Keramik. KERAMIKOS (bahasa Yunani) sifat yang diinginkan dari material ini secara normal dapat dicapai melalui proses perlakuan panas Firing

Transkripsi

1 Keramik KERAMIKOS (bahasa Yunani) sifat yang diinginkan dari material ini secara normal dapat dicapai melalui proses perlakuan panas Firing

2 Keramik

3 Keramik

4 Keramik Definisi: material padat anorganik yang bukan logam material yang sebagian besar merupakan senyawa antara unsur logam dan non logam di mana sebagian besar ikatannya adalah ikatan ion dan sedikit ikatan kovalen

5 Keramik Senyawa logam + non logam: 1. Oksida (CaO, SiO 2, Al 2 O 3, MgO, K 2 O, dan Na 2 O) 2. Nitrida (Si 3 N 4, AlN, GaN, InN, TiN, dan ZrN) powder 3. Karbida (Fe 3 C, ZrC, TiC, VC, dan NbC)

6 Klasifikasi Keramik Atas dasar asal: A. Keramik Tradisional B. Keramik Teknik

7 Keramik Tradisional Keramik yang bahan dasarnya berasal dari clay (lempung), silica, dan feldspar Contoh: Keramik Cina Porselin Batu bata Gelas Semen Refraktori Bahan abrasif

8 Keramik Teknik Keramik yang berupa senyawa dari unsur logam dan non logam Contoh: 1. Oksida (CaO, SiO 2, Al 2 O 3, MgO, K 2 O, dan Na 2 O) 2. Nitrida (Si 3 N 4, AlN, GaN, InN, TiN, dan ZrN) 3. Karbida (Fe 3 C, ZrC, TiC, VC, dan NbC)

9 Karakteristik umum keramik Keras Kaku Kuat Getas Stabil pada suhu tinggi Isolator Tahan korosi dan tahan abrasi Kekuatan tarik rendah sedangkan kekuatan tekannya tinggi Konduktifitas termal rendah

10 Sifat Mekanik Keramik 1. Perilaku patah getas 2. Perilaku tegangan-regangan 3. Kekerasan 4. Perilaku creep

11 Sifat Mekanik Keramik Perilaku patah getas Sebagian besar patah getass Perilaku tegangan-regangan Tidak dapat ditentukan dari uji tarik karena: Sulit menyiapkan spesimen sesuai standar Sulit mencekam spesimen (getas) Regangan patah sangat kecil (0,1%)

12 Sifat Mekanik Keramik Uji yang cocok Bending test Modulus elastisitas GPa Kekerasan Lebih keras dari logam Sering dipakai sebagai gerinda (abrasif) Intan (material paling keras) Perilaku creep Ketahanan creep tinggi

13 Carbon Unsur yang memiliki beberapa bentuk polimorphic Bentuk Polimorphic: a. Intan (diamond) b. Grafit (graphite) Polymorphic memiliki lebih dari satu jenis sel satuan

14 Intan Polimorf dari karbon yang bersifat metastabil pada temperatur kamar dan tekanan atmosfer Karakteristik: Tiap 1 atom C berikatan 4 atom C lainnya (ikatan kovalen penuh) Merupakan material paling keras Konduktivitas panas/thermal tinggi Konduktivitas listrik sangat rendah Memantulkan cahaya

15 Struktur kristal intan

16 Grafit Karakteristik: Merupakan jenis polimorf dari C lain Tiap atom C berikatan dengan 3 atom C lainnya (ikatan kovalen setengah penuh) Lebih stabil daripada intan pada temperatur kamar dan tekanan atmosfer Kestabilan kimianya baik pada temperatur tinggi dan atmosfer nonoxiziding Konduktivitas termal tinggi

17 Grafit Karakteristik: Koefisien ekspansi termal rendah Ketahanan terhadap thermal shock tinggi Daya serap terhadap gas tinggi Mampu mesinnya baiki Aplikasi: Elemen pemanas furnace listrik Elektroda las busur Elektroda batu bateri Nosel roket

18 Struktur kristal grafit

19 KLASIFIKASI KERAMIK a. Gelas b. Clay Products c. Refraktori d. Bahan abrasif e. Semen f. Advanced ceramics

20 Gelas Zat padat amorf yang berbentuk sewaktu transformasi dari cair menjadi kristal Contoh: Gelas Kaca Lensa

21 Clay Products Alasan pemakaian clay: Murah Tersedia dalam jumlah banyak Mudah dibentuk (+ air) Dikeringkan (- air) Sifat mekanik meningkat setelah dibakar Contoh: Batu bata Ubin Porselin Guci Genteng

22 Bahan Refraktori Bahan anorganik non logam yang sukar leleh pada temperatur tinggi Contoh: Batu tahan api Batu silika Batu bata dolomit

23 Bahan Abrasif Bahan anorganik keras yang biasanya dipakai sebagai bahan pemotong dan pemoles logam Contoh: Batu gerinda Kertas amplas (SiC, WC, pasir silika, aluminum oxide)

24 Semen Bahan anorganik yang mengeras apabila dicampur dengan air atau larutan garam

25 Advanced Ceramics Oksida, nitrida, karbida Digunakan pada engine turbin dan ruang pembakaran

26 Keunggulan Advanced Ceramics Mampu bertahan pada suhu operasi yang lebih tinggi sehingga meningkatkan efisiensi bahan bakar Tahan aus dan korosi Mampu dipakai pada kondisi operasi tanpa sistem pendingin Densitasnya lebih rendah sehingga menurunkan berat engine Aplikasi: engine turbin pesawat yang dilapisi ZrO 2

27 Teknik fabrikasi keramik

28 Proses pembentukan gelas Gelas dibentuk dengan cara memanaskan raw material di atas temperatur cair Raw material: Silica Na 2 O CaO Na 2 CO 3 CaCO 3

29 Metode pembentukan gelas A. Pressing B. Blowing C. Drawing D. Fiber Forming

30 Pressing Digunakan untuk fabrikasi gelas dengan tebal tipis Cetakan dan material awal dipanaskan dan selanjutnya dikompaksi dengan tekanan Cetakannya biasanya terbuat dari besan cor yang dilapisi dengan grafit

31 Proses pembentukan gelas

32 Proses Pressing dan blowing Bentuk gelas awal/parison dibentuk dengan mechanical pressing di dalam cetakan Parison dimasukkan ke dalam finishing atau blow mold dan ditekan/press untuk mengisi bentuk kontur cetakan dengan menggunakan tekanan dari blast air

33 Proses penarikan lembaran gelas

34 Drawing Digunakan untuk fabrikasi gelas yang panjang dengan luas melintang konstan seperti lembaran, batangan, pipa, serat Gelas cair diisikan ke dalam platinum heating chamber Lembaran/serat gelas dibentuk dengan cara menarikan gelas cair melewati small orifices pada dasar chamber

35 Powder Pressing A. Uniaxial Pressing B. Isostatic/hydrostatic Pressing C. Hot Pressing

36 Uniaxial Pressing Serbuk dikompaksi di dalam metal die dengan tekanan yang diberikan pada satu arah Untuk memproduksi produk simple Laju produksi tinggi Murah

37 Isostatic Pressing Serbuk diisikan ke dalam rubber envelope dan tekanan diberikan dari fluida, sama ke segala arah Bentuk yang lebih komplek dapat dibuat dengan metode ini Perlu waktu lama Mahal Uni + iso perlu firing operation or SINTERING (pemanasan < Melting point penyatuan antar serbuk, pengurangan porositas, dan peningkatan densitas dan sifat mekanik

38 Hot Pressing Pengepresan serbuk dan pemanasan dilakukan secara simultan Die mahal dan umurnya pendek Perlu waktu lama

39 Proses pengepresan powder/serbuk

40 Sintering