PENGEMBANGAN PADUAN AlFeNi SEBAGAI BAHAN STRUKTUR INDUSTRI NUKLIR

dokumen-dokumen yang mirip
SINTESIS PADUAN ALUMINIUM FERO NIKEL SEBAGAI BAHAN STRUKTUR CLADDING ELEMEN BAKAR NUKLIR

PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP SIFAT BAHAN PADUAN ALUMINIUM FERO NIKEL

PENGARUH WAKTU PEMANASAN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR FASA PADUAN ALUMINIUM FERO NIKEL

Pengaruh Temperatur Heat-Treatment terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Paduan Al-Fe-Ni

FORMASI FASA DAN MIKROSTRUKTUR BAHAN STRUK- TUR PADUAN ALUMINIUM FERO-NIKEL HASIL PROSES SINTESIS

PENGARUH KADAR Ni TERHADAP SIFAT KEKERASAN, LAJU KOROSI DAN STABILITAS PANAS BAHAN STRUKTUR BERBASIS ALUMINIUM

KARAKTERISASI PADUAN AlFeNiMg HASIL PELEBURAN DENGAN ARC FURNACE TERHADAP KEKERASAN

PENINGKATAN SIFAT MEKANIK BAHAN STRUKTUR PADUAN ALUMINIUM FERO NIKEL DENGAN PENGUATAN FASA KEDUA DAN STRUKTUR BUTIR

PENINGKATAN SIFAT MEKANIK BAHAN STRUKTUR PADUAN ALUMINIUM FERO NIKEL DENGAN PENGUATAN FASE KEDUA DAN STRUKTUR BUTIR

KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK DAN MIKROSTRUKTUR PADUAN INTERMETALIK AlFeNi SEBAGAI BAHAN KELONGSONG BAHAN BAKAR

PENGUKURAN SIFAT TERMAL ALLOY ALUMINIUM FERO NIKEL MENGGUNAKAN ALAT DIFFERENTIAL THERMAL ANALYZER

REAKSI TERMOKIMIA PADUAN AlFeNi DENGAN BAHAN BAKAR U 3 Si 2

ANALISIS SIFAT TERMAL PADUAN AlFeNi SEBAGAI KELONGSONG BAHAN BAKAR REAKTOR RISET

KARAKTERISASI SIFAT TERMAL PADUAN AlFe(2,5%)Ni(1,5%) DAN AlFe(2,5%)Ni(1,5%)Mg(1%) UNTUK KELONGSONG BAHAN BAKAR REAKTOR RISET

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

PENENTUAN SIFAT THERMAL PADUAN U-Zr MENGGUNAKAN DIFFERENTIAL THERMAL ANALYZER

SINTESIS PADUAN AIFeNi DEN CAN METODA PELEBURAN

KARAKTERISASI INGOT PADUAN U-7Mo-Zr HASIL PROSES PELEBURAN MENGGUNAKAN TUNGKU BUSUR LISTRIK

pendinginan). Material Teknik Universitas Darma Persada - Jakarta

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

ANALISIS MIKROSTRUKTUR DAN KIMIA TERHADAP HASIL KOROSI PADA INGOT AlFeNiMg

ANALISIS POLA DIFRAKSI PADA INGOT PADUAN Zr-1%Sn1%Nb-0,1%Fe DAN Zr- 1%Sn-1%Nb-0,1%Fe-0,5%Mo

BAB IV HASIL PENELITIAN dan PEMBAHASAN

ANALISIS KOMPOSISI BAHAN DAN SIFAT TERMAL PADUAN AlMgSi-1 TANPA BORON HASIL SINTESIS UNTUK KELONGSONG ELEMEN BAKAR REAKTOR RISET

PENCIRIAN PADUAN ALUMINIUM-BESI-NIKEL SEBAGAI KELONGSONG ELEMEN BAICAR BERDENSITAS TINGGI ASEP ARY RAMMELYADI

BAB V DIAGRAM FASE ISTILAH-ISTILAH

KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK DAN MIKRO- STRUKTUR U-Mo SEBAGAI KANDIDAT BAHAN BAKAR REAKTOR RISET

BAB IV PROSES PERLAKUAN PANAS PADA ALUMINIUM

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

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

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

4.1 ANALISA STRUKTUR MIKRO

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

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

PENGARUH PENAMBAHAN KOMPOSISI Al PADA PADUAN Fe-Ni-Al

PERILAKU OKSIDASI PADUAN Ti-6Al-4V PADA TEMPERATUR TINGGI

PENGARUH KANDUNGAN MOLIBDENUM TERHADAP PERUBAHAN FASA DAN KAPASITAS PANAS INGOT PADUAN UMo

Heat Treatment Pada Logam. Posted on 13 Januari 2013 by Andar Kusuma. Proses Perlakuan Panas Pada Baja

Diagram Fasa. Latar Belakang Taufiqurrahman 1 LOGAM. Pemaduan logam

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

BAB III TINJAUAN PUSTAKA

ANALISIS SIFAT TERMAL LOGAM URANIUM, PADUAN UMo DAN UMoSi MENGGUNAKAN DIFFERENTIAL THERMAL ANALYZER

Jurnal Flywheel, Volume 1, Nomor 2, Desember 2008 ISSN :

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Bab III Metodologi Penelitian

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

PENGARUH PENAMBAHAN TEMBAGA (Cu) TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO PADA PADUAN ALUMINIUM-SILIKON (Al-Si) MELALUI PROSES PENGECORAN

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

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 I PENDAHULUAN. tinggi,menyebabkan pengembangan sifat dan karakteristik aluminium terus

LOGAM DAN PADUAN LOGAM

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

PEMBENTUKAN FASA INTERMETALIK α-al 8 Fe 2 Si DAN β-al 5 FeSi PADA PADUAN Al-7wt%Si DENGAN PENAMBAHAN UNSUR BESI DAN STRONSIUM SKRIPSI

Background 12/03/2015. Ayat al-qur an tentang alloy (Al-kahfi:95&96) Pertemuan Ke-2 DIAGRAM FASA. By: Nurun Nayiroh, M.Si

ANALISA PENGARUH AGING 400 ºC PADA ALUMINIUM PADUAN DENGAN WAKTU TAHAN 30 DAN 90 MENIT TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS

KARAKTERISASI PADUAN U-7%Mo DAN U-7%Mo-x%Si (x = 1, 2, dan 3%) HASIL PROSES PELEBURAN DALAM TUNGKU BUSUR LISTRIK

PENGARUH UNSUR Zr PADA PADUAN U-Zr DAN INTERAKSINYA DENGAN LOGAM Al TERHADAP PEMBENTUKAN FASA

Pengaruh Waktu Penahanan Artificial Aging Terhadap Sifat Mekanis dan Struktur Mikro Coran Paduan Al-7%Si

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

1 BAB I BAB I PENDAHULUAN

KAJIAN SINTESA PADUAN U-Mo DENCAN tara PELEBURAN

Bab IV Hasil dan Pembahasan

PENGARUH KANDUNGAN NIOBIUM TERHADAP MIKROSTRUKTUR, KOMPOSISI KIMIA DAN KEKERASAN PADUAN Zr Nb Fe Cr

ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS ALUMINIUM (Al) PADUAN DAUR ULANG DENGAN MENGGUNAKAN CETAKAN LOGAM DAN CETAKAN PASIR

UJI KETAHANAN KOROSI TEMPERATUR TINGGI (550OC) DARI LOGAM ZIRKONIUM DAN INGOT PADUAN

KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK PADUAN ALUMINIUM AA.319-T6 AKIBAT PENGARUH VARIASI TEMPERATUR AGING PADA PROSES PRECIPITATION HARDENING

ANALISIS KUALITATIF DENGAN MENGGUNAKAN TEKNIK DIFRAKSI SINAR X PADA PENAMBAHAN UNSUR Zr TERHADAP PEMBENTUKAN FASA PADUAN U-Zr

07: DIAGRAM BESI BESI KARBIDA

dislokasi pada satu butir terjadi pada bidang yang lebih disukai (τ r max).

MATERIAL TEKNIK DIAGRAM FASE

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

TUGAS AKHIR. Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

TUGAS AKHIR. BIDANG TEKNIK PRODUKSI DAN PEMBENTUKAN MATERIAL PENGARUH PENAMBAHAN LARUTAN MnCl2.H2O TERHADAP SIFAT MEKANIK PADUAN ALUMINIUM AA 7075

ANALISIS SIFAT TERMAL LOGAM URANIUM, PADUAN UMo DAN UMoSi MENGGUNAKAN DIFFERENTIAL THERMAL ANALYZER

ANALISIS PENINGKATKAN KUALITAS SPROKET SEPEDA MOTOR BUATAN LOKAL DENGAN METODE KARBURASI

PENGARUH TEMPERATUR DAN NITROGEN HASIL HOT ROLLING TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK PADUAN Co-Cr- Mo UNTUK APLIKASI BIOMEDIS

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN. 2, 50/50 (sampel 3), 70/30 (sampel 4), dan 0/100 (sampel 5) dilarutkan dalam

PENGARUH JARAK DARI TEPI CETAKAN TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KEKERASAN PADA CORAN ALUMINIUM

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei-Agustus 2012 di Instalasi Elemen

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

1 BAB I PENDAHULUAN. Salah satu industri yang cukup berkembang di Indonesia saat ini adalah

BAB I PENDAHULUAN. Batu bara + O pembakaran. CO 2 + complex combustion product (corrosive gas + molten deposit

14. Magnesium dan Paduannya (Mg and its alloys)

PENGARUH IRADIASI-γ TERHADAP REGANGAN KISI DAN KONDUKTIVITAS IONIK PADA KOMPOSIT PADAT (LiI) 0,5 (Al 2 O 3.4SiO 2 ) 0,5

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

TEMPERATUR TRANSFORMASI FASA SHAPE MEMORY ALLOY - TiNi HASIL PEMADUAN TEKNIK ARC-MELTING

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Pada pembuatan dispersi padat dengan berbagai perbandingan

PENGARUH PERLAKUAN PANAS PADA REGANGAN DAN TEGANGAN SISA. PADUAN Zr-1%Sn-1%Nb-1%Fe

I. PENDAHULUAN. kelongsong bahan bakar, seperti sedikit mengabsorpsi neutron, kekerasan

Sistem Besi-Karbon. Sistem Besi-Karbon 19/03/2015. Sistem Besi-Karbon. Nurun Nayiroh, M.Si. DIAGRAM FASA BESI BESI CARBIDA (Fe Fe 3 C)

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

PENGERASAN PERMUKAAN BAJA ST 40 DENGAN METODE CARBURIZING PLASMA LUCUTAN PIJAR

BAB III PERCOBAAN DAN HASIL PERCOBAAN

PENGARUH NITROGEN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO PADUAN IMPLAN Co-28Cr-6Mo-0,4Fe-0,2Ni YANG MENGANDUNG KARBON HASIL PROSES HOT ROLLING

PENGARUH UNSUR Mn PADA PADUAN Al-12wt%Si TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK LAPISAN INTERMETALIK PADA FENOMENA DIE SOLDERING SKRIPSI

STUDI LAJU KOROSI PADUAN Zr-Mo-Fe-Cr DALAM MEDIA UAP AIR JENUH PADA TEMPERATUR C

BAB III METODE PENELITIAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Metode penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen.

Transkripsi:

Konferensi Nasional Teknik Sipil 4 (KoNTekS 4) Sanur-Bali, 2-3 Juni 2010 PENGEMBANGAN PADUAN AlFeNi SEBAGAI BAHAN STRUKTUR INDUSTRI NUKLIR M.Husna Al Hasa, Futichah dan Anwar Muchsin Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir, BATAN, Kawasan Puspiptek, Serpong 15314 E-mail: mhalhasa@yahoo.com ABSTRAK Pengkajian paduan logam berbasis aluminium ini dilakukan untuk pengembangan bahan struktur cladding bahan bakar densitas tinggi reaktor riset tipe MTR (Material Testing Reactor). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui struktur fasa, sifat kekerasan, sifat termal dan laju korosi bahan struktur cladding setelah perlakuan panas. Paduan AlFeNi hasil sintesis dengan kadar 1%Fe dan 1%Ni dikenai pemanasan pada temperatur 500 o C. Pemanasan pada temperatur tersebut dapat berdampak terhadap kekerasan, sifat termal dan struktur fasa. Paduan AlFeNi hasil perlakuan panas dilakukan proses deformasi termo-mekanik dengan perolan panas. Selain itu, paduan AlFeNi hasil perlakuan panas dikenai proses uji korosi menggunakan autoclave pada suhu 75 o C, 125 o C dan 175 o C dengan variasi waktu 216 jam, 432 jam dan 648 jam. Analisis struktur fasa dilakukan berdasarkan pola difraksi sinar x dan perubahan fasa diamati menggunakan differential thermal analysis, DTA. Analisis kapasitas panas diukur menggunakan differential scanning calorimetry,dsc. Pengukuran kekerasan paduan AlFeNi dilakukan dengan menggunakan metoda Vicker. Pengamatan mikrostruktur dilakukan dengan metalografik-optikal dan SEM. Analisis unsur senyawa fasa diamati dengan EDS. Laju korosi dianalis secara metoda gravimetri. Hasil analis pola difraksi menunjukkan hanya terjadi pembentukan satu buah fasa pada temperatur 500 o C. Pola difraksi sinar x memperlihatkan kecenderungan pembentukan fasa θ (FeAl 3 ) pada temperatur 500 o C.Hasil pengukuran sifat kekerasan menunjukkan paduan AlFeNi pada pemanasan 500 o C sebesar 45 HV dan setelah mengalami deformasi termo-mekanik meningkat menjadi 51 HV. Hasil analisis kapasitas panas menunjukan nilai kapasitas panas paduan AlFeNi cenderung relatif stabil hingga temperatur 450 o C. Hasil pengamatan metalografik-optikal memperlihatkan mikrostruktur paduan AlFeNi cenderung berbentuk struktur butir granular. Hasil pengamatan dengan SEM memperlihatkan mikrostruktur butir mengalami pertumbuhan terutama pada daerah batas butir. Pertumbuhan pada daerah batas butir tersebut diidentifikasi sebagai pembentukan senyawa fasa Ө (FeAl 3 ). Paduan AlFeNi cenderung lebih tahan terhadap pengaruh panas dan memungkinkan sifat termal paduan AlFeNi relatif stabil. Laju korosi cenderung meningkat pada suhu relatif tinggi pada 175 o C setelah waktu 400 jam. Kata kunci: Paduan AlFeNi, Bahan struktur, Industri nuklir 1. PENDAHULUAN Paduan logam berbasis aluminium telah digunakan pada berbagai industri, seperti industri transportasi terutama automotive dan pesawat terbang. Selain itu, paduan aluminium digunakan pula untuk berbagai komponen struktur pada instalasi nuklir terutama digunakan sebagai cladding bahan bakar [Al Hasa, M.H, 2008]. Paduan aluminium yang berfungsi sebagai cladding bahan bakar dalam proses fabrikasi dan iradiasi akan mengalami proses deformasi dan pemanasan. Selama proses fabrikasi yang melibatkan pemanasan pada suhu tinggi dan proses iradiasi memungkinkan cladding pengungkung bahan bakar akan mengalami perubahan sifat bahan. terutama struktur fasa. Selain itu, kondisi tersebut memungkinkan pula mempengaruhi sifat kekuatan/kekerasan, sifat termal dan sifat fisis [Al Hasa, M.H, 2008]. Perubahan struktur fasa dan transformasi fasa memungkinkan akan berdampak terhadap sifat kekerasan, sifat termal dan korosi yang cenderung meningkat atau menurun. Kondisi ini dapat diketahui dengan melakukan proses perlakuan panas dan perlakuan korosi dalam autoclave berisi fluida bersuhu tinggi terhadap bahan cladding berbasis aluminium. Perlakuan panas pada suhu tinggi memungkinkan akan memacu terjadi reaksi senyawa logam intermetalik Al dengan Fe dan Ni melalui proses difusi [Raynor,GV, 1988 dan Petzow,G.,1992]. Proses difusi dalam perlakuan panas tersebut memungkinkan akan menghasilkan senyawa logam berupa fasa θ, fasa κ, fasa τ dan fasa lainnya [Al Hasa, M.H., 2007]. Fasa θ (FeAl 3 ) mulai terbentuk pada daerah komposisi 0,04-37 % berat Fe di bawah temperatur 652 o C (Mondolfo, L.F.,1976). Fasa θ ini merupakan hasil transformasi dari pemaduan Al dan Fe yang mengikuti reaksi fasa eutectic, yaitu L α+θ. Kadar Fe dalam paduan melebihi batas larut padat di atas 0,04% cenderung akan membentuk fasa θ [Anonym, ASTM,1992]. Fasa κ mulai terberntuk pada daerah komposisi 0,04-42 % berat Ni di bawah temperatur 640 o C. Fasa κ ini merupakan hasil transformasi dari pemaduan Al dan Ni yang mengikuti reaksi fasa eutectic, yaitu L S - 221

M.Husna Al Hasa, Futichah dan Anwar Muchsin α+κ. Apabila kadar Ni dalam paduan melebihi batas larut padat di atas 0,04 % akan terbentuk fasa κ (NiAl 3 ). Besarnya fasa κ sangat dipengaruhi oleh tingkat prosentase kadar Ni dalam paduan. Kadar Ni semakin tinggi mengakibatkan semakin memperbesar jumlah fasa κ dalam paduan. Reaksi fasa eutectik paduan aluminium dan besi mulai terjadi pada temperatur 652 o C dengan kadar 1,8 % Fe dan membentuk fasa padat α+θ yaitu Al+FeAl 3. Fasa α memiliki batas kemampuan larut padat (solid solubility) Fe dalam fasa α (Al) sampai maksimum 0,04%Fe pada temperatur 652 o C. Paduan logam AlFeNi memiliki struktur politropik dan anisotropik, yaitu struktur monoklinik dan ortorombik. Kekuatan dan ketahanan korosi bahan struktur AlFeNi sangat dipengaruhi oleh pembentukan struktur fasa dalam paduan. Pembentukan fasa sangat dipengaruhi oleh unsur pemadu dan kadar pemadu dalam paduan. Pembentukan fasa dalam paduan logam dapat terbentuk apabila komposisinya terdiri dari dua unsur atau lebih dan memiliki perbedaan jari-jari atom sehingga membentuk larutan padat sebagai salah satu fasa. Selain itu, fasa yang terbentuk memiliki sifat, ukuran kisi dan struktur kristal serta titik cair yang berbeda. Unsur Al, Fe dan Ni mempunyai ukuran atom, jarak antaratom dan juga bentuk struktur kristal yang berbeda. Logam Al memiliki struktur kristal berbentuk selsatuan FCC dengan parameter kisi berukuran 4,0496 Å dan jarak antaratom 2,8635 Å. Logam Fe memiliki struktur kristal BCC dengan parameter kisi berukuran 2,8664 Å dan jarak antaratom 2,4823 Å, sedangkan logam Ni memiliki selsatuan FCC dengan ukuran kisi 3,52338 Å dan jarak antaratom 2,4919 Å [4]. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan sifat struktur fasa, kekerasan, sifat termal dan laju korosi cladding bahan bakar. Data hasil penelitian ini diharapkan akan bermanfaat sebagai data dukung untuk pengembangan bahan struktur cladding bahan bakar reaktor riset 2. METODOLOGI Bahan dalam bentuk serbuk logam aluminium, Fero dan nikel ditimbang dengan kadar yang telah ditentukan menggunakan neraca digital yang memiliki tingkat akurasi tinggi. Serbuk aluminium, fero dan nikel hasil timbang kemudian dilakukan pencampuran menggunakan mixing machine selama lima menit dengan putaran 1800 rpm sehingga diperoleh serbuk yang relatif homogen. Campuran serbuk aluminium dengan unsur pemadu 1% Fe 1%Ni hasil homogenisasi kemudian dikompaksi menggunakan alat pengepresan. Pengepresan serbuk dengan gaya sebesar 350 KN menghasilkan spesimen berbentuk lempengan. Spesimen hasil presan tersebut kemudian dilakukan sintesis menggunakan tungku lebur dalam kondisi gas inert. Proses sintesis ini menghasilkan paduan AlFeNi dalam bentuk ingot. Spesimen Ingot AlFeNi dikenakan perlakuan panas pada suhu 500 o C dengan waktu pemanasan selama 1,5 jam. Ingot AlFeNi hasil perlakuan panas pada suhu tersebut di atas kemudian dilakukan analis, pengujian, pengamatan, dan pengukuran. Analisis struktur fasa paduan AlFeNi dilakukan berdasarkan pola difraksi sinar x menggunakan difraktometer sinar x. Perubahan fasa dimati menggunakan differential thermal analysis, DTA. Analisis kapasitas panas diukur menggunakan differential scanning calorimetry,dsc. Pengukuran kekerasan sepesimen AlFeNi dilakukan dengan menggunakan metoda Vicker. Pengamatan topografi mikrostruktur dilakukan secara metalografi-optik dan SEM. Analisis unsur senyawa logam diamati dengan EDS dan analisis korosi dilakukan berdasarkan metoda gravimetri. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengamatan struktur fasa berdasarkan analisis pola difraksi sinar x ditunjukkan pada Gambar 1 dan analisis perubahan fasa berdasarkan termogram DTA ditunjukkan pada Gamabr 2. Pengukuran sifat kekerasan paduan AlFeNi dengan metoda Vicker diperlihatkan pada Gambar 3. Analisis sifat termal berdasarkan nilai panas jenis hasil pengukuran DSC ditunjukkan pada Gambar 4. Pengamatan mikrostruktur paduan AlFeNi secara metalografioptik dan SEM ditunjukkan pada Gambar 5 dan 6. Analisis unsur senyawa fasa pada dearah batas butir dilakukan dengan EDS ditunjukkan pada Gambar 7. Analisis laju korosi dilakukan secara metoda gravimetri ditunjukkan pada Gambar 8. Gambar 1 memperlihatkan pola difraksi paduan AlFeNi hasil sintesis dan perlakuan panas pada suhu 500 o C yang menghasilkan puncak-puncak fasa α, θ dan κ. Puncak fasa α untuk masing-masing bidang hkl berada pada sudut difraksi 2θ antara 35 o -83 o. Puncak fasa θ untuk masing-masing bidang hkl berada pada sudut difraksi 2θ antara 21 o - 78 o. Puncak fasa κ untuk masing-masing bidang hkl berada pada sudut 2θ antara 22 o -52 o. Berdasarkan persamaan BRAGG dan PDF [Anonym,PDF, 2008] dengan panjang gelombang (λ cu )=1,542 menunjukkan bahwa puncak fasa α berada pada sudut 2θ sebesar 39 o, 45 o, 65 o, 78 o, 83 o dan 99 o pada masing-masing bidang hkl, yaitu 111, 200, 220, 311, 222 dan 400. Puncak fasa θ berada pada sudut 2θ sebesar 22 o, 26 o, 41 o, 43 o, 44 o, 47 o, 64 o, 66 o dan 78 o. Puncak fasa κ berada pada sudut 2θ sebesar 22 o, 24 o,25 o,29 o, 35 o, 36 o,37 o, 41 o, 43 o,45 o,46 o, 47 o dan 52 o. Gambar 1 memperlihatkan pola difraksi paduan AlFeNi hasil sintesis dan perlakuan panas yang menghasilkan puncak-puncak fasa α pada sudut 2θ berkisar antara 39 o, 45 o, 65 o, 78 o,82 o dan puncak fasa θ pada sudut 2θ berkisar antara 26 o, 28 o dan 44 o, 66 o, 68 o sedangkan puncak fasa κ pada sudut 2θ berkisar 35, 52 o. Besaran sudut 2θ untuk puncak fasa α, θ dan κ pada pola difraksi Gambar 1 cenderung mendekati sama dengan besaran sudut 2θ pada S - 222

Pengembangan Paduan Alfeni Sebagai Bahan Struktur Industri Nuklir PDF dan hasil perhitungan dengan persamaan BRAGG. Sementara itu, fasa α dan θ menunjukkan lebih dari 3 puncak, sedangkan fasa κ hanya memiliki 3 puncak. Kondisi ini menunjukkan bahwa struktur fasa yang terbentuk merupakan fasa α, θ dan κ. Fasa α merupakan aluminium(al), fasa θ adalah senyawa FeAl 3 dan fasa κ merupakan senyawa NiAl 3. Pembentukan fasa θ dan κ ini merupakan proses reaksi antara Fe dan aluminium yang terjadi akibat rejeksi dari larutan padat aluminium yang melebihi kemampuan larut-padat dalam struktur fasa α. Rejeksi ini terjadi karena kelarutan atom Fe dan Ni dalam struktur fasa α telah melampaui batas yang diizinkan, yaitu melibihi di atas 0,04% Fe dan 0,04% Ni [6] sehingga aluminium bereaksi mengikat Fe dan Ni membentuk senyawa FeAl 3 serta NiAl 3. Gambar 1. Pola difraksi sinar x paduan AlFeNi pada suhu pemanasan 500 C Gambar 2 memperlihatkan termogram DTA yang mengidentifikasi terjadinya proses reaksi kimia pembentukan senyawa logam dan proses peleburan paduan AlFeNi yang terjadi mulai pada suhu 653 o C. Gambar 2 memperlihatkan pula paduan AlFeNi mengalami reaksi termokimia membentuk puncak endotermik pada temperatur 653,44 C dengan membutuhkan panas sekitar 246,939 J/g. Reaksi endotermik tersebut menunjukkan terjadinya peleburan unsur Al dalam paduan AlFeNi. Lelehan unsur Al tersebut secara langsung bereaksi dengan unsur Fe dan Ni pada temperatur 690,09 C pada titik eutektiknya dan membentuk senyawa Al+FeAl 3 dan Al+NiAl 3. Adanya reaksi lelehan Al dengan Fe dan Ni ditunjukkan oleh reaksi eksotermik yang terjadi secara langsung dengan melepaskan sejumlah panas sekitar 90,143 J/g. Gambar 2. Termogram DTA Paduan AlFeNi Sifat kekerasan paduan AlFeNi setelah mengalami perlakuan termo-mekanik ditunjukkan pada Gambar 3. Sifat kekerasan cenderung relatif stabil tidak mengalami perubahan yang berarti setelah mengalami perlakuan panas pada suhu 500 o C. Kondisi ini dimungkinkan karena pemanasan selama waktu 1,5 jam pada suhu 500 o C belum mengakibatkan terjadinya perubahan sifat mekanik yang besar. Hal ini menunnjukkan bahwa paduan AlFeNi masih S - 223

M.Husna Al Hasa, Futichah dan Anwar Muchsin dalam keadaan proses recoveri dan belum mengalami dominasi proses rekristalisasi atau grain growth. Sifat kekerasan paduan Aluminium hasil sintesis dalam bentuk paduan AlFeNi sekitar 45 HV. Sifat kekerasan paduan AlFeNi cenderung relatif tinggi karena diakibatkan oleh pembentukan senyawa logam. Pembentukan senyawa logam ini diperlihatkan oleh data hasil analisis pola difraksi sinar x pada Gambar 1. Senyawa logam dalam bentuk fasa kedua cenderung akan memberi kontribusi meghambat pergerakan dislokasi. Pergerakan dislokasi yang terhambat oleh senyawa fasa kedua akan mengakibatkan memperkuat dan memperkeras logam. Kondisi ini dapat dijelaskan bahwa pembentukan senyawa logam dalam bentuk fasa kedua akan mempengaruhi sifat logam yang cenderung akan meningkatkan sifat mekaniknya. Sementara itu, paduan AlFeNi setelah mengalami deformasi perolan panas menunjukkan terjadi peningkatan sifat kekerasan menjadi 51 HV. Hal in dimungkinkan karena terjadi peningkatan kerapatan dislokasi akibat proses strain hardening. THT HT HR R Gambar 3.Sifat kekerasan paduan AlFeNi pada kondisi THT,HT dan HR. THT=tanpa heat treatment, HT=heat treatment, HR=hot rolling. Variasi panas jenis paduan AlFeNi pada berbagai suhu ditunjukkan pada Gambar 4. Nilai panas jenis paduan AlFeNi relatif lebih tinggi dan cenderung semakin meningkat seiring kenaikan suhu mulai 50 o C hingga 450 o C yang diperlihatkan pada Gambar 4. Hal ini menunjukkan bahwa kenaikan suhu paduan AlFeNi relatif lebih lambat dan lama. Keadan ini menunjukkan bahwa paduan AlFeNi relatif lebih tahan terhadap pengaruh panas dan memungkinkan sifat termal paduan AlFeNi relatif lebih stabil. Sifat termal paduan AlFeNi tampak tidak mengalami perubahan yang berarti meskipun pada suhu yang lebih tinggi hingga pada suhu 250 o C. Nilai panas jenis paduan AlFeNi cenderung menurun pada suhu di atas 250 o C hingga 325 o C dan diatas suhu tersebut nilai panas jenis meningkat kembali. Keadaan ini dimungkinkan karena di atas suhu 325 o C menunjukkan bahwa terjadi perubahan kondisi sifat paduan yang diakibatkan oleh adanya senyawa fasa. 15 Panas Jenis (Cp), J/gC (10E-1) 13 11 9 7 5 3 Al1Fe1Ni 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Temperatur, C Gambar 4. Variasi panas jenis paduan AlFeNi terhadap perubahan suhu S - 224

Pengembangan Paduan Alfeni Sebagai Bahan Struktur Industri Nuklir Mikrostruktur paduan AlFeNi dengan kadar 1%Fe 1% Ni hasil perlakuan panas diperlihatkan pada Gambar 5. Gambar 5 memperlihatkan paduan AlFeNi hasil perlakuan panas pada suhu 500oC dengan struktur butir dendrit yang cenderung berbentuk granular dengan struktur fasa terdiri dari fasa α dan θ. Fasa yang terbentuk pada paduan AlFeNi merupakan rejeksi dari larutan padat aluminium bila kadar Fe atau Ni yang terkandung dalam paduan tersebut melebihi kemampuan larut-padat fasa α-al. Mikrostruktur paduan AlFeNi yang tampak pada Gambar 5 memperlihatkan kecenderungan perubahan struktur butir yang bertransformasi membentuk struktur butir yang memanjang. Kondisi ini dimungkinkan karena dipacu oleh terjadinya proses transformasi fasa yang mengarah ke struktur fasa θ dan κ yang cenderung membentuk dua fasa, seperti ditunjukkan pada Gambar 6. Pembentukan struktur fasa yang dipacu oleh energi pada suhu relatif tinggi ini akan berdampak pada struktur butir, seperti ditunjukkan pada gambar 6. Gambar 5. Topografi mikostruktur paduan AlFeNi dengan Mikroskop optik Topografi mikrostruktur hasil pengamatan dengan SEM ditunjukkan pada Gambar 6. Gambar 6 memperlihatkan mikrostruktur dengan pembesaran 1.000 x, 2000 x dan 5.000 x yang diamati pada daerah titik tertentu. Gambar 6 a memperlihatkan struktur butir yang cenderung berwarna gelap dan terang. Daerah berwarna terang teridentifikasi sebagai fasa α dan daerah berwarna gelap diidentifikasi sebagai senyawa fasa logam. Sementara itu, pada pembesaran 2000x tampak daerah batas butir cenderung berwarna gelap dan berbentuk serat-jarum memanjang. Serat-jarum pada batas butir tampak tumbuh memanjang dan daerah batas butir ini merupakan awal pembentukan senyawa fasa logam. Senyawa fasa logam yang terbentuk dimungkinkan adalah fasa θ dan κ. Fasa θ dan κ ini merupakan senyawa logam FeAl3 dan NiAl3. Hal ini sebagaimana diperoleh dari hasil analisis pola difraksi sinar-x yang diperlihatkan pada Gambar 1. Gambar mikrostruktur dengan pembesaran 5.000 x akan tampak lebih jelas bentuk topografinya dan bentuk seratjarum seperti rambut tumbuh yang memanjang. Analisis kualitatif dan semi quantitatif dengan EDS (Electron Dispersif X-Ray Spectrophotometer) terhadap paduan AlFeNi ditunjukkan pada Gambar 7. Analisis EDS daerah yang berbentuk serat-jarum pada mikrostruktur dengan pembesaran 5000x pada Gambar 7 menunjukkan terkandung unsur Al, Fe dan Ni. Analisis semi quantitatif pada daerah titik tersebut memperlihatkan terdapat persentase Al sekitar 94,21%, Fe sebesar 3,13% dan Ni sejumlah 2,66%. Kondisi ini memungkinkan memacu terjadinya proses pembentukan senyawa logam membentuk fasa θ dan κ. Fasa θ dan κ diidentifikasikan sebagai senyawa logam FeAl3 dan NiAl3. Identifikasi senyawa logam ini juga didukung oleh data hasil analisis difraksi sinar x yang memperlihatkan adanya puncak pola difraksi senyawa logam FeAl3 dan NiAl3, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. 1000 x 2000 x 5000 x S - 225

M.Husna Al Hasa, Futichah dan Anwar Muchsin Gambar 6. Topografi mikrostruktur padual AlFeNi dengan SEM Gambar 7. Spektrum EDS paduan AlFeNi stoikhiometrik, Al=94,21%, Fe=3,13%, Ni=2,66% Gambar 8 memperlihatkan tingkat laju korosi paduan AlFeNi dalam fluida air bersuhu tinggi pada 75 o C, 125 o C dan 175 o C dengan variasi waktu 216 jam, 432 jam dan 648 jam. Gambar 8 memperlihatkan laju korosi paduan AlFeNi semakin meningkat dengan semakin tinggi suhu fluida. Selain itu, laju korosi cenderung meningkat pula seiring dengan semakin lama waktu keberadaan paduan AlFeNi dalam fluida tersebut. Gambar 8 menunjukkan pada suhu fluida 75 o C laju korosi relatif rendah dan cenderung meningkat dengan semakin lama waktunya. Pada suhu fluida 125 o C laju korosi meningkat dan relatif stabil setelah waktu 432 jam. Sementara itu, pada suhu fluida 175 o C laju korosi relatif lebih meningkat daripada suhu fluida 75 o C dan 125 o C. Laju korosi paduan AlFeNi cenderung semakin tinggi dengan semakin lama waktu keberadaannya dalam fluida. Gambar 8. Laju korosi paduan AlFeNi dalam fluida suhu tinggi 4. KESIMPULAN Sifat mekanik dan termal paduan AlFeNi hasil sintesis dan perlakuan panas relatif stabil. Sifat kekerasan paduan AlFeNi cenderung meningkat setelah mengalami proses deformasi termo-mekanik mencapai 51 HV. Paduan AlFeNi relatif lebih tahan terhadap pengaruh panas dan memungkinkan sifat termal paduan AlFeNi relatif lebih stabil. Struktur fasa paduan AlFeNi relatif lebih didominasi oleh fasa α (Al) dan fasa θ (FeAl 3 ). Laju korosi paduan AlFeNi relatif rendah dan stabil pada suhu 75 o C dan 125 o C. Laju korosi cenderung meningkat pada suhu relatif tinggi pada 175 o C setelah waktu 400 jam. S - 226

Pengembangan Paduan Alfeni Sebagai Bahan Struktur Industri Nuklir UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak atas bantuan dan dukungan terhadap kelancaran penelitian ini baik secara langsung maupun tidak langsung sehingga menghasilkan tulisan dalam bentuk makalah ini. DAFTAR PUSTAKA AL HASA, M.H., (2008), Peningkatan Sifat mekanik Bahan Struktur Paduan Aluminium Fero Nikel Dengan Penguatan Fasa Kedua Dan Struktur Butir, Jurnal Ilmiah daur Bahan Bakar Nuklir, URANIA, Volume 14 No.1, hal.1-10. AL HASA, M.H., (2007), Formasi fasa dan Mikrostruktur Bahan struktur Paduan Aluminium Fero-Nikel Hasil proses sintesis, Jurnal Ilmiah daur Bahan Bakar Nuklir, URANIA, Volume 13 No.3, hal.99-107. ASTM, American Society for testing and Materials, (1992), Annual Book of ASTM Standards. Section 3, Vol. 03.02. Philadelphia:ASTM. Anonym, PDF Card, International Center For data Diffraction, 2008 Mondolfo, L.F, (1976), Aluminium Alloys, Structure and Properties, London, hal.532-533. Petzow, G., Efeenberg, G., (1992), Ternary Alloy AlFeNi, Vol.15, Germany: ASM, International. Raynor, GV., Rivlin, GV., (1988), Phase Equilibria in iron Ternary Alloy,, The institute of Metals, New york. S - 227

M.Husna Al Hasa, Futichah dan Anwar Muchsin S - 228