Galuh Intan Permata Sari

Transkripsi

1 PENGARUH MILLING TIME PADA PROSES MECHANICAL ALLOYING DALAM PEMBENTUKAN FASA INTERMETALIK γ-tial DENGAN MENGGUNAKAN HIGH ENERGY MILLING Dosen Pembimbing: 1. Hariyati Purwaningsih, S.Si, M.Si 2. Ir. Rochman Rochiem, M.Sc Oleh Galuh Intan Permata Sari

2 Gambaran Umum Penelitian Intermetalik TiAl banyak digunakan pada beberapa komponen yang bekerja pada temperatur tinggi Pada penelitian ini dilakukan sintesa fasa intermetalik sebagai penguat dalam pembentukan material Metal Matric Composit (MMC) yang dapat diaplikasikan dalam pembuatan komponen otomotif seperti conecting rod.

3 Tujuan Penelitian Untuk menganalisa pembentukan senyawa intermetalik γ-tial akibat pengaruh variasi milling time. Untuk mempelajari mekanisme pembentukan fasa intermetalik γ-tial.

4 Intermetalik Intermetalik adalah fasa atau senyawa bentukan dari unsur unsur metal, dimana struktur kristalnya berbeda dari struktur kristal metal secara individual.

5 Sifat fasa Intermetalik Kelebihan: kekuatan baik pada temperatur tinggi penghambat oksidasi dan korosi yang baik melting point tinggi kekakuan tinggi ketahanan terhadap creep baik densitas rendah. Kelemahan: Getas keelastikannya rendah pada temperatur rendah

6 Fasa intermetalik γ-tial Titanium Aluminides (γ -TiAl) yang mempunyai komposisi atomik paduan Ti 50% at dan Al 50% at Sifat fasa intermetalik γ-tial densitas rendah ketangguhan dan spesifik stiffness tinggi creep resistance baik pada temperatur tinggi struktur kristal tetragonal keuletan yang rendah pada temperatur rendah

7 Diagram fasa TiAl

8 Mechanical Alloying (MA) Mechanical alloying (MA) adalah proses penggilingan mekanik untuk memproduksi paduan hasil dari pencampuran serbuk dengan ukuran yang homogen menggunakan high energy ball milling (Suryanarayana, 2001).

9 Faktor yang Mempengaruhi MA PCA Waktu Milling Mesin milling Mechanical Alloying BPR Kecepatan milling Temperatur Milling

10 Mekanisme Mechanical Alloying Al Ti Al Ti Solid solution Terbentuk necking

11 Kajian Penelitian Peneliti : Enayati, dkk. (2009) Metode : Mechanical Alloying (planetary ball mill, type Fritz pulverisette) Parameter : kecepatan rotasi vial : 600 rpm Kecepatan disc : 300 rpm BPR 10:1 komposisi : Ti 50% wt Al variasi waktu milling : 10, 40, 60, 80 jam perlakuan panas : annealing.

12 Hasil penelitian Pada milling time yang lebih lama, terjadi deformasi mekanik yang dapat menyebabkan fase amorf TiAl menjadi kristalin akibat dari akumulasi energi Milling time sangat mempengaruhi proses pembentukan fasa intermetalik, yaitu diawali dari bentuk amorfus metastabil hcp Ti(Al) SS TiAl (L10) sehingga harus dapat memperkirakan milling time yang tepat agar hasil dari proses mechanical alloying dapat menghasilkan fasa intermetalik TiAl. proses annealing pada temperatur 700 o C menyebabkan transformasi dari fase amorfus menjadi metastabil hcp kemudian menjadi intermetalik γ-tial.

13 Diagram Alir Penelitian

14 Rancangan Penelitian Milling Time (jam) Pengujian XRD SEM Termal DTA TMA

15 Identifikasi Fisik Hasil Mechanical Alloying 0.5 jam 4 jam 6 jam 8 jam

16 Hasil Pengujian Difraksi Sinar X (XRD) Al Ti Ti(Al) γ-tial 8jam 6jam intensity 4jam 0.5jam Theta (degree)

17 Analisa Data hasil XRD Paduan TiAl Milling Time Identifikasi Fasa Puncak Difraksi 2θ FWHM Integrited Intensity 0.5 jam Al Ti jam Al Ti jam Ti(Al) Ti jam γ-tial Ti

18 Ukuran Kristal Paduan TiAl Hasil Proses Mechanical Alloying milling time Fasa λ (Å) B (rad) θ o Cos θ D (nm) 0.5jam Al Ti jam Al Ti jam Al Ti(Al) jam γ-tial Ti

19 Hasil SEM Paduan AlTi dengan Milling Time 0.5 jam a b c d Gambar Hasil SEM Paduan AlTi dengan Milling Time 0.5 jam dengan Perbesaran a)1000 dan b) 5000 kali c) dan d) kali.

20 Hasil EDAX paduan AlTi hasil milling time 0.5 jam Element Wt% At% Al Ti

21 Hasil SEM Paduan AlTi dengan Milling Time 8 jam a b c d Gambar Hasil SEM Paduan AlTi dengan Milling Time 8 jam dengan Perbesaran 1.000, b) 2.500, c) 5.000, dan d) kali.

22 Hasil EDAX paduan AlTi hasil milling time 8 jam Element Wt% At% Al Ti

23 Grafik Hasil Pengujian DTA

24 Analisa Data Hasil Pengujian DTA Milling Time Fenomena Endoterm/Eksote rm Temperatur Hipotesa Peristiwa 4 jam Endoterm 610 o C Melting Alumunium Eksoterm 650 o C Temperatur Kristalisasi o C Pembentukan fasa γ-tial (transformasi metasatbil TiAl manjadi γ-tial) 6 jam Endoterm 542 o C Melting Alumunium Eksoterm 615 o C Temperatur Kristalisasi Pembentukan fasa γ-tial (transformasi metasatbil TiAl manjadi γ-tial) 8 jam Eksoterm 585 o C Temperatur Kristalisasi o C Pembentukan fasa γ-tial (transformasi metasatbil TiAl manjadi γ-tial)

25 Grafik Hasil Pengujian TMA Paduan TiAl milling time 0 jam

26 Grafik Hasil Pengujian TMA Paduan TiAl Milling Time 8jam

27 Koefisien thermal paduan TiAl Milling time Koefisien Ekspansi Thermal 200 o C 600 o C 0.5 jam x 10-6 / o C x 10-6 / o C 8 jam x 10-6 / o C x 10-6 / o C

28 KESIMPULAN Semakin lama milling time maka ukuran kristal dari paduan TiAl akan semakin kecil. Kenaikan milling time dari 0.5 ke 8 jam menyebabkan reduksi ukuran kristal dari nm menjadi nm. Dengan semakin kecil ukuran kristal maka interdiffusion yang terjadi antar paduan TiAl semakin kuat. Sehingga powder menjadi lebih reaktif untuk membentuk fasa baru. Fasa intermetalik -TiAl terbentuk pada milling time 8 jam, diawali dengan terbentuknya solid solution Ti(Al) pada milling time 6 jam. Proses Mechanical Alloying dapat menurunkan koefisien ekspansi termal dari paduan TiAl.

29 SARAN Perpanjangan milling time untuk menghasilkan single phase -TiAl yang lebih homogen. Penambahan proses anneal setelah mechanical alloying dapat membantu pembentukan single phase -TiAl yang diinginkan. Penambahan kandungan Process Control

30 TERIMA KASIH

31 Serbuk Ti 64%at= 6,4 gram Spesifikasi : Ti 98% ukuran partikel 150 µm Bahan Penelitian Serbuk Al 36% at = 3,6 gram Spesifikasi : Al 90% ukuran partikel 45 µm

32 Milling time Berpengaruh pada pembentukan fasa Proses interdiffusion Homogenitas serbuk Welding dan fracturing