PENGARUH PELAPISAN OKSIDA SiO 2 PADA PERMUKAAN PARTIKEL SiC TERHADAP KUALITAS IKATAN ANTARMUKA KOMPOSIT Al-SiC

dokumen-dokumen yang mirip
PENGARUH VARIABEL KOMPAKSI TERHADAP MODULUS ELASTISITAS KOMPOSIT Al/SiC p DENGAN PERMUKAAN PARTIKEL SiC TERLAPISI ZnO

Gambar Modulus elastisitas berdasarkan porositas terukur pada material komposit Al/SiC p tanpa terlapisi dan terlapisi ZnO

Variasi tekanan dalam proses metalurgi serbuk dan pengaruhnya pada modulus elastisitas bahan komposit Al-SiC

Studi Sifat Mekanik Komposit Isotropik Al/SiO 2 Hasil Fabrikasi dengan Metalurgi Serbuk

PENGARUH MEDIA PENCAMPUR TERHADAP ASPEK MEKANIK KOMPOSIT Al/SiC

METALURGI SERBUK. By : Nurun Nayiroh

BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG

BAB IV ANALISIS & HASIL PERCOBAAN

LOGO. STUDI EKSPANSI TERMAL KERAMIK PADAT Al 2(1-x) Mg x Ti 1+x O 5 PRESENTASI TESIS. Djunaidi Dwi Pudji Abdullah NRP

Bab IV Hasil dan Pembahasan

BAB III PROSEDUR PENELITIAN

PEMBUATAN ALUMINIUM BUSA MELALUI PROSES SINTER DAN PELARUTAN SKRIPSI

Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI4) 2008

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

PENGARUH KOMPOSISI KAOLIN TERHADAP DENSITAS DAN KEKUATAN BENDING PADA KOMPOSIT FLY ASH- KAOLIN

Sintesis Bahan Ubahan Gradual Aluminum Titanat/Korundum dari Alumina Transisi dengan Penambahan MgO

SINTESIS KERAMIK Al 2 TiO 5 DENSITAS TINGGI DENGAN ADITIF MgO

BAB I PENDAHULUAN. Salah satu pemanfaatan tenaga nuklir dalam bidang energi adalah

PENGARUH VARIASI SUHU SINTERING PADA KOMPOSIT Al-Mg-Si TERHADAP KEKUATAN DENGAN TEKNIK METALURGI SERBUK

Gambar 2.1 Pembagian Komposit Berdasarkan Jenis Penguat [2]

BAB III METODE PENELITIAN. penelitian ini dilakukan pembuatan keramik komposit CSZ-Ni dengan

STRUKTUR MIKRO DAERAH LAMINASI KOMPOSIT LAMINAT HIBRID Al/Al 2 O 3 -Al/ SiC DENGAN VARIASI WAKTU TAHAN SINTER

Bab IV Hasil dan Pembahasan

EFEK KOMPOSISI DAN PERLAKUAN SINTERING PADA KOMPOSIT Al/(SiCw+Al 2 O 3 ) TERHADAP SIFAT FISIK DAN KEAUSAN

STUDI PENAMBAHAN MgO SAMPAI 2 % MOL TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK KERAMIK KOMPOSIT Al 2 O 3 ZrO 2

Abstract. Keywords: composite, electroless plating, stir casting, density-porosity.

VARIASI TEKANAN KOMPAKSI TEHADAP DENSITAS DAN KEKERASAN PADA KOMPOSIT

Karakterisasi Bentuk Partikel SiC yang Dilapisi dengan MgAl 2 O 4 Berdasarkan Variabel Konsentrasi Ion Logam

ANALISIS SIFAT MEKANIK KOMPOSIT Al 2075 REINFORCEMENT DENGAN ELECTROLESS ABU DASAR BATUBARA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan metode eksperimen.

Studi Eksperimen Pembuatan Komposit Metal Matrik Aluminium Penguat SiC Wisker dan Al 2 O 3 Partikel sebagai Material Alaternatif

Pengaruh Variasi Fraksi Volume, Temperatur, Waktu Curing dan Post-Curing Terhadap Karakteristik Tekan Komposit Polyester - Hollow Glass Microspheres

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab III Metodologi Penelitian

SINTESIS DAN KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK BAHAN NANOKOMPOSIT EPOXY-TITANIUM DIOKSIDA

Preparasi Sampel. Dari rumus, didapat Massa(gram) Fraksi Volum komposit Cu-Al 2 O 3

Karakterisasi Bentuk Partikel SiC yang Dilapisi dengan MgAl 2 O 4 Berdasarkan Variabel Konsentrasi Ion Logam

PASI NA R SI NO L SI IK LI A KA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian yang dilakukan di Kelompok Bidang Bahan Dasar PTNBR-

SINTESIS (Ca, Mg) CO3-Al KERAMIK MATRIKS KOMPOSIT DENGAN TEKNIK INFILTRASI REAKTIF TANPA TEKANAN DAN KARAKTERISASINYA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Oleh : Ridwan Sunarya Pembimbing : Dr. Widyastuti S.Si, M.Si Ir. Lilis Mariani, M.Eng. (LAPAN)

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Untuk mendapatkan jawaban dari permasalahan penelitian ini maka dipilih

PENGARUH PERLAKUAN PANAS PADA ANODA KORBAN ALUMINIUM GALVALUM III TERHADAP LAJU KOROSI PELAT BAJA KARBON ASTM A380 GRADE C

PENGARUH VARIASI WAKTU ANODIZING TERHADAP STRUKTUR PERMUKAAN, KETEBALAN LAPISAN OKSIDA DAN KEKERASAN ALUMINIUM 1XXX. Sulaksono Cahyo Prabowo

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB I PENDAHULUAN. praktek kedokteran giginya adalah keterampilan. Keterampilan menghasilkan

Metode Uniaxial Pressing Proses Sintering...

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

BAB V BAHAN KOMPOSIT

Analisis Struktur Mikro dan Sifat Mekanik Paduan Al-Mg Hasil Proses Metalurgi Serbuk

18.1 Sandwich Panel Honeycomb sandwich

BAB III METODE PENELITIAN. penelitian ini dilakukan pembuatan keramik Ni-CSZ dengan metode kompaksi

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Densitas Abu Vulkanik Milling 2 jam. Sampel Milling 2 Jam. Suhu C

SINTESIS DAN KARAKTERISASI KALSIUM FERIT MENGGUKAN PASIR BESI DAN BATU KAPUR

BAB IV. (3) Lenght 208 μm (3) Lenght μm. (4) Lenght 196 μm (4) Lenght μm. Gambar 4.1. Foto optik pengukuran serat sisal

METALURGI SERBUK (POWDER METALLURGY) Metalurgi Serbuk : Teknologi pemrosesan logam dimana part-part diproduksi dari serbuk metal.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODE PENELITIAN

HASIL DAN PEMBAHASAN. dengan menggunakan kamera yang dihubungkan dengan komputer.

SIFAT FISIK DAN KEKUATAN BENDINGPADA KOMPOSIT FELDSPAR-KAOLINE CLAY

Pengaruh Suhu Sintering terhadap Morfologi dan Sifat Mekanik Membran Rapat Asimetris CaTiO 3

BAB III METODE PENELITIAN. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen

Tugas Sarjana Teknik Material 2008 Data dan Analisa

Prosiding Seminar Nasional XI Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi 2016 Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Yogyakarta

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

SINTESIS DAN KARAKTERISASI XRD MULTIFERROIK BiFeO 3 DIDOPING Pb

Kevin Yoga Pradana Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Wajan Berata, DEA

EFEK KOMPOSISI DAN PERLAKUAN SINTERING PADA KOMPOSIT Al/(SiCw+Al 2 O 3 ) TERHADAP SIFAT FISIK, DAN KEAUSAN

BAB III METODE PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah

DENSITAS DAN KEKUATAN BENDING PADA MATERIAL KOMPOSIT FLY ASH-MGO

PENGARUH KOMPOSISI SERAT KELAPA TERHADAP KEKERASAN, KEAUSAN DAN KOEFISIEN GESEK BAHAN KOPLING GESEK KENDARAAN

PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME, TEMPERATUR DAN WAKTU POST-CURING TERHADAP KARAKTERISTIK TARIK KOMPOSIT POLYESTER PARTIKEL HOLLOW GLASS MICROSPHERES

PENGARUH PENAMBAHAN NIKEL (Ni) TERHADAP STRUKTUR KRISTAL, MORFOLOGI, DAN KEKERASAN PADA PADUAN Al (2-x) FeNi (1+x)

SINTESIS DAN KARAKTERISASI BAHAN KOMPOSIT (RESIN POLIESTER SERBUK GERGAJI KAYU SENGON)

Pramuko Ilmu Purboputro Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari 2013 sampai dengan Juni 2013 di

KARAKTERISASI BENTUK PARTIKEL SiC YANG DILAPISI DENGAN MgAl 2 O 4 BERDASARKAN VARIABLE KONSENTRASI ION LOGAM

Pengembangan Material Komposit Keramik Berpori dari Bahan Clay yang diperkuat Bahan Kuningan dengan Menggunakan Metode Ekstrusi

BAB I PENDAHULUAN. Telah disadari bahwa kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi harus

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Foto Mikro dan Morfologi Hasil Pengelasan Difusi

TUGAS AKHIR PENELITIAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS KOMPOSIT SERBUK TIMAH PEREKAT EPOXY UKURAN SERBUK 100 MESH DENGAN FRAKSI VOLUME (20, 35, 50) %

PENGARUH KOMPOSISI SERAT KELAPA TERHADAP KEKERASAN, KEAUSAN DAN KOEFISIEN GESEK BAHAN KOPLING GESEK KENDARAAN

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah

PENINGKATAN KEKUATAN TARIK DAN IMPAK PADA REKAYASA DAN MANUFAKTUR BAHAN KOMPOSIT HYBRID

PENGARUH Mg TERHADAP KEKERASAN KOMPOSIT MATRIKS KERAMIK Al 2 O 3 /Al

BAB I PENDAHULUAN. gigi pada satu lengkung rahang atau gigi antagonis. Maloklusi dapat dikoreksi

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Pada bab ini mengungkapkan metode penelitian secara keseluruhan yang

PENGARUH KOMPOSISI SERAT KELAPA TERHADAP KEKERASAN, KEAUSAN DAN KOEFISIEN GESEK BAHAN KOPLING CLUTCH KENDARAAN PADA KONDISI KERING DAN PEMBASAHAN OLI

PENGARUH PERSEN HASIL PEMBAKARAN SERBUK KAYU DAN AMPAS TEBU PADA MORTAR TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT FISISNYA

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. 4.1 Pengaruh Suhu Sinter Terhadap Struktur Kristal

HARD RUBBER COMPOSITES BERPENGUAT SERAT KENAF UNTUK PANEL

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Jurnal Laporan. Sintesis MMCs Cu-Al 2 O 3 Melalui Proses Metalurgi Serbuk dengan Variasi Fraksi Volum Al 2 O 3 dan Temperatur Sintering

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar belakang

Galuh Intan Permata Sari

Transkripsi:

PENGARUH PELAPISAN OKSIDA SiO 2 PADA PERMUKAAN PARTIKEL SiC TERHADAP KUALITAS IKATAN ANTARMUKA KOMPOSIT Al-SiC 1 M. Saleh, 2 M. Zainuri 1 Mahasiswa Pascasarjana Jurusan Fisika, FMIPA, Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya 2 Dosen Jurusan Fisika, FMIPA, Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya email : 1 lenis@physics.its.ac.id, 2.M.Zainuri@physics.its.ac.id Abstrak Komposit matrik logam Al-SiC menggunakan aluminium sebagai matrik dan partikel keramik SiC sebagai penguat dibuat dengan metode metalurgi serbuk. Dalam penelitian ini, komposit Al-SiC dengan variasi perlakuan panas terhadap partikel keramik SiC pada suhu 900 o C, 0 o C, dan 1 o C serta variasi raksi volume SiC 10, 20, 30 dan 40%. Perlakuan panas pada partikel SiC adalah untuk melapisi permukaan partikel SiC dengan oksida SiO 2 yang berungsi sebagai pengikat (binder) dan dapat meningkatkan aspek kemampubasahan partikel SiC yang pada akhirnya akan meningkatkan kualitas ikatan antarmuka antara matrik dan penguat. Pembentukan green density dilakukan dengan proses single compaction dan beban sebesar 15 KN, proses sinter dilakukan dalam tabung vakum pada suhu 600 o C dengan holding time 1 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelapisan partikel SiC dapat meningkatkan kekerasan dan nilai modulus elastisitas pada komposit Al-SiC. Pada semua raksi volume SiC pada komposit Al-SiC perlakuan panas SiC pada suhu 1 o C mempunyai nilai kekerasan dan modulus elastisitas yang paling tinggi dibandingkan dengan perlakuan panas partikel SiC yang lain. Katakunci: komposit, ikatan antarmuka, modulus elastisitas 1. Pendahuluan Pengembangan awal komposit matrik logam (metal matrix composite, MMC) telah dimulai sejak tahun tujuh puluhan. Secara umum pengembangan teknologi komposit bertujuan untuk meningkatkan eisiensi struktur dan karakterisasi siat material yang signiikan, seperti untuk aplikasi material yang ringan tetapi sangat kuat (S. Deni, dkk., 2008). Pembentukan komposit matriks logam dapat dilakukan dengan berbagai cara, salah satu diantaranya pembentukan dengan metode metalurgi serbuk. Keuntungan metode metalurgi serbuk meliputi dapat langsung dihasilkan tanpa perlu dilakukan permesinan dan dapat diproduksi dalam skala kecil maupun massal. Kelemahan metode metalurgi serbuk yaitu penggabungan antara bahan penyusun relati sulit, karena keramik SiC memiliki tingkat kebasahan yang rendah dibandingkan logam Al dan kecenderungan keramik SiC untuk mengelompok. Material komposit matrik aluminium dengan penguat keramik SiC atau disebut komposit isotropik Al- SiC merupakan kombinasi yang sangat sesuai dalam peningkatan perorma mekanik dan ketahanan dalam kerusakan korosi. Peningkatan aspek kemampubasahan pada komposit ini dilakukan dengan dengan melapisi SiC dengan material metal atau oksida metal dengan metode elektrolisa yang rumit dan biaya produksi yang tinggi (Zainuri, M., 2003)., dkk., 2000). Penelitian peningkatan kemampubasahan antara partikel penguat SiC dan matrik Al telah banyak dilakukan oleh peneliti di bidang rekayasa siat material, beberapa diantaranya melakukan penelitian pada komposit Al-SiC yang dibuat melalui asa cair oleh A.Urena (A. Urena, 2001), dimana proses pelapisan permukaan SiC dengan membentuk silikon oksida dengan proses perlakuan panas pada permukaan SiC. Penelitian yang berkaitan dengan peningkatan aspek kebasahan antara Al dan SiC sampai saat ini masih banyak dilakukan. Zainuri (2007) menghasilkan penelitian bahwa adanya keterkaitan kompaktibilitas interasial pada material komposit dengan siat mekaniknya. Berdasarkan pengamatan strukturmikro dan analisis ase yang terbentuk pada daerah antarmuka SiC dan Al, menunjukan adanya ase baru yang berungsi sebagai binder antara matrik dan penguat, sehingga menghasilkan interaksi interasialnya yang sangat baik. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh pelapisan SiO 2 pada permukaan partikel SiC terhadap kualitas ikatan antar muka antara matrik Al dan penguat SiC pada komposit Al-SiC. Pada penelitian ini diokuskan pada pembentukan oksida pada partikel SiC yang berperan sebagai binder antara matrik Al dan penguat SiC. Ketebalan lapisan yang terbentuk sangat tergantung pada suhu perlakuan panas dan waktu tahan pada saat proses pemanasan. Kualitas dari ikatan antar muka antara Al dan SiC sangat ditentukan oleh kualitas dan kuantitas oksida yang terbentuk pada permukaan partikel SiC.

Komposit isotropik merupakan komposit yang penguatnya memberikan penguatan yang sama untuk berbagai arah (baik secara tranversal maupun longitudinal), sehingga segala pengaruh tegangan atau regangan dari luar akan mempunyai nilai kekuatan yang sama. Banyak model yang digunakan untuk memprediksi nilai modulus elastisitas material komposit bermatrik logam (MMCs), pada dasarnya pendekatan tersebut menganggap ikatan antara matrik dan partikel penguat terjadi secara sempurna. Pengaruh perubahan raksi volume penguat terhadap modulus elastisitas komposit secara teoritik pada umumnya menggunakan konsep dasar dari rule o mixer (ROM). Konsep dasar dari ROM adalah menganggap perlakuan tegangan pada material komposit adalah isostrain (pada pembebanan yang longitudinal) dan iso-stress (pada pembebanan transversal) pada matrik dan penguatnya. Persamaan modulus elastisitas berdasarkan konsep ROM adalah: Iso- strain yang disebut Upper Bond Ec = EmVm + E V Iso- stress yang disebut Lower Bond E c Em. E = E. V + E. V m m Keterkaitan besar modulus elastisitas isotropik dengan raksi volume penguat dinyatakan oleh persamaan berikut ini (Zainuri, M., 2008): E c Em(1 + 2 SqV ) = 1 qv di mana: E 1 E m q = E + 2S E m (3) Dengan S merupakan aktor geometri iber, merupakan rasio dari panjang ( l ) dan diameter ( d ) dari penguat atau ( l / d ). Sedangkan E c, E m, dan E merupakan modulus elastisitas komposit, modulus elastisitas matrik dan modulus elastisitas penguat. Untuk V merupakan raksi volume penguat. Material keramik (MMCs) secara umum merupakan material porus, yang sangat berpengaruh terhadap siat mekaniknya. Secara teoritik korelasi porositas terhadap modulus elastisitas komposit dapat didekati dengan model minimum contact area (MCA) yang menganggap kekuatan material tergantung pada luas kontak minimum partikel. Sesuai dengan model tersebut siat mekanik material akan menurun secara eksponensial dengan peningkatan raksi volume porositas sesuai dengan persamaan Sprigg s (Nyongesa, 2004): E = E exp( bφ ) 0 (1) (2) (4) (5) dengan E = modulus elastisitas (GPa), E 0 = modulus elastisitas teoritik (GPa), b = parameter empiris yang dikaitkan dengan luas area minimum = 3.959; p = raksi porositas. 2. Metodologi Penelitian Pada penelitian ini menggunakan serbuk aluminium (Al) sebagai matrik dan serbuk SiC (220 mesh = 69,2 µ m) sebagai penguat dengan spesiikasi proanalis. Larutan polar yaitu acetone digunakan sebagai media pencampur. Pada keadaan awal SiC dianalisis dengan diential termal analysis (DTA) untuk mengidentiikasi proses suhu yang terkait dengan transormasi ase yang terjadi, dimana berhubungan dengan terbentuknya oksida pada partikel SiC. Proses terbentuknya oksida pada SiC berdasarkan reerensi dan dibandingkan dengan data DTA, dijadikan acuan untuk perlakuan termal pada SiC yang bervariasi antara 900, 0, dan 1 o C dengan holding time 4 jam. Proses pencampuran SiC terhadap serbuk Al dilakukan dengan metode basah (wet mixing) menggunakan acetone, dengan variasi raksi volume penguat SiC 10, 20, 30, dan 40%. Proses pembentukan densitas prasinter komposit Al-SiC dilakukan melalui proses single compaction dengan beban di atas yield strength Al dengan beban 15 kn dan waktu penahanan 15 menit. Untuk meningkatkan kualitas ikatan antar partikel bahan pembentuk komposit dan meminimalisasi porositas dilakukan proses sintering dalam keadaan vakum (10-3 torr) pada suhu 600 o C dengan waktu penahanan 60 menit. Hasil komposit Al-SiC yang telah disintesis selanjutnya dianalisis densitas dan porositas dengan metode Archimedes. Analisa mikrostruktur dan interpretasi ase yang terbentuk dianalisis menggunakan Scanning electron microscope (SEM) dan X-Ray diractometer (XRD) Dalam menganalisis siat mekanik, sampel diuji menggunakan uji kekerasan vickers (HV). Dari data hasil pengujian di analisis korelasi antara pengamatan mikrostruktur terhadap siat mekanik yang terjadi pada material komposit Al- SiC yang mengalami pelapisan oksida pada permukaan partikel SiC. 3. Hasil dan Pembahasan 3.1 Karakterisasi permukaan partikel SiC yang terlapisi melalui proses perlakuan panas. Perlakuan panas terhadap partikel SiC pada suhu diatas 900 o C berdasarkan pada hasil DTA/DTG pada pertikel SiC yang terkait dengan transormasi asa pada permukaan SiC, hasil DTA/DTG permukaan SiC ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1 menunjukkan bahwa di atas suhu 878,52 o C terjadi penambahan massa SiC, ini menunjukkan bahwa diatas suhu itu sudah mulai terbentuk asa baru, ase baru yang terbentuk adalah ase SiO 2. Terbentuknya ormasi SiO 2 pada permukaan partikel SiC dalam

lingkungan atmoser, dimana mekanisme reaksinya dinyatakan dengan (Villegas, 2006): TG/mg SiC (s) + 3 O2 (g) 2 SiO2(s) + CO (g) (6) -1.6-1.8-2.0-2.2-2.4-2.6 DTG DTA Peak : 878,5241 o C 0 200 400 600 0 0 1200 1400 Suhu ( o C) Gambar 1. Hasil DTA/DTG pada partikel SiC 6 4 2 0-2 -4-6 HeatFlow/µV Fasa yang terbentuk pada permukaan partikel SiC diamati dengan menggunakan XRD diperlihatkan dalam Gambar 2. Hasil XRD menunjukan bahwa sebelum dilakukan perlakuan panas pada permukaan SiC hanya ada asa SiC dan tidak ada asa yang lain. Fasa SiC yang terdeteksi tersebut menurut nomor JCPDF Nomor 31-1232, 42-1360, dan 29-1127. Sedangkan untuk partikel SiC yang diberi perlakuan panas pada suhu 900, 0, dan 1 o C, hasil XRD menunjukkan terbentuknya puncak asa SiO 2 (menurut nomor JCPDF 03-0270) dan puncak-puncak utama material SiC. Dari Gambar 2 terlihat bahwa semakin tinggi suhu coating maka lapisan SiO 2 yang terbentuk semakin tebal, hal ini disebabkan dengan semakin tinggi suhu maka energi aktivasi untuk terjadinya reaksi oksidasi semakin besar sehingga akan menyebabkan semakin tebalnya lapisan SiO 2 yang terbentuk pada lapisan SiC. SiO 2 SiC 3.2 Densitas dan porositas Porositas pada material komposit dipengaruhi oleh beberapa variabel proses yang cukup beragam. Aspek internal, seperti jenis material, ukuran partikel, dan bentuk partikel, sedangkan aspek eksternal yang berpengaruh adalah gaya tekan, suhu sinter, waktu tahan, dan lingkungan pada saat proses sinter. Proses sinter sangat terkait dengan energi aktivasi atomik permukaan partikel, untuk terjadinya diusi antar permukaan partikel sedangkan waktu tahan sinter sangat mempengaruhi kedalaman diusi atomiknya. Diusi antar permukaan partikel akan menyebabkan eliminasi porositas dan terjadi peningkatan densitas pra-sinter atau kerapatan antar partikel sebaliknya menurunkan porositas setelah proses sinter. Densitas Pasca-sinter (gr/cm 3 ) 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 % (SiC Tanpa Terlapisi) % (SiC Terlapisi pada 900 o C) % (SiC Terlapisi pada 0 o C) % (SiC Terlapisi pada 1 o C) Gambar 3. Graik hubungan densitas pascasinter terhadap raksi volume penguat Porositas (%) 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 Fraksi Volume Penguat(%) SiC Tanpa Terlapisi SiC Terlapisi pada 900 o C SiC Terlapisi pada 0 o C SiC Terlapisi pada 1 o C Gambar 4. Graik korelasi porositas terhadap raksi volume SiC pada komposit Al-SiC Gambar 2. Analisis XRD pada serbuk SIC Hasil densitas pasca-sinter dan porositas pada komposit Al-SiC berdasarkan variabel raksi volume penguat dan suhu perlakuan panas partikel SiC berbeda dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4. Gambar 3 dan Gambar 4 menunjukkan densitas pasca-sinter meningkat dan porositas menurun seiring dengan

pertambahan raksi volume penguat untuk semua keadaan. Hal tersebut terjadi karena dengan pertambahan raksi volume penguat, maka distribusi SiC dalam Al akan semakin meningkat, sehingga pada proses kompaksi terjadi distribusi yang merata (kehomogenan tinggi). Distribusi SiC ini ditunjukkan melalui pengamatan SEM pada Gambar 5 dan Gambar 6 di mana terjadi peningkatan nilai densitas dan penurunan porositas ketika penguat SiC diberi pelapisan. partikel SiC dengan oksida SiO 2 dapat meningkatkan ikatan antarmuka antar matrik dan penguat (Urena, 2004). Hal itu ditunjukkan pada hasil penelitian yang telah dilakukan seperti ditunjukkan Gambar 7. Fenomena tersebut terjadi karena diusi atomik dapat mengurangi volume porositas. Semakin tinggi raksi volume penguat semakin baik kualitas ikatan permukaan antar matrik dan penguat sehingga transmisi tegangan dari matrik ke penguat atau sebaliknya dapat terjadi dengan sempurna. Hal ini berakibat dapat meningkatkan siat mekanik komposit (Gambar 8). Gambar 5. Mikrostruktur komposit Al-SiC dengan penguat SiC terlapisi pada suhu 0 o C (a) 10% (b) 20% (c) 30% (d) 40% porositas Gambar 7. Mikrostruktur komposit Al-SiC dengan penguat SiC 40% (a) SiC Tanpa terlapisi (b) SiC terlapisi pada 900 o C (c) SiC terlapisi pada 0 o C (d) SiC terlapisi pada 1 o C porositas a b Gambar 6. Mikrostruktur komposit Al-SiC dengan penguat SiC 40% (a) SiC Tanpa terlapisi (b) SiC terlapisi pada 900 o C (c) SiC terlapisi pada 0 o C (d) SiC terlapisi pada 1 o C Pada suhu pelapisan SiC yang semakin tinggi pada raksi volume yang sama, nilai densitas menunjukkan kecenderungan semakin tinggi. Peningkatan densitas tersebut, dikarenakan kenaikan suhu perlakuan panas permukaan SiC akan memperbanyak (mempertebal) lapisan SiO 2 yang terbentuk sebagai pengikat (binder) antara matrik dan penguat, sehingga terjadi ikatan antarmuka yang baik antara matrik dan penguat. Pelapisan Gambar 8. Mikrostruktur komposit Al-SiC dengan penguat SiC terlapisi pada suhu 1 o C (a) 10% (b) 40% 3.3 Analisis modulus elastisitas komposit Al- SiC Keterkaitan siat isis seperti densitas atau porositas berkorelasi terhadap nilai mekanik dari material komposit. Hal tersebut berkaitan dengan kualitas ikatan antarmuka antara matrik dan penguat, yang mempengaruhi aspek transmisi tegangan dari matrik ke penguat saat mendapatkan beban eksternal. mekanik bahan komposit secara umum ditentukan oleh konsentrasi penguat yang ditambahkan pada bahan matrik. Gambar 9 menunjukkan

peningkatan nilai modulus elastisitas komposit Al-SiC dengan SiC tanpa terlapisi dan SiC terlapisi terhadap variabel raksi volume. Peningkatan ini terkait dengan peningkatan densitas, pengurangan porositas, peningkatan konsentrasi (raksi volum) dan distribusi penguat yang homogen (J.C.Lee, 1996), dan semakin baiknya kualitas ikatan antarmuka antara penguat dan matriksnya. Modulus Elastisitas Komposit berdasarkan porositas terukur (GPa ) 140 130 120 110 90 70 SiC Tanpa Terlapisi SiC Terlapisi pada 900 o C SiC Terlapisi pada 0 o C SiC Terlapisi pada 1 o C Gambar 9. Graik raksi volume penguat terhadap modulus elastisitas komposit Al-SiC dikarenakan terjadinya pemusatan-pemusatan tegangan eksternal pada titik-titik porositas (permukaan porositas) sehingga secara keseluruhan akan menyebabkan material akan cenderung lebih getas dan terjadi penghambatan (kegagalan) transmisi tegangan. Modulus Elastisitas komposit berdasarkan porositas terukur(gpa) 220 200 1 160 140 120 Lower bound Upper bound Teoritik SiC Tanpa Terlapisi SiC Terlapisi pada 900 o C SiC Terlapisi pada 0 o C SiC Terlapisi pada 1 o C Gambar 11. Graik modulus elastisitas Al-SiC dengan tanpa pelapisan dan pelapisan pada permukaan SiC secara teoritik dan eksperimen dibandingkan dengan pengujian upper dan lower bound. Modulus Elastisitas Komposit berdasarkan porositas terukur (GPa) 140 130 120 110 90 70 60 Tanpa Terlapisi Terlapisi pada 900 o C Terlapisi pada 0 o C Terlapisi pada 1 o C Teoritik 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Porositas (%) Gambar 11 menunjukkan nilai teoritik modulus elastisitas komposit Al-SiC tepat berada di antara upper dan lower bound pada semua raksi volume penguat SiC. Berdasarkan hasil eksperimen pada komposit Al-SiC yang permukaan SiC terlapisi pada suhu 900, 0 dan 1 o C nilai modulus elastisitasnya masuk pada zona upper dan lower bound. Hal tersebut mengindikasikan kualitas ikatan antarmuka antara matrik dan penguat terjadi dengan baik, sehingga menghasilkan komposit Al-SiC yang memiliki nilai modulus elastisitas tinggi. Gambar 10. Graik porositas terhadap modulus elastisitas hasil eksperimen dan analisis persamaan Sprigg s Proses pelapisan pada partikel penguat SiC mampu meningkatkan ikatan antarmuka antara matrik dan penguat, sehingga mampu meningkatkan kekuatan mekanik komposit Al- SiC. Masing-masing komposit Al-SiC dengan penguat SiC tanpa terlapisi dan penguat SiC terlapisi menghasilkan nilai modulus elastisitas yang berbeda. Banyak kemungkinan yang menyebabkan hal tersebut, salah satunya adalah kondisi bahan pelapis dalam keadaan metastabil. Metal oksida metastabil dalam komposit berperan sebagai perekat yang mempunyai kemampuan sebagai asa transisi antara asa matrik dan penguat. Dari Gambar 10 terlihat bahwa modulus elastisitas komposit Al-SiC akan menurun secara eksponensial dengan peningkatan raksi volume porositas. Kenaikan raksi porositas akan menyebabkan degradasi siat mekanik bahan komposit. Hal tersebut Gambar 12. Hasil pengamatan XRD pada komposit Al-SiC raksi volum SiC 40% dengan SiC (a) Tanpa terlapisi (b) Terlapisi pada suhu 1 o C

Nilai modulus elastisitas komposit Al-SiC tidak hanya dipengaruhi oleh raksi volume penguat SiC tetapi sangat terkait dengan suhu pelapisan partikel SiC sampai terbentuk oksida yang berungsi meningkatkan kemampubasahan antara matrik dan penguat. Memperlakukan permukaan SiC dengan pelapisan oksida metal yang bersiat metastabil dapat berperan sebagai pengikat antara matrik dan penguatnya. Gambar 12 menunjukkan hasi XRD dari dua keadaan bahan komposit Al-SiC yang berbeda perlakuan antara partikel SiC terlapisi dan tidak terlapisi pada raksi volume SiC 40%. Untuk komposit Al-SiC yang terlapisi menunjukkan adanya ase-ase metal oksida yang terbentuk seperti Al 2O 3 (JCPDF 47-1308) dan mullit (JCPDF 02-0452). Fase-ase tersebut kemungkinan terbentuk pada daerah antarmukanya, Khusus ase mullit terbentuk pada daerah antarmuka karena merupakan gabungan antara elemen-elemen dari matrik dan penguat dari bahan komposit. Fase-ase metal oksida seperti SiO 2, Al 20 3, mullit berperan dalam meningkatkan kemampubasahan antara Al dan SiC. 4. Kesimpulan Proses pelapisan permukaan partikel SiC dengan perlakuan panas diatas suhu 878,52 o C meningkatkan terbentuknya ase oksida dengan semakin tingginya suhu yang diberikan. Pengaruh pelapisan oksida pada partikel SiC berkorelasi terhadap kenaikan nilai densitas dan penurunan nilai porositas komposit Al-SiC. Berdasarkan pengamatan SEM dan XRD asease yang terbentuk pada komposit Al-SiC didaerah antarmuka antara SiC dan Al adalah SiO 2, Al 2O 3 dan mullit. Dimana ase-ase tersebut berperan sebagai pengikat antara matrik Al dan penguat SiC pada komposit Al-SiC. Pengujian Upper dan lower bound pada komposit Al-SiC dengan penguat SiC terlapisi, pada semua raksi volume penguat nilai modulus elastisitas komposit masuk dalam zona Upper dan lower bound, sedangkan komposit Al-SiC dengan penguat SiC tanpa terlapisi mempunyai nilai modulus elastisitas diluar Upper dan lower bound. Kenaikan nilai kekerasan komposit dipengaruhi oleh penambahan raksi volum penguat dan suhu pelapisan oksida logam pada permukaan SiC dalam komposit Al-SiC. Kekerasan komposit Al-SiC (kg/mm 2 ) 95 90 85 75 70 65 60 55 50 45 40 35 SiC tanpa terlapisi SiC terlapisi pada 900 o C SiC terlapisi pada 0 o C SiC terlapisi pada 1 o C 10 20 30 40 Gambar 13. Graik kekerasan komposit Al-SiC terhadap perubahan raksi volum penguat Berdasarkan pengamatan nilai kekerasan (Gambar 13) menunjukkan adanya korelasi antara perubahan raksi volum penguat SiC dan pengaruh kenaikan suhu proses pelapisan partikel penguat SiC terhadap nilai kekerasan komposit. Semakin tinggi raksi volume penguat SiC dan suhu pelapisan SiC, maka semakin besar nilai kekerasannya. Hal ini terkait dengan adanya jembatan cair (liquid bridge) yang menyebabkan proses minimalisasi volume porositas. Hal tersebut disebabkan terbentuknya metal oksida pada permukaan partikel SiC sehingga saat berinteraksi dengan permukaan partikel-partikel matrik akan terjadi proses interdiusi antar kedua permukaan tersebut. Fenomena ini menyebabkan kerapatan dari bahan komposit yang dibuat akan semakin meningkat dan berkorelasi dengan nilai kekerasan. 5. Penghargaan Dengan telah selesainya penelitian ini, kami mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak: Dr. Mochammad Zainuri, M.Si atas segala motivasi, dan bantuan yang telah diberikan. 6. Pustaka Deni, S. (2008), Analisis Pengaruh Komposisi SiC Terhadap Siat Mekanis Komposit Serbuk Al/SiC dengan Proses Single Compaction, Journal Makara Sains. J. C. Lee. (1996), Metodologies to observe and characterize interacial reaction products in (Al 2O 3)/Al and SiC/Al composites using SEM, XRD, TEM,, Scripta Materiala, Vol. 35, No. 6, pp. 721-726. M. Villegas., dkk, (2006), Oxidation treatments or SiC particles and its compatibility with glass, Journal o the European ceramic society 861-865. M. Zainuri., Eddy S.S., Dedi Priadi., Anne Zulia., Darminto, (2008), Pengaruh Pelapisan Permukaan Partikel SiC dengan Oksida Metal terhadap Modulus Elastisitas komposit Al/SiC, Makara Sains, Volume 12, No.2, 126-133. Nyongesa, F.W. (2004), Fracture strength o porous ceramics: Stress Concentration Vs Minimum Solid Area Models, Arican Journal o science and Technology, Vol. 6, No. 2. Urena, A., dkk. (2001), Active Coating or SiC Particles Reduce the Degradation by Liquid Aluminium During Processing o Aluminium Matrix Composites. Journal o Microscopy, Vol.201, pp.122-136. Willi Pabst. (2004), Eest Elastic Properties o Alumina-Zirconia Composite Ceramic

Part 4. Tensile Modulus o Porous Alumina and Ceramic. Silikaty 48 (4) 165-174. Zainuri, M., (2003), Pembuatan Komposit Serbuk Al-SiC Lamina pada Pembuatan Komponen Gear, Penelitian Hibah, Fisika MIPA ITS, Surabaya Zainuri, M., Eddy S.Siradj., Priadi D., Zulia A., Darminto.,(2007), Peningkatan Wetability Partikel Komposit Isotropik Al-SiC dengan Metode Pelapisan Pelktroless Metal Oksida Pada Partikel Penguat SiC, Seminar Fisika dan Aplikasinya.D7:3-20. Semikonduktor Oksida Logam, Kelompok Sensor Gas, Vol. 1, N0. 1, hal. 1-19. Seminar Nasional Pascasarjana IX ITS, Surabaya 12 Agustus 2009