inovasi baru dalam pembuatan Aluminium Matrix Composite Whisker (AMCw)

yang berbasis matrik Alumunium dengan penguat Silicon Carbon whisker dan Al2O3 partikel.

Metode yang digunakan dalam penelitian adalah dengan proses powder metalurgi dan variasi

komposisi penguat komposit. Awal proses komposit dibuat dengan variasi komposisi matrik

Aluminium dengan penguat SiCw+Al2O3p dalam komposit. Komposisi Aliminium : 90% wt, 80%

wt dan 70% wt dengan variasi penguat 10% wt, 20% wt dan 30% wt. Pembuatan material uji

dilakukan dengan proses metalurgi serbuk dimana gaya tekan 2,5 ton, waktu penahanan 15 menit.

Pengujian karakteristik dilakukan untuk menggetahui sifat fisik dan mekanik komposit. Jadi hasil

penelitian adalah penambahan komposisi persen berat SiCw dan Alumina (Al2O3p) memberikan

pengaruh pada sifat fisik dan mekanik komposit. Dimana densitas dan kekerasan meningkat terjadi

pada setiap penambahan Alumina (Al2O3p) itu sendiri. Sebaliknya porositas menurun dengan

meningkatnya komposisi penguat. Hubungan antara sifat dari masing-masing komposisi penguat

SiCw dan Al2O3 pembentuk komposit yang dibuat dengan menganalisa struktur mikro yang

terbentuk.

Kata Kunci: Matrik Aluminium, SiC wisker dan Al2O3 partikel.

1. Pendahuluan

Peradaban kehidupan manusia

semakin berkembang maka kebutuhan akan

teknologi bahan juga semakin meningkat dan

beragam dalam berbagai aplikasi

penggunaannya. Ketersediaan material

konvensional yang kuantitas dan kualitasnya

terbatas memunculkan pemikiran untuk

pengembangan bahan melalui pengembangan

proses pembuatan material dengan cara

perlakuan permukaan, penambahan penguat

material lain maupun rekayasa strukturalnya.

Pengembangan komposit matriks aluminium

dalam skala besar sudah banyak dilakukan

dalam penelitian. Dimana didukung oleh

tersedianya serat karbon, boron dan wisker.

Bahan dari Aluminium Matrix Composites

(AMC) mempunyai prospek karena

menjanjikan karakteristik kekuatan dan

ketahanan deformasi termal yang baik.

Penguat serat kontinu satu arah menghasilkan

perbaikan sifat mekanik yang menonjol

dibandingkan dengan material matrik tanpa

penguatan maupun yang diskontinu [1].

Komposit adalah perpaduan dari

beberapa bahan yang dipilih berdasarkan

kombinasi sifat fisik masing-masing material

penyusunnya untuk menghasilkan material

baru dan unik dengan ikatan antara masing-

masing material penyusun sebagai matrik dan

penguat. Material Al alloy digabungkan

dengan keramik SiCw tergolong dalam jenis

material komposit Aluminium Matrix

Composite (AMC). Pada proses perekayasaan

material Aluminium Matrix Composites

(AMC) dapat menggunakan logam aluminium

alloy sebagai matrik dengan keramik SiC dan

alumina sebagai bahan penguat/pengisi.

Perbedaan dari material penyusun komposit,

antara matrik dan pengisi (filler), agar

berikatan dengan kuat, maka perlu

penambahan aditif atau penguat [2]. Model

Page 2: Studi Eksperimen Pembuatan Komposit Metal Matrik …eprints.ulm.ac.id/694/1/Material 21.pdf · proses metalurgi serbuk. Sampel komposit AMCw yang dibuat berbentuk silindris dengan

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)

Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

Material 21

penguatan dengan mengunakan jenis penguat

merupakan pengembangan dari perlakuan

permukaan pada material dasar, tapi

sebelumnya umum dilakukan dengan

rekayasa perlakuan panas (heat treatment)

pada permukaan material komposit.

Penggabungan aditif atau penguat yang

berbeda karakteristiknya, selama ini

dilakukan dengan metode bonding diffusion

yaitu penggabungan dilakukan dengan

pemanasan temperatur tinggi dengan tegangan

mekanik yang besar. Metode ini juga

mempunyai kelemahan yaitu bentuk produk

yang terbatas dan biaya produksi tinggi.

Penggabungan aditif pada temperatur dingin

dengan rekayasa permukaan lapisan melalui

prosess manufaktur metalurgi serbuk,

merupakan alternatif yang dapat

dikembangkan [3]. Salah satu metoda

pembentukan logam yang memungkinkan

adanya kontrol terhadap setiap variabel

prosesnya dapat dilakukan dalam proses fase

padat. Ketelitian dalam kontrol dan rekayasa

variabel proses merupakan hal yang menjadi

penentu kualitas hasil produk. Pencampuran

serbuk logam dengan partikel keramik untuk

membuat Metal Matrix Composites (MMC)

perlu adanya variabel yang jelas. Setelah

proses pencampuran ini biasanya diikuti

dengan cold compaction, degassing dan

perlakuan panas seperti hot isostatic pressing

(HIP) maupun sintering. Proses penekanan

adalah memadatkan serbuk atau konsolidasi

dari serbuk kedalam bentuk yang diinginkan,

agar diperoleh dimensi presisi, serta material

tidak mudah hancur. Kajian yang telah

dilakukan sebelumnya dalam bidang Metal

Matrix Composites (MMC) terutama

aluminium sebagai matrik dan Silikon carbon

sebagai penguat, adalah bertujuan untuk

meningkatkan karakteristik fisik dan

mekaniknya. Pelapisan alumina (Al2O3) pada

permukaan SiC partikel cenderung

meningkatkan karakteristik karena lebih

merata dan menyebabkan ikatan interfasial

antara penguat SiC dengan matrik Aluminium

menjadi lebih baik [4]

Dalam penelitian sebelumnya

komposit berbasis matrik Al diperkuat oleh

SiCw itu sendiri atau alumina (Al2O3) telah

banyak diteliti. Namun penguat gabungan

SiCw bersama alumina partikulat (Al2O3p)

pada aluminium matrik disebut komposit

Al/(SiCw+Al2O3p), dan dengan variasi

persentase berat belum ada meneliti. Dalam

hal ini dipandang perlu untuk membuat

material baru dengan komposisi tertentu

untuk mendapatkan sifat material yang

kekuatannya tinggi serta sebagai bahan

alternatif untuk aplikasi pengunaannya. Oleh

karena itu fokus penelitian adalah pengaruh

komposisi penguat gabungan SiCw ditambah

alumina partikulat (Al2O3p) dengan

Aluminium sebagai matrik terhadap

karakteristik komposit terutama kekuatan,

densitas, porositas dan kekerasan yang

dimiliki komposit baru.

2. Bahan dan Metode Penelitian

Bahan yang digunakan dalam

penelitian berupa serbuk dan serat dari

Aluminium Matrik, Al2O3 partikel serta SiC

whisker. Pembuatan dengan teknik metalurgi

serbuk menggunakan bahan baku yaitu Al

fine powder (≥90%) p.a Merck dan serat SiC

whisker komersial diameter (d ≈ 0.5 µm),

panjang (l ≈ 40 µm). Sebagai bahan

tambahan digunakan serbuk Al2O3 partikel

dan Etanol 96% (CH3COOH) sebagai media

pencampur. Untuk grafit (C) dari arang dan

Vasiline sebagai pelumas pada dinding cetak

tekan.

Alat penelitian

- Timbangan Digital, berfungsi untuk

penimbangan massa bahan.

- Alat Uji Microhardness Tester

- Mortar, wadah untuk proses pencampuran

- Beker glass dan gelas ukur

- Magnetik Stirrer sebagai alat untuk

pencampur serbuk dari bahan.

- Alat kompaksi CARVER dengan kapasitas

10 ton

- Mesin magnetic stirrer, mesin ini berfungsi

untuk mencampur dan mengaduk Al

dengan SiCw dan bahan wetting agen.

- Furnace , sebagai alat pemanas

- Cetakan/die, alat yang digunakan untuk

mencetak Al dengan SiCw dan bahan

wetting agen

- Alat uji Scanning Electron Microscope

(SEM)

Penentuan Persen berat (%wt) antara

Matrik dengan Penguat

Page 3: Studi Eksperimen Pembuatan Komposit Metal Matrik …eprints.ulm.ac.id/694/1/Material 21.pdf · proses metalurgi serbuk. Sampel komposit AMCw yang dibuat berbentuk silindris dengan

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)

Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

Material 21

Aluminium matrix Composite (AMCw)

dibuat dari pencampuran matrik dengan

penguat, dimana matrik adalah Aluminium

fine powder dengan penguat SiCw yang

diperkuat dengan bahan aditif. Proses

pembuatan komposit ini dilakukan dengan

proses metalurgi serbuk. Sampel komposit

AMCw yang dibuat berbentuk silindris

dengan diameter 0,8 cm dan tinggi 1 cm.

Sehingga, volume total komposit yang harus

dihasilkan ± 0,5 cm3. Bahan yang digunakan

adalah Aluminium (ρm = 2,7 gr/cm3), SiCw (ρf

= 3.2 gr/cm3) dan Al2O3 (ρf = 3,8 gr/cm

3)

dengan perbandingan persen berat (% wt)

masing-masing sebagai berikut.

Tabel 1. Komposisi Matriks Al dan penguat

(SiCw+Al2O3).

Penentuan Karakteristik komposit :

Penentuan Densitas

Densitas merupakan besaran fisis yaitu

perbandingan massa (m) dengan volume

benda (V), (Birkeland, P.W., 1984) [5]

0)(

2Hmmm

m

kgb

s

dengan : Densitas bulk (ρ) (gram/cm3), massa

sampel setelah dikeringkan di dalam oven (

ms)(gr), massa sampel yang digantung di

dalam air (mg)(gram), massa kawat

penggantung sampel (mk)(gram), massa

sampel setelah direndam didalam air / jenuh

(mb)(gr),massa jenis air (ρH2O)=1 gram/cm3)

Penentuan Porositas

Porositas suatu bahan pada umumnya

dinyatakan sebagai porositas terbuka atau

apparent

porosity, dan dapat dinyatakan dengan

persamaan standar ASTM C 373 - 88.

(Birkeland, P.W., 1984)[5] m b - m s

p = ---------------------- x 100 % mb - (mg - mk)

Kekerasan (Vickers Hardness Test)

Angka kekerasan Vickers dengan persamaan :

Scanning Electron Microscope (SEM)

Scanning Electron Microscope

merupakan mikroskop elektron yang banyak

digunakan untuk analisa permukaan

material. SEM juga dapat digunakan untuk

menganalisa data kristalografi, sehingga

dapat dikembangkan untuk menentukan

elemen atau senyawa. Prinsip kerja SEM di

mana dua sinar elektron digunakan secara

simultan. Satu strike specimen digunakan

untuk menguji dan strike yang lain adalah

Cathode Ray Tube (CRT) memberi

tampilan gambar. SEM menggunakan prinsip

scanning, maksudnya berkas elektron di

arahkan dari titik ke titik pada objek. Gerakan

berkas elektron dari satu titik ke titik yang

lain pada suatu daerah objek menyerupai

gerakan membaca. Gerakan membaca ini

disebut dengan scanning. Komponen utama

SEM terdiri dari dua unit, electron column

dan display console. Electron column

merupakan model electron beam scanning.

Sedangkan display console merupakan

elektron skunder yang di dalamnya terdapat

CRT.

3. Hasil dan Pembahasan

Densitas Komposit

Pada komposit Al-(SiCw+Al2O3p) ini,

menggunakan Aluminium sebagai matrik

dengan SiCw digabung Al2O3p sebagai

penguat, dibuat dengan proses metalurgi

serbuk. Serbuk matrik aluminium dicampur

dengan penguat SiCw dan serbuk Al2O3p,

kemudian proses kompaksi. Bakalan yang

terbentuk setelah kompaksi disebut green

density. Green density ini terbentuk karena

adanya ikatan antarmuka partikel-partikel

matrik dan penguat. Green density tidak dapat

dikatakan/dipresentasikan sebagai densitas

Al Fine

Powder

SiC wisker Penguat Al2O3 p

(% ) wt (% ) wt

90%

10 0

7 3

4 6

1 9

80%

20 0

17 3

14 6

11 9

70%

30 0

27 3

24 6

21 9

Page 4: Studi Eksperimen Pembuatan Komposit Metal Matrik …eprints.ulm.ac.id/694/1/Material 21.pdf · proses metalurgi serbuk. Sampel komposit AMCw yang dibuat berbentuk silindris dengan

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)

Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

Material 21

akhir komposit, karena ikatan antarmuka

serbuk yang terjadi masih sangat lemah.

Dari gambar 1, terlihat bahwa

peningkatan komposisi matrik Aluminium

dan penguat Al2O3p menyebabkan

peningkatan kerapatan/densitas komposit.

Peningkatan densitas juga proporsional

dengan penambahan penguat alumina, dimana

densitas bakalan (green density) naik seiring

bertambahnya komposisi persen berat (%wt)

penguat. Peningkatan densitas terjadi karena

adanya gaya adhesi-kohesi antar partikel.

Gaya ini dipengaruhi oleh penguncian antar

permukaan partikel, gaya Van Der Waals dan

gaya elektostatik. Gaya tekan yang diberikan

pada partikel akan dapat membentuk model

ikatan bola-bidang. Hal ini dikarenakan pada

model ikatan ini porositas yang terbentuk

relatif semakin kecil. Semakin meningkat

komposisi berat (%wt) penguat alumina

(Al2O3p) yang digunakan, maka semakin

besar pula nilai densitas yang diperoleh.

Gambar 1. Hubungan densitas dengan komposisi

bahan Al2O3p

Porositas Komposit

Porositas dapat terjadi akibat

terjebaknya lubrikan, gas dan terjadinnya

proses perlakuan partikel yang tidak terjadi

secara sempurna. Prediksi secara tepat

kekuatan mekanik material porus dapat

dilakukan dengan mempertimbangkan bentuk,

orientasi dan volume porositas. Analisa

porositas pada umumnya hanya

mempertimbangkan efek fraksi volume

porositas dalam kaitannya dengan kekuatan

komposit porus [6]. Persyaratan dasar

kekuatan komposit terletak pada kualitas

kekuatan antarmuka matrik dan penguat.

Ikatan antarmuka inilah yang menjadi

jembatan transmisi tegangan luar yang

diberikan dari matrik menuju partikel

penguat. Jika ikatan yang terjadi antara matrik

dengan penguat dengan baik maka transmisi

tegangan ini dapat berlangsung dengan baik

dan kuat. Keberadaan porus yang terletak

pada daerah antarmuka antar serbuk matrik

dan penguat menyebabkan terhalangnya

pembentukan ikatan antar partikel penguat

sepanjang proses kompaksi maupun

pembentukan sepanjang proses perlakuan.

Porositas juga merupakan pusat konsentrasi

tegangan eksternal yang dapat menurunkan

kemampuan material dalam menahan beban

eksternal.

Pada gambar 2. komposit Al-(SiC+

Al2O3p) porositas terjadi pada daerah antar

muka matrik dan penguat. Keberadaan

porositas menyebabkan penurunan sifat

mekanik komposit. Pada umumnya total

porositas banyak dipengaruhi oleh serat SiCw

yang orientasinya secara acak atau random

pada komposit. Hal ini berakibat ikatan

antarmuka serbuk aluminium dengan serat

SiCw menimbulkan pori lebih banyak

dibandingkan dengan serbuk Al dipadukan

dengan alumina partikel. Selain itu porositas

sangat berhubungan erat dengan

kompaktibilitas, semakin kecil ukuran serbuk

maka luas kontak permukaan antar butir

semakin luas. Bila porositas semakin kecil

maka sifat kompaktibilitas bahan semakin

tinggi begitu juga densitas bahan meningkat.

Gambar 2. Hubungan porositas dengan komposisi

bahan Al2O3p

Kekerasan Komposit

Gambar 3. menunjukkan hubungan

antara komposisi persentase berat dari

komposit Al-(SiCw+Al2O3p) terhadap

kekerasan bahan. Hal ini dapat dilihat bahwa

setiap peningkatan komposisi gabungan

penguat SiCw dan Al2O3p dengan komposisi

De

nsi

tas

(gr/

cm3

)

Al2O3p (%)

90% Al 80% Al

Po

rosi

tas

(%)

Al2O3 (%)

90% Al 80% Al

Page 5: Studi Eksperimen Pembuatan Komposit Metal Matrik …eprints.ulm.ac.id/694/1/Material 21.pdf · proses metalurgi serbuk. Sampel komposit AMCw yang dibuat berbentuk silindris dengan

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)

Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

Material 21

matriks Aluminium, menyebabkan

peningkatan dalam kekerasan. Temuan ini

mirip dengan penelitian sebelumnya [7],

bahwa semakin besar jumlah komposisi

penguat yang digunakan, semakin tinggi nilai

kekerasan yang diperoleh dan terjadi

peningkatan ikatan antar partikel. Umumnya

setiap penambahan penguatan pada

aluminium matriks menyebabkan peningkatan

kekerasan komposit. Dalam hal ini, efek

penambahan Al2O3p sendiri berdampak pada

kekerasan komposit. Pada Tabel 2.

ditampilkan data pengaruh komposisi

persentase berat penguat SiCw dan Al2O3p

pada aluminium matrik terhadap kekerasan

komposit.

Tabel 2 Data Kekerasan No Al Fine

Powder

SiC wisker

Al2O3

Kekerasan

(% ) wt (% ) wt VHN 1 VHN 2 VHN 3 Total SD Mean

1 10% 0% 94,592 96,552 92,691 283,835 1,931 94,612

2 90% 7% 3% 107,332 102,813 100,660 310,806 3,405 103,602

3 4% 6% 120,024 112,156 117,311 349,491 3,997 116,497

4 1% 9% 125,738 114,690 131,871 372,300 8,707 124,100

5 20% 0% 105,036 109,704 114,690 329,431 4,828 109,810

6 80% 17% 3% 128,750 117,311 131,871 377,933 7,666 125,978

7 14% 6% 141,947 135,107 125,738 402,792 8,137 134,264

8 11% 9% 149,320 141,947 131,871 423,138 8,759 141,046

9 30% 0% 125,738 135,107 122,831 383,677 6,415 127,892

10 70% 27% 3% 149,320 145,563 157,282 452,165 5,984 150,722

11 24% 6% 161,504 165,898 170,475 497,877 4,486 165,959

12 21% 9% 180,214 175,243 190,813 546,270 7,953 182,090 Pada gambar 3 nilai kekerasan

komposit dengan penguat (SiCw+Al2O3p)

pada 0% Al2O3p sebagai penguat dengan

komposisi komposit berturut-turut : (90%

Al+10% SiCw), (80% Al + 20% SiCw) dan

(70% Al + 30% SiCw). Ketika SiCw sendiri

meningkat tanpa Al2O3p dalam matriks

aluminium, kekerasan meningkat karena serat

SiCw ukuran diameter yang kecil, lebih kecil

dari aluminium matriks serbuk dan serat

mempunyai kekerasan yang tinggi. Hal ini

juga terjadi karena penurunan persentase berat

komposit matriks aluminium itu sendiri yang

sifatnya lunak. Salah satu sifat dari aluminium

adalah ulet (ductille) dan kekerasan yang

rendah. Disisi lain, nilai kekerasan komposit

meningkat dengan penambahan persentase

berat penguatan gabungan SiCw dan Al2O3p.

Jadi nilai kekerasan meningkat dengan

penguatan : Al2O3p dari 3%wt, 6%wt dan

9%wt, untuk masing-masing komposit

matriks aluminium.

Gambar 3. Hubungan kekerasan dengan

komposisi bahan Al2O3p

Analisa struktur mikro SEM komposit

Berdasarkan hasil penelitian, nilai

porositas dengan peningkatan komposisi

persentase berat dari penguat gabungan

SiCw+Al2O3p disetiap matrik aluminium

bahwa persentase porositas mengalami

peningkatan yang disebabkan oleh pengaruh

dominan dari penguat SiCw.

Gambar 4a. Foto SEM distribusi penguat pada

komposisi 0% Al2O3p dan 3% Al2O3p

Gambar 4b. Foto SEM distribusi penguat pada

komposisi 6% Al2O3p dan 9% Al2O3p.

Kek

eras

an (

VH

N)

Al2O3 (%)

90% Al

Porositas

berkurang

10%wt SiCw+0 %wt Al2O3 7%wt SiCw+3 %wt Al2O3

Porositas

SiC

w

SiC

w Al2O3p

1%wt SiCw+9 %wt Al2O3 4%wt SiCw+6 %wt Al2O3

SiC

w

Al2O3p Prosentase Porositas kecil

Al2O3p

Page 6: Studi Eksperimen Pembuatan Komposit Metal Matrik …eprints.ulm.ac.id/694/1/Material 21.pdf · proses metalurgi serbuk. Sampel komposit AMCw yang dibuat berbentuk silindris dengan

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)

Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

Material 21

Gambar 4(a) dan (b) menunjukkan porositas

komposit dengan 90% Aluminium matriks

dan penguatan Al2O3p dan SiCw adalah

masing-masing (0%+10% berat), (3%+7%

berat), (6%+ 4% berat), (1%+9% berat). Pada

gambar 4 terlihat semakin meningkat

komposisi Al2O3p menunjukan porositas

menurun dimana daerah ini ditunjukan

dengan semakin rapat susunan atom-atomnya.

Ini terbukti semakin kaya dengan partikel

Al2O3 kerapatan/densitas semakin meningkat,

namun ini terjadi pada saat penurunan

komposisi dari SiCw. Hal ini juga terjadi pada

penambahan partikel Al2O3 porositas

menurun dimana struktur semakin rapat dan

berkurangnya pori pada permukaan komposit.

4 Kesimpulan

Dari penelitian komposit Al+(SiCw+Al2O3p)

menggunakan yang terdiri dari aluminium

fine powder sebagai matrik dengan Silicon

Carbon whisker (SiCw) digabung alumina

partikel (Al2O3p) sebagai penguat, juga

berdasarkan hipotesa, analisa dan pengamatan

yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan

:

1. Komposisi persentase berat (%wt) penguat

pada komposit Al+(SiCw+Al2O3p)

memberikan pengaruh terhadap sifat fisik

yaitu densitas meningkat dan porositas

menurun dengan peningkatan penguat dari

alumina, dimana densitas tertinggi adalah

(ρ = 2,469 gr/cm3) dan porositas terendah

didapat pada p =5,235%.

2. Porositas menurun dengan peningkatan

penguat dari alumina, dimana porositas

tertinggi adalah p=21,546 % dan porositas

terendah didapat p = 5,235%. Sedangkan

sifat mekanik dimana nilai densitas

berbanding terbalik dengan hilai porositas.

3. Sifat mekanik yaitu kekerasan meningkat

pada komposit Al+(SiCw+Al2O3p) disetiap

peningkatan persentase berat dari alumina

partikel (3%wt Al2O3p, 6%wt Al2O3p dan

9%wt Al2O3p).

4. Struktur mikro dari komposit Al+(SiCw+

Al2O3p) disetiap peningkatan persentase

berat dari alumina (0%, 3%wt, 6%wt dan

9%wt) pada 90%Al mempengaruhi sifat

fisik dan mekanik. Jadi peningkatan

komposisi penguat Al2O3p dapat

mengurangi porositas dan meningkatkan

densitas juga kekerasan meningkat dengan

melihat visual dari hasil foto SEM.

Ucapan Terimakasih

Terimaksih yang dalam dan tak ternilai saya

berikan kepada Laboratorium Metalurgi

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Udayana, Institut Teknologi Malang (ITN)

dan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

(UB) sebagai tempat melaksanakan penelitian

ini.

Daftar Pustaka

[1] Beatty, R. L. and Wyman, F. H., 1987,

Continous Silicon Carbide Whisker

Production, United state Patent, No.

4,637, 924.

[2]. Sciti, D., and Bellosi, A., 2002.

Microstructure and Properties of Alumina-

SiC nanocomposites Prepared from

Ultrafine Powders, Journal of Material

Science 37, Kluwer Academic Publishers.

[3] Widyastuti, Eddy, S., Siradj, Dedi Priadi,

and Anne Zulfia., 2008. Compactibility

Al/Al2O3 Composites with Variable Hold

Time Sintering, Makara, Sains, Vol.12,

No. 2, November (2008), 113-119.

[4] Zainuri, M., Siradj, E. S., Priadi, D., dan

Zulfia, A., 2008. Pengaruh Pelapisan

Permukaan Partikel SiC dengan Oksida

Metal terhadap Modulus Elastisitas

Komposit Al/SiC. Matrix, 12 (2), 126-

133.

[5] Birkeland, P. W., 1984. Soil dan

Geomorphologi, Oxford, University Press

New York,halaman 14-15.

[6] Garnier, V., Fantozzi, G., Nguyen, D.,

Dubois, J., & Thollet, G., 2005.

Influence of SiC whisker Morphology

and Nature of SiC / Al2O3 Interface on

Thermo Mechanical Properties of SiC

Reinforced Al2O3 Composites. Journal of

the European Ceramic Society, 25, 3485-

3493. doi : 10.1016/ j.

jeurceramsoc.2004.09.026.

[7] Gibson Ronald, F., 1994. Principles of

Composite Material Mechanics. Singapore :

McGraw- Hill.