1
FABRIKASI KOMPOSIT MATRIKS LOGAM Al5Cu/SiC(p) DENGAN
METODE STIR CASTING DAN KARAKTERISASINYA
Hasan Fuadi, Anne Zulfia dan Yusuf Afandi
Depertemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik Universitas Indonesia
ABSTRAK
Paduan Aluminium banyak digunakan dalam berbagai industri, diantaranya industri pengemasan, dirgantara, perkapalan, otomotif dan militer. Pemilihan Aluminium ini didasari karena densitas yang rendah, sifat mekanik yang baik dan ketahanan korosi yang lebih baik dibandingkan dengan logam dan paduan konvensional. Sifat mekanik bahan yang baik dan biaya produksi yang relatif rendah ini membuat aluminium sangat kompetitif. Pada penelitian kali ini akan difokuskan pada komposit matriks aluminium, Jenis paduan yang digunakan adalah paduan aluminium-tembaga (AlCu) yang dikombinasikan dengan Silikon Karbida dari jenis keramik yang kuat dan keras dengan komposisi 5,10, dan 15% Vf . Penambahan 4% magnesium pada komposit dilakukan untuk meningkatkan sifat pembasahan partikel SiC. Metode pembuatan komposit yang digunakan adalah stir casting. Produk hasil pengecoran diberikan perlakuan panas T6. Karakterisasi komposit matrik logam Al5Cu/SiC dilakukan pengujian mekanik ( uji kekerasan dan keausan), pengujian metalografi, berat jenis, porositas, SEM/EDS dan uji komposisi kimia. Hasil pengujian mekanik menunjukkan peningkatan sifat mekanis (Kekerasan dan Keausan) seiring dengan penambahan fraksi volume penguat partikel SiC.
Kata kunci : Komposit Matrik Logam Al5Cu/SiC; stir casting; Sifat Mekanis; densitas.
ABSTRACT
Aluminum alloys are widely used in a variety of industries, including industrial packaging, aerospace, shipbuilding, automotive and military applications. This selection is based on Aluminum because it is a low density, good mechanical properties and corrosion resistance are better than conventional metal and alloys. Mechanical properties of materials is good and relatively low production costs make this aluminum is very competitive. At this time the research will be focused on aluminum matrix composite, a type of combination used is aluminum-copper alloys (AlCu) combined with silicon carbide, with the composition of the 5, 10, and 15% Volume fraction. The wetting agent of SiC particles is used by the addition of 4 % of magnesium. The Method to making composite is used stir casting. Casting products given heat treatment T6. The characterization of MMC was carried out by mechanical tests (hardness and wear resistance),and by Metallographic tests (microstructure, porosity and density) and also using SEM/EDS and chemical composition. The result show that MMC have increased mechanical properties (hardness and wear resistance) by increasing the volume fraction of SiC particles.
Keywords : Metal Matrix Composite of Al5Cu/SiC; Stir Casting; Mechanical Properties and Density.
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
2
1. Pendahuluan
Perkembangan industri transportasi, menyebabkan penggunaan logam sebagai penunjang
industri sangant signifikan. Seiring perkembangan jaman, tuntutan efiisiensi energi mengakibatkan
penggunaan logam monolith mulai dikurangi karena bobotnya yang besar . Penggunaan material
yang memiliki bobot ringan mulai dikembangkan sebagai alternative pengganti logam monolith.
Hal ini mendorong para peneliti untuk mengembangkan material dan paduan baru untuk menjawab
tantangan tersebut. Salah satu material yang dikembangkan adalah material komposit, terutama
komposit matriks logam dan matriks polimer. Penggunaan komposit matriks logam memiliki
kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan komposit matriks polimer diantanya, transfer
tegangan dan regangan yang baik, ketahanan terhadap temperature tinggi, tidak menyerap
kelembaban, tidak mudah terbakar serta memiliki kekuatan tekan dan geser yang lebih baik.
Sedangkan kekurangan komposit matriks logam dibandingkan komposit matriks polimer adalah
biaya produksi yang mahal, memiliki titik lebur yang tinggi, mudah mengalami korosi pada antar
muka matriks dan penguat serta standarisasi material maupun proses yang sedikit.
Material Aluminium sangat luas penggunaanya terutma di industri otomotif, dirgantara dan
hankam[1]. Salah satu jenis dari aluminium tersebut adalah paduan aluminium-tembaga (Al-Cu).
Paduan Al-Cu memiliki sifat mampu mesin yang baik dan mudah ditingkatkan kemampuannya
melalui proses laku panas. Paduan Al-Cu dikembangkan dengan penambahan karbida silikon dari
jenis keramik yang kuat dan keras akan membentuk paduan baru yang dikenal sebagai komposit
matriks logam (KML) [2]. Komposit Al-Cu/SiC(p) akan dijadikan bahan penelitian agar mempunyai
karakteristik unggul dan diharapkan bisa diproduksi dengan biaya rendah. Berbagai macam metode
pembuatan material ini terus diteliti termasuk pembuatan komposit dengan metode stir casting[3].
Penelitian ini adalah berupa rekayasa KML melalui proses stir casting dengan variabel penambahan
fraksi volume pada matrik (Al5Cu) dengan penguat Karbida Silikon (SiC).
2. Tinjauan Teoritis
Komposit adalah material hasil kombinasi makroskopis dari dua atau lebih komponen
yang berbeda, dengan tujuan sifat-sifat fisik dan mekanik tertentu yang lebih baik daripada
sifat masing-masing komponen penyusunnya.[4] Kebanyakan material komposit terdiri dua
fasa, yaitu matrik dimana komposisinya disebut sebagai bahan dasar komposit; selanjutnya
yaitu reinforcement atau disebut juga penguat, dimana merupakan material yang dicampurkan
dengan matriks. Interaksi dan reaksi kimiawi yang terjadi pada daerah antar muka matriks
dan penguat merupakan komponen yang menentukan adesifitas antar permukaan yang
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
3
selanjutnya akan berpengaruh kepada sifat mekaniknya. Hal ini dikarenakan melalui daerah
antar muka tersebut komposit mampu berfungsi sebagai transmisi dalam sifat termal, listrik
dan mekanik. Daerah antar muka ini disebut interfasial (interface).
Aspek kebasahan (wettability) mempunyai peranan penting dalam menentukan adesifitas
antara matriks dan penguat[5]. Mengingat pentingnya aspek ini, maka banyak peneliti sebelumnya
yang mengamati perilaku sifat kebasahan material terhadap material lainnya dalam pembuatan
komposit. Salah satu yang saat ini menjadi perhatian adalah material komposit matriks Al dengan
penguat SiC. Sebagai komposit yang marak dikembangkan, AlCu/SiC(p) memiliki wettability yang
buruk. Oleh karena itu, dibutuhkan mateial lain yang ditambahkan guna meningkatkan wettability
antar kedua material tersebut. Material tambahan ini disebut wetting agent.
Sifat-sifat dari komposit secara umum bila dibandingkan dengan komponen-komponen
penyusunnya antara lain memiliki ketangguhan dan kekuatan yang lebih baik,lebih
ringan,ketahanan terhadap korosi dan aus yang lebih baik,dan umur fatik yang lebih lama .Hal
ini disebabkan oleh sifat-sifat komponen penyusunnya yang saling menutupi kekurangan satu
dengan yang lain[6].
Sifat-sifat dari komposit sangat tergantung kepada beberapa faktor, antara lain:
1.Sifat-sifat fasa konstituen (matriks & reinforcement)
2.Jumlah, dan
3.Geometri dari reinforcement.
Geometri reinforcement disini adalah termasuk:
1.Bentuk partikel
2.Ukuran partikel
3.Distribusi,dan
4.Orientasi partikel didalam matriks.
Proses Pembuatan Komposit dengan Metode Stir Casting atau Vortex
Metode fabrikasi komposit MMCs, pencairan logam menggunakan metode aduk
(metode vortex) sangat baik untuk manufaktur berbagai bentuk komponen dengan biaya yang
relatif rendah. Metode ini mencakup tahapan yang menggabungkan partikel keramik ke dalam
logam cair dengan pengadukan, pengadukan campuran dilakukan setelah pemasukan partikel,
agar penyebaran lebih seragam. Dalam metode ini, parameter manufaktur agar pencampuran
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
4
homogen adalah ukuran krusibel, kemampuan dan ukuran impeller, temperatur cair logam,
waktu pengadukan, kecepatan pengadukan, partikel dimasukan ke dalam campuran pada
tingkat kontinyu dan seragam, dan suhu dari cetakan. Proses pencairan dilakukan dalam
wadah grafit dengan diameter atas 70 mm dan diameter 102 mm sedangkan proses
pencampuran dilakukan dengan mixer grafit memiliki empat saluran dengan diameter 55 mm,
yang dikombinasikan dengan dorongan batang baja menggunakan variabel kecepatan motor
AC. baja batang itu dibungkus dalam lengan grafit untuk mencegah kontak dengan paduan
aluminium cair. Bagian luar dari produksi ini terisolasi dengan serat kaca seperti ditunjukkan
pada Gambar 1. Di unit ini, gas argon dibagi menjadi dua saluran, salah satunya dikirim dari
atas wadah dalam rangka mencegah logam cair berinteraksi dengan atmosfer sementara yang
lain adalah tetap pada penguat untuk mengontrol laju aliran dari penguat. Kontrol suhu tungku
dan logam cair dilakukan oleh termostat jenis NR911. Termostat ini memiliki unit kontrol
khusus dan termokopel. Termokopel disisipkan ke dalam cairan dan tungku untuk mengukur
suhu.
Gambar 1. Proses casting metode vortex[2].
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
5
3. Metode Penelitian
Metodologi yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada kedua bagan di bawah ini.
Gambar 2. Proses Pembuatan bahan matriks Komposit Matrik Logam Al5Cu
Gambar 3. Skema Penelitian Komposit Matrik Logam dengan Stir Casting
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
6
Alat dan Bahan
Bahan
Bahan baku yang digunakan pada percobaan ini adalah :
- Aluminium murni ingot
- Mg ingot
- Kawat tembaga
- Silikon karbida merk ADS 100 mesh.
- Gas argon
Alat
Peralatan yang digunakan selama proses persiapan dan pengujian adalah:
- Tungku peleburan (burner)
- Tungku stir casting
- Crucible stir casting
- Motor stir casting
- Thermocouple
- Timbangan digital besar
- Timbangan digital kecil
- Tabung gas Argon
- Alat bantu lain
Alat Uji
Alat-alat pengujian yang digunakan pada penelitian ini adalah :
- Alat uji kekerasan
- Alat uji metalografi
- Alat uji keausan
Proses laku panas
Proses ini dilakukan untuk mengetahui perubahan struktur mikro dan sifat yang dilmiliki material
setelah mengalami laku panas. Laku panas yang dilakukan terhadap sample uji tersebut adalah
proses T6 untuk alumunium, dimana proses tersebut adalah dengan cara memanaskan komposit
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
7
mencapai temperatur sekitar 540°C selama 4 jam dan kemudian dicelup cepat (quench) pada air
tawar dengan suhu sekitar 26°C. Selanjutnya dari hasil tersebut dilakukan proses artificial ageing
pada temperatur 200O C selama 8 jam. Untuk lebih memperjelas proses perlakuan panas yang
dilakukan pada komposit tersebut, maka dibuat sketsa proses yang seperti pada gambar di bawah.
Gambar 4. Skema proses laku panas sampel KML
4. Hasil dan Pembahasan
Analisa Kimia
Hasil-hasil pengujian kimia terhadap material antara lain, ingot alumunium murni, Al5Cu
yang dibuat (matrik) SiC, dipaparkan pada Tabel 1 dan 2. Pengujian analisa kimia tersebut
dilakukan di laboratorium pengujian analisa kimia Pusat Penelitian Metalurgi-LIPI dengan
menggunakan alat spark OES (Optical Emision Spectroscope)-ARL.3460.
Tabel 1. Komposisi Kimia Ingot Aluminium murni (% berat)
Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti 0,0524 0,1058 0,0003 0,0004 0,0011 0,1954 0,0042
Cr Ni Pb Sn V Cd Al 0,0004 0,0022 0,0002 0,0016 0,0063 0,0022 99.6275
Tabel 2. Komposisi Kimia Ingot Aluminium Tembaga (Al-Cu) Hasil Cor (% berat)
TP Unsur, % berat
Si Fe Cu Mn Mg Zn 1. 0.1139 0,1444 5,0247 0,0006 4,1273 0,1676 2. 0,1130 0,1487 5,0546 0,0005 4,1168 0,1664
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
8
TP Unsur, % berat Ti Cr Ni Pb Sn Al
1. 0,0026 0,0026 0,0055 0,0042 0,0093 90,3973 2. 0,0025 0,0025 0,0054 0,0042 0,0089 90,3764
*). Keterangan: TP=taping
Berdasarkan hasil analisa kimia diketahui bahwa ingot Al5Cu yang digunakan sebagai
matrik komposit mengandung 5 % Cu, 4% Mg dan unsur lain seperti Si, Fe, Zn dan lain-lain
yang tidak lebih dari 1 %. Sehingga paduan ini memenuhi persyaratan untuk dapat dilakukan
penigkatan pengerasan presipitasi dengan proses perlakuan panas T6. Paduan Al5Cu adalah
termasuk paduan aluminium seri 2xxx, yang memiliki kemampuan untuk ditingkatkan sifat-
sifat mekanisnya dengan perlakuan panas seperti paduan seri 6xxx, 7xxx dan 8xxxx.
Magnesium digunakan sebagai bahan tambahan untuk meningkatkan sifat pembasahan
alumina agar dapat terbentuk interface yang baik antara alumina dengan matrik.
Pengujian Kekerasan
Pengujian kekerasan dilakukan pada komposit pada keadaan setelah pengecoran dan
yang telah di perlakukan panas T6 dan artificial aging .Pengujian kekerasan dilakukan untuk
mengetahui ketahanan material terhadap penetrasi beban dari luar. Pengujian kekerasan
menggunakan metode Rockwell B dengan menggunakan mesin penjejak Rockwell.
Gambar 5. Grafik uji kekerasan Rockwell B dari komposit Al5Cu/SiC(p)
Dari Gambar 5 diatas dapat disimpulkan bahwa kekerasan dari material AlCu/SiC(p)
mengalami peningkatan kekerasan seiring dengan penambahan kadar SiC. Pada penambahan
10% kadar SiC terjadi peningkatan dari 52 HRB menjadi 57,6 HRB atau meningkat 10,76%,
5% 10% 15%
Series1
As Cast 37.7 42.6 49.7Heat Treatment 52 57.6 64.2
010203040506070
Keke
rasa
n (H
RB)
Kadar SiC
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
9
begitupun dengan penambahan 15% SiC yang memiliki kekerasan 64.2 HRB atau meningkat
23,5%.
Selain dari penambahan partikel SiC, faktor lainnya adalah proses perlakuan panas T6
dan artificial aging menghasilkan endapan sekunder pada matriks yang meningkatkan
kekerasan material itu sendiri. Endapan sekunder pada paduan komposit yang digunakan ialah
CuAl2 dan Mg2Si karena unsur Mg dan Cu merupakan paduan mayor dari matriks.[7] Proses
perlakuan panas yang dilakukan menggunakan durasi penuaan selama delapan jam dan suhu
200°C, dimana suhu penuaan yang tinggi memungkinkan matriks mencapai kekerasan yang
tinggi dalam waktu yang singkat.[8] Kenaikan kekerasan pada material komposit
berpenguat karbida silikon yang telah diproses aging, menjadikan material tersebut
lebih keras karena terjadinya presipitasi pada matrik tersebut.
Pada penelitian Ali Mazahery, dkk [9] peningkatan nilai kekerasan pada Komposit Al-
SiC(p) disebabkan karena SiC bertindak menghambat pergerakan dislokasi. Hal ini sejalan
dengan mekanisme dislokasi Orowan. Peningkatan nilai kekerasan juga dapat dikaitkan
dengan pengurangan ukuran butir yang semakin halus. Selain itu, kekerasan meningkat seiring
dengan penambahan partikel SiC. Secara fisik, partikel SiC lebih keras dari Alluminium
Alloy. Pada penelitian A.R.I. Khedera, dkk[10] juga mengungkapkan hal yang sama bahwa
peningkatan nilai kekerasan terjadi seiring dengan penambahan kadar penguat. Hal ini terjadi
akibat penghambatan pergerakan dislokasi dan penghalusan butir.
Pengujian Laju Aus
Pengujian laju aus dilakukan dengan menggunakan mesin Ogoshi dan dilakukan pada
material setelah pengecoran dan yang telah di perlakukan panas T6 dan artificial aging.
Pengujian ini menggunakan konsep piringan yang berputar dan bergesekan dengan material.
Pengulangan beban karena putaran akan menghasilkan jejak pada material. Lebar dari jejak
yang dibaca menunjukan laju aus dari material, semakin lebar jejaknya maka semakin besar
laju aus material tersebut.
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
10
Gambar 6. Diagram Batang uji keausan pada komposit Al5Cu/SiC(p)
Dari [Gambar 6], didapatkan dapat disimpukan bahwa penambahan SiC sebagai
penguat pada aluminium meningkatkan ketahanan aus komposit. Dari pengujian aus ini
menguatkan data pengujian kekerasan material. Hasil dari penelitian ini telah sesuai literatur.
Hasil ini juga konsisten seperti pada penelitian sebelumnya oleh peneliti yang juga meneliti
komposit Al5Cu/SiC. Hal ini terjadi karena pada material tersebut terjadi presipitasi
pada matrik, yaitu endapan CuAl2 yang mengakibatkan terjadinya peningkatan harga
kekerasan, dimana hal tersebut ditandai dengan kecilnya nilai laju keausan yang dicapai.
Pengujian Densitas dan Porositas
Hasil pengujian porositas yang menggunakan hukum Archimedes dengan mengukur
berat dalam air dan berat kering kemudian diformulasikan menjadi persen porositas dengan
hasil seperti yang ditampilkan pada [Gambar 7].
Gambar 7. Diagram batang densitas percobaan pada komposit Al5Cu/SiC
5% 10% 15%
Teoritis 3 3.02 3.03as cast 2.87 2.735 2.6Heat Treatment 2.851 2.66 2.56
2.32.42.52.62.72.82.9
33.1
Dens
itas
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
11
Gambar 8.Diagram batang uji porositas pada komposit Al5Cu/SiC
Pada produk komposit hasil pengecoran, didapatkan bahwa porositas komposit
meningkat secara signifikan dengan penambahan penguat SiC kedalam matriks aluminium
yang dapat dilihat pada Gambar 8. Porositas meningkat pada penambahan SiC 5%, 10%, dan
15% yaitu 7,28%, 11,68%, dan 13,73%. Begitu pula pada densitas terlihat peningkatan
dengan penambahan kadar SiC yang ditambahkan pada aluminium seperti terilhat pada
[Gambat 7].
Peningkatan porositas disebabkan karena terperangkapnya gas saat proses pengecoran
aduk dan peningkatan persen penguat yang dimasukkan kedalam matriks dan partikel
penguat dalam suatu lelehan logam pada fabrikasi komposit cenderung untuk membentuk
klaster[26]kecenderungan membentuk klaster yang kemudian menghasilkan porositas seperti
impregnation porosity dan Interface porosity yang akan meningkatkan nilai porositas dari
material itu sendiri.
Peningkatan porositas pada komposit Al-SiC terjadi karena dengan bertambahnya
persen penguat yang ditambahkan maka fluiditas dari cairan aluminium juga akan semakin
rendah. Fluiditas yang rendah pada saat pengecoran akan mempengaruhi terbentuknya
porositas saat pencetakan.[11] Pada penelitian Ali Mazahery, dkk peningkatan Kadar SiC
meningkatkan jumlah micro porosity pada interface area.
5% 10% 15%
Series1
As Cast 4.51 10.42 16.54Heat Treatment 5.23 13.53 18.36
02468
101214161820
% P
oros
itas
Kadar SiC
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
12
Pengamatan Struktur Mikro
Pengamatan struktur mikro bertujuan untuk melihat persebaran dari penguat dan
mengobservasi keberadaan penguat karbida silikon pada matriks aluminium serta melihat
cacat porositas yang terbentuk dari pembuatan komposit AlCu/SiC dengan variasi fraksi
volume penguat. Pengujian struktur mikro dilakukan pada perbesaran 100x.
Gambar 9. Foto Metalografi mikro komposit Al5CuMg/SiC sampel hasil cor, as-cast perbesaran 100x; (a) 5% SiC, (b) 10% SiC, (c) 15% SiC.
a b
a b
c
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
13
Gambar 10. Foto mikro komposit Al5CuMg/SiC perlakukan panas T6 dan artificial aging
2000C selama 8 jam perbesaran 100x; (a) 5% SiC, (b) 10% SiC, (c) 15% SiC.
Peningkatan kekerasan terjadi ketika penuaan dimana unsur unsur seperti Cu dan Mg
membentuk presipitat sekunder dan presipitat tersebut mengahalngi dislokasi sehingga
kekuatan mekanis menjadi meningkat. Presipitat sekunder tidak dapat diobservasi melalui
pengamatan foto mikro.
Sementara itu dari pengamatan struktrur mikro, dapat dilihat pada Gambar 9, terdapat SiC
yang merupakan penguat dari komposit Al5Cu/SiC. SiC terlihat tidak terikat dengan baik
karena pembasahan antara aluminium dan SiC yang kurang baik. Persebaran yang kurang baik
dapat terjadi karena parameter pengadukan yang kurang tepat. Selain itu, Pada komposit
Al5Cu/SiC(p) dengan Vf 5%, 10% maupun Vf 15% SiC memperlihatkan adanya
pengelompokkan partikel penguat di sekitar batas butir dan juga pada daerah matrik.
Pada sebagian fasa matrik terlihat adanya bintik-bintik yang merupakan fasa
sekunder alumunium dan juga adanya partikel SiC yang terjebak pada matrik,
memperlihatkan sebaran yang tidak merata.
Pada hasil pengujian metalografi yang telah dilakukan terhadap semua sampel
percobaan dapat diketahui seperti yang tertera pada [Gambar 9] sampai [Gambar 10]
berikut, dimana akan dibahas sebagai penunjang hasil pengujian yang lainnya. Sebelum
proses heat treatment dilakukan, pada hasil pengecoran (as cast) pada [Gambar 9] terlihat
bahwa fasanya berbentuk dendrit yang merupakan ciri dari hasil pengecoran.
Hasil dari proses pengecoran [Gambar 9.a], terlihat bahwa bentuk dari matriks tersebut
merupakan fasa dendrit yang terbentuk karena kecepatan pendinginan yang tinggi
pada proses pembekuan. Hal ini pun berpengaruh terhadap kekerasannya dimana
kekerasan komposit hasil cor adalah 37,7 HRB sedangkan kekerasan setelah proses heat
c
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
14
treatment adalah 52 HRB, mengalami kenaikkan 38 % pada matrik hasil heat treatment yang
ditambahkan 5% partikel penguat SiC. Pada penambahan 15 % SiC , terlihat bahwa matrik
hasil pengecoran tersebut berbentuk dendrit dengan pengumpulan SiC yang berada di batas
butir. Sebaran partikel penguatnya diantara batas butir, tetapi ada juga yang berada di
dalam butir Hasil dari produk pengecoran yang kemudian di heat treatment yang
ditunjukkan oleh [Gambar 10.] terlihat pada gambar bahwa bentuk butir semakin halus.
Pada [Gambar 10] a dan b. terlihat adanya partikel SiC didaerah batas butir yang
sebagian mengelompok. Dari perbandingan kandungan yang ada pada 15 % fraksi
volume SiC tersebut memperlihatkan bahwa kandungan penguat jumlahnya lebih banyak.
Dengan adanya penambahan penguat maka akan meningkatkan/menaikkan harga kekerasan
komposit dan menurunkan nilai laju keausannya, karena partikel SiC mempunyai
kekerasan yang tinggi. Hal tersebut terbukti dari nilai kekerasan yang dicapai oleh
penambahan partikel penguat baik 5%,10% maupun 15%.
Pada [Gambar 10] yang merupakan hasil metalografi untuk keadaan matrik hasil
proses HT adanya penguat, memperlihatkan endapan CuAl2 yang timbul akibat dari proses
aging pada suhu 200OC sesudah proses solution heat treatment pada temperatur 540OC
kemudian di quench pada air pada temperatur kamar. Dengan semakin banyaknya
presipitat yang terjadi, maka nilai kekerasanpun meningkat dan nilai dari laju keausanpun
akan menurun, hal ini dapat terlihat dari hasil pengujian kekerasan dan keausan yang
dilakukan. Terlihat pada [Gambar 10.c.] yang menunjukkan bahwa matrik tersebut
mempunyai kekerasan yang tinggi dan tingkat laju keausan yang rendah karena terlihat pada
hasil metalografi tersebut bahwa presipitasi yang terjadi lebih banyak dari pada komdisi
lainnya. Kondisi ini dicapai oleh matriks yang memiliki penguat 15% Vf SiC dan
mengalami proses laku panas, yaitu proses solution heat treatment 540OC selama 4 jam,
yang selanjutnya di quench pada media air kemudian di aging pada temperatur 200OC
dengan rentang waktu selama 8 jam. Jadi pada kondisi ini nilai kekerasannya tinggi
mencapai 64.2 HRB, yaitu sampel dengan penambahan 15% Vf SiC.
Pada penelitian Anshul Badkul, dkk[11] pembentukan fasa presipitat CuAl dan CuAl2
terjadi saat kinetika aging yang pertama. Komposit Al 2024-SiC dengan dan tanpa
penambahan strontium mengalami puncak aging pada waktu yang bersamaan perbedaannya
pada perilaku aging pada material tersebut. Komposit Al2024-SiC dengan penambahan
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
15
strontium mengalami penurunan kekerasan dibawah puncak kekerasan aging yang pertama
jika dibandingkan dengan komposit Al2024-SiC tanpa Strontium.
Pada penelitian D.P. Mondal, dkk[12] menunjukkan bahwa setelah proses heat treatment AA2014
Al-SiC , fasa eutektik pada batas butir terlarut dan menjadi fasa CuAl2 yang lebih halus. Presipitat
yang terletak di dalam butir tidak terlarut. Tetapi pada pembesaran lebih tinggi tampak jelas
presipitat dalam butir berukuran lebih halus.
5. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian pembuatan dan karakterisasi komposit matrik logam Al5Cu dengan
material penguat SiC, dan pembahasan pada bab sebelumnya, maka dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Penambahan penguat SiC memberikan peningkatan pada sifat kekerasan komposit matriks
logam (KML) Al5Cu/SiC(p) . Hal ini terjadi pada setiap penambahan komposisi SiC, 5%,
10%, dan 15% penguat.
2. Komposisi penguat SiC yang paling maksimal berdasarkan hasil percobaan, terdapat pada
komposit dengan komposisi 15% penguat. Hal ini dilihat dari nilai hasil uji kekerasan yang
dilakukan.
3. Pada pengujian aus, didapatkan nilai yang semakin baik seiring dengan peningkatan kadar
penguat pada komposit Al5Cu/SiC(p), ketahanan aus maksimum terdapat pada komposisi
15% penguat SiC. Hal ini dilihat dari penurunan laju keausan yang dihasilkan.
Penambahan kadar penguat SiC kedalam matriks Al5Cu menyebabkan peningkatan porositas yang
terdapat pada material komposit.
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
16
6. Daftar Pustaka
1. Zulfia, Anne, Ratna Juwita, Ari Uliana, I Nyoman Jujur dan Jarot Raharjo.Proses Penuaan
(Aging) pada Paduan Aluminium AA 333 Hasil Proses Sand Casting. Depok : Jurnal Teknik Mesin
Vol. 12, No. 1, April 2010, 13–20.
2. Afandi, Yusuf.Fabrication of Metal Matrix Composite Alloy Al-4,5%Cu-4%Mg/SiC(p)by Semi-
Solid Forming, The 12th International Conference on Quality in Research (QiR), Fac. Engineering
Universitas Indonesia,2011,17-40.
3. Guan Li-na, Geng Lin, Zhang Hong-wei, Huang Lu-jun, Effects of stirring parameters on
microstructure and tensile properties of (ABOw+SiCp)/6061Al composites fabricated by semi-solid
stirring technique, School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology,
Harbin 150001, China,2011,274-279
4. Pulkit Bajaj, Mechanical Behaviour of Aluminium Based metal matrix composites reinforced
with SiC and Alumina, Thesis in production and industrial engineering, Department of mechanical
engineering, Thapar University, Patiala – 147004, India.1-82.
5. Sarina Bao, Anne Kvithyld, Thorvald Abel Engh, Merete Tangstad, Wettability Of
Aluminium With Sic And Graphite In Aluminium Filtration, TMS (The Minerals, Metals &
Materials Society), 2011,775-782.
6. A.J. Hartomo,Komposit Metal.Yogyakarta : Andi Offset,1992,11-30.
23. A. Chennakesava Reddy, Essa Zitoun, Matrix Al-alloys for silicon carbide particle reinforced
metal matrix composites, Indian Journal of Science and Technology Vol. 3 No. 12,2010,1184-1187.
7. A.A. Cerit, M.B. Karamiş, F. Nair, K. Yildizli, Effect of Reinforcement Particle Size and
Volume Fraction on Wear Behaviour of Metal Matrix Composites, Tribology in industry, Volume
30, No. 3&4, 2008,31-36.
8. Ali Mazahery, Mohsen Ostad Shabani, Characterization of cast A356 alloy reinforced with
nano SiC composites,Science Direct Nonferrous Met. Soc. China 22(2012) 275−280
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
17
9. A.R.I. Khedera,G.S. Marahleh, D.M.K. Al-Jameaa, Strengthening of Aluminum by SiC,
Al2O3 and MgO, Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering,Volume 5, Number
6,2011,533-541.
10. P. Poddar, S. Mukherjee, K.L Sahoo, The microstructure and mechanical properties of SiC
reinforced Magnesium based composites by rheocasting process. Journal of Materials engineering
and performances. Department of Metallurgical and materials engineering, Kolkata 700032, India
(2008) 849-855.
11. Anshul Badkul, Nidhi Jha, DP Mondal, Age Hardening Behaviour of 2014 Al Alloy-SiC
composites : Effect of porosity and strontium addition, Indian Journal of Engineering and Materials
Sciences, Vol 18, 2011,79-85.
12. D.P. Mondal, S. Das, K.S. Suresh, N. Ramakrishnan,Compressive deformation behaviour of
coarse SiC particle reinforced composite: Effect of age-hardening and SiC content, Materials
Science and Engineering A 460–461 (2007) 550–560.
Fabrikasi komposit..., Hasan Fuadi, FT UI, 2013.
Top Related