Seminar Nasional Fisika dan Aplikasinya Sabtu, 22 Juli 2017 Bale Sawala Kampus Universitas Padjadjaran, Jatinangor ANALISIS STRUKTUR MIKRO PADA KOMPOSIT Al-Cu- Mg/SiC DENGAN METODE METALURGI SERBUK SYAFIRA NUR FITRIANI *, ANGGARA BUDI SUSILA, ERFAN HANDOKO Prodi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Jakarta Jl. Rawamangun Muka, Jakarta13220 Abstrak. Telah dilakukan penelitian tentang material logam aluminium sebagai matrik dikenal Metal matrix composite (MMC) adalah material teknik yang dibentuk menggunakan dua material atau lebih untuk memperoleh material baru yang mempunyai sifat fisis dan mekanis yang lebih baik dibanding material pembentuknya. Komposit utama paduan aluminium, tembaga 1.8%, magnesium 4.4%, dan penambahan silikon karbida 6 wt% dan 6.5 wt% sebagai filler. Proses dengan metode metalurgi serbuk yaitu untuk dapat mencapai bentuk komponen akhir dengan mencampurkan serbuk secara bersamaan. Proses mixing selama 30 menit dengan putaran 1080 rpm dan proses sintering 1 jam dengan suhu 490 ºC. Dari pengujian sem terlihat sangat jelas Al (terang), mengandung unsur Al, Cu, Mg pada SiC 6% dengan perbesaran 1000x Kata kunci : Aluminium, metal matrix composite, silikon karbida, mixing, sem Abstract. Metal matrix composite (MMC) is an engineering material that is formed using two or more materials to acquire new material that has better physical and mechanical properties than its forming material. Metallurgy powder is an ongoing method developed from a manufacturing process that can achieve the final component shape by simultaneously mixing powders, compacted in a mold, and then sintered for 1 hour at a temperature of 490 in the furnace. This 2024 type aluminum synthesis research has been widely used as a material for airframe and rocket tube, alteration with main composition of aluminum alloy, 1.8% copper, 4.4% magnesium, and 6 wt% and 6.5 wt% silicon carbide addition as Filler. This research used mixing method for 30 minutes with 1080 rpm rotation. Differential Thermal Analysis (DTA) test to determine the physical properties of material that changes to temperature and entalphy changes during 2 hour annealing process with temperature 330 ºC. Keywords : Metal matrix composite, aluminium 2024, silicon carbide, mixing, sem 1. Pendahuluan Aluminium adalah logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi, dan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon. Aluminium ter dapat di kerak bumi sebanyak kira-kira 8,07% hingga 8,23% dari seluruh massa padat dari kerak bumi, dengan produksi tahunan dunia sekitar 30 juta ton pertahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain (corrundum, gibbsite, boehmite, diaspore, dan lain-lain) (USGS). Sulit menemukan aluminium murni di alam karena aluminium merupakan logam yang cukup reaktif. * email : syafiranurfitriani@gmail.com 386
ISSN : 2477-0477. 387 Selama 50 tahun terakhir, aluminium telah menjadi logam yang luas penggunaannya setelah baja. Perkembangan ini didasarkan pada sifat-sifatnya yang ringan, tahan korosi, kekuatan dan ductility yang cukup baik (aluminium paduan), mudah diproduksi dan cukup ekonomis (aluminium daur ulang). Yang paling terkenal adalah penggunaan aluminium sebagai bahan pembuat pesawat terbang, yang memanfaatkan sifat ringan dan kuatnya [1].. Metal matrix composite (MMC) adalah material teknik yang dibentuk menggunakan dua material atau lebih untuk memperoleh material baru yang mempunyai sifat fisis dan mekanis yang lebih baik dibanding material pembentuknya. Matrik yang digunakan untuk membuat MMC biasanya menggunakan logam lunak dan ringan yaitu aluminium, magnesium, dan sebagainya, sedangkan penguat MMC biasanya menggunakan partikel SiC, Al2O3, dan sebagainya [2]. Paduan Alumunium Al-2024 pada dasarnya adalah paduan Al-Cu-Mg dengan komposisi Al 90.7wt% - 94.7wt%, Cu 3.8wt% - 4.9wt%, Mg 1.2wt% - 1.8wt%. Al- 2024 banyak digunakan untuk industri pesawat terbang dikarenakan paduan ini memiliki keunggulan pada perbandingan kekuatan yang dihasilkan dengan berat struktur yang lebih tinggi dari pada baja, ketahanan lelah yang baik, keuletan serta sifat mampu bentuk yang tinggi. Alumunium tipe ini telah banyak digunakan sebagai bahan untuk badan pesawat dan tabung roket [3,4]. 1. Metodologi Penelitian Preparasi bahan seperti aluminium serbuk, tembaga serbuk, magnesium serbuk yang akan digunakan sebagai matriks serta serbuk Silikon karbida sebagai filler. Dengan komposisi masing-masing: Al 87.8 %, Cu 4.4 %, Mg 1.8 %, SiC - 6 % dan Al 87.3 %, Cu - 4.4 %, Mg 1.8 %, SiC 6.5 %. Serbuk matriks dan filler tersebut kemudian disatukan dalam wadah milling dan dimasukkan ke dalam vial untuk dimilling selama 30 menit dengan kecepatan 1080 putaran/menit. Kompaksi 10 menit dengan tekanan 6 ton. Sintering selama 1 jam dengan suhu 490 ºC, Annealing selama 2 jam dengan suhu 330 ºC. Aging selama 16 jam dengan suhu 160 ºC. Pengujian pada sampel yaitu pengujian SEM. 2. Hasil dan Pembahasan Struktur mikro yang diperoleh menghasilkan batas-batas butir yang sangat jelas, terangnya serpihan Al dan nampak jelasnya sebaran SiC yang merata. Dari hasil EDS pada material Al mempunyai fasa K -Al, adanya Cu Mg namun adanya impuritas O dan C yang terjebak seperti Gambar 1.
388 Syafira Nur Fitriani dkk Gambar 1. SEM EDS untuk SiC 6%-1000x Struktur mikro yang diperoleh menghasilkan batas-batas butir yang sangat jelas namun batas antar butirnya sangat luas, dan serpihan Al SiC yang tidak nampak banyak merata. Dari hasil eds material Al mempunyai fasa K -Al namun adanya impuritas sehingga ada O terjebak di dalam seperti Gambar 2.
ISSN : 2477-0477. 389 Gambar 2. SEM EDS untuk SiC 6.5%-1000x 3. Kesimpulan Mendapatkan struktur mikro berupa batas butir yang jelas dari proses mixing dalam pembuatan sampel komposit Al-Cu-Mg dengan variasi SiC, diantara kedua variasi komposisi dengan perbesaran yang berbeda-beda yaitu 500x dan 1000x. Hasil sem eds menunjukkan batas butir sangat jelas pada perbesaran 500x pada dua sampel tersebut, memperlihatkan matriks Al (terang) karena banyaknya komposisi Al diantara Cu-Mg/SiC, dan.
390 Syafira Nur Fitriani dkk Ucapan Terimakasih Terimakasih kepada Laboratorium Fisika Material Universitas Negeri Jakarta atas bantuan dan peminjaman alat. Daftar Acuan [1] Ahmad, Z. (2003). The properties and application of scandium-reinforced aluminium. JOM. [2] Sadi, dkk. (2014). Anlisis Pengaruh Kandungan SiC Temperatur Cairan, Kecepatan Putar Dan Durasi Waktu Pengadukan Pada Kekuatan Tarik Komposit Al-SiC. Rotasi - Vol. 16, N0. 1 : 7-13. [3] Utami, D. d. (2016). Studi Pengaruh Perlakuan Annealing Terhadap Nilai Densitas Komposit Logam Al-Cu-Mg/SiC Hasil Stir Casting. [4] Wahyudin, I. (2010). Pengaruh Perlakuan Panas Daerah Eutektik Terhadap Struktur Mikro Dan Sifat Mekanik Pada Paduan Aluminium 2024 Yang Terlelehkan.