Khairul Sakti : Pembuatan Komposit Metal Al Alloy Nano Keramik Sic Dan Karakterisasinya, 2009 USU Repository © 2008
II. 3. Komposit Matriks Logam
Komposit adalah perpaduan dari beberapa bahan yang dipilih berdasarkan kombinasi sifat fisik masing-masing material penyusunnya untuk menghasilkan
material baru dan unik, dibandingkan dengan sifat material dasarnya sebelum dikombinasikan, terjadi ikatan antara masing-masing material penyusun Sciti,D.,
et.all., 2002. Adanya perbedaan dari material penyusun komposit, antara matriks dan pengisi penguat agar berikatan dengan kuat, maka perlu adanya penambahan aditif
wetting agent. Berdasarkan bahan matriks yang digunakan, maka komposit dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok, yaitu Sciti,D., et.all., 2002:
a. Komposit matriks logam Metal Matrix Composite MMC logam sebagai matriks.
b. Komposit matriks polimer Polimer Matrix Composite PMC polimer sebagai matriks.
c. Komposit matriks keramik Composite Matrix Ceramics CMC keramik sebagai matriks.
Sedangkan berdasakan jenis penguatnya, maka material komposit dapat dijelaskan sebagai berikut:
a. Particulate composite, penguatnya berbentuk partikel. b. Fibre composite, penguatnya berbentuk serat.
Khairul Sakti : Pembuatan Komposit Metal Al Alloy Nano Keramik Sic Dan Karakterisasinya, 2009 USU Repository © 2008
c. Structural composite, cara penggabungan material komposit.
Sumber : Sciti,D.,et.all.,2002 Gambar II.2. Jenis Komposit Berdasarkan Penguatnya
Material yang ulet tahan korosi, seperti: aluminium dan material yang kuat dan tangguh, seperti: keramik SiC. Suatu pemikiran sangat logis untuk
menggabungkan kedua material tersebut menjadi material baru, yaitu: komposit Metal Matrix Composite MMC. Material komposit yang diharapkan dengan proses
pembuatannya mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi, daya tahan vibrasi dan konduktivitas panas baik, seperti: kekakuan, tahan aus, dan stabil pada temperatur
tinggi Saravanan,R.A et all.,1998.
Komposit logam dapat diaplikasikan pada berbagai komponen mesin seperti: velg, housing disc brake, sudu-sudu gas turbin turbin blade, mesin roket, piston,
penukar panas heat exchanger, dapur temperatur tinggi furnace, struktur pesawat
Khairul Sakti : Pembuatan Komposit Metal Al Alloy Nano Keramik Sic Dan Karakterisasinya, 2009 USU Repository © 2008
terbang, dan kemasan elektronik packaging. Beberapa contoh aplikasi material MMC, seperti diperlihatkan pada gambar II. 3.
Sumber : Saravanan,R.A et all.,1998 Gambar II.3. Beberapa contoh aplikasi MMC material a. Velg, b. Microwave
packaging, dan c. Komponen optoelectronic
Material MMC komposit AlSiC dengan penguat particulate akan memberikan sistem penguatan yang lebih homogen dan fabrikasinya jauh lebih
murah dibandingkan penguat dengan bentuk fiber. Beberapa sifat mekanik material MMC dengan berbagai macam penguat seperti: SiC, Si
3
N
4
dan Al
2
O
3
diperlihatkan pada tabel II. 3, dimana material MMC dengan penguat SiC memiliki kekuatan paling
besar Saranavanan,R.A et all.,1998.
Khairul Sakti : Pembuatan Komposit Metal Al Alloy Nano Keramik Sic Dan Karakterisasinya, 2009 USU Repository © 2008
Tabel II.3. Sifat mekanik material MMC dengan berbagai penguat Materials Temp.
K Applied
StressMpa Creep Rate
jam l
Δ
Threshold Stress
σ MPa Activation
Energy Q k.Jmol
1vol SiC 50 nm 7075Al
Al- 1 vol S
3
N
4
15 nm
PM2 124 Al alloy Al6061-
20 vol Al
2
O
3
P 773 K
673 K 678 K
773 K 22
34 50
6,9 1,1x10
-9
2,0x10
-6
1,0x10
-2
3,0x10
-4
19,3 14,2
7,3 1,7
406 221
185 275
Sumber : Saranavanan, R.A et all.,1998
Komposit AlSiC dapat dipergunakan juga sebagai electronic packaging maupun untuk thermal barrier. Pada tabel II. 4, diperlihatkan sifat-sifat komposit AlSiC
dengan berbagai komposisi. Tabel II. 4. Sifat-sifat Komposit AlSiC
Parameter AlSiC-9 AlSiC-10
AlSiC-12
Aluminium Alloy A 356.2 Silicon Carbide electronic grade
Density gcm
3
Thermal Conductivity WmK 25 C
Specific Heat JgK 25 C
Thermal Expansion CTE ppm C
30 – 100 C
30 – 150 C
30 – 200 C
Youngs Modulus Gpa Shear Modulus Gpa
Strength Mpa a-bar 4pt-bend Percent Elongation at Rupture
37 vol 63 vol
3,01 200 typical
190 WmK min 0,741
8,00
σ
= 0,26 8,37
σ
= 0,26 8,75
σ
= 0,27 188
76 488
0,295 45 vol
55 vol 2,96
200 typical 190 WmK min
0,786 9,77
σ
= 0,26 10,16
σ
= 0,26 10,56
σ
= 0,25 167
67 450
NA 63 vol
37 vol 2,89
180 typical 170 WmK min
0,808 10,9
σ
= 0,25 11,2
σ
= 0,25 11,7
σ
= 0,25 167
69 471
NA
Khairul Sakti : Pembuatan Komposit Metal Al Alloy Nano Keramik Sic Dan Karakterisasinya, 2009 USU Repository © 2008
Fracture Toughness Electrical Resistance
μ
Ohm-cm Hermeticity atm-cm
3
S He 11,3
20,7 10
-9
11,7 20,7
10
-9
NA 20,7
10
-9
Sumber : CPS Technology, 2008
Sifat-sifat material komposit AlSiC sangat dipengaruhi oleh komposisi dari SiC, seperti diperlihatkan pada gambar II. 4, ternyata nilai kekerasan Vickers dari
komposit AlSiC sangat dipengaruhi komposisi dari SiC
Gambar II. 4. Kurva hubungan komposisi SiC terhadap kekerasan Hv.
Semakin besar komposisi partikulat SiC maka nilai kekerasan Hv cenderung meningkat, demikian pula suhu sintering semakin tinggi cenderung akan semakin
Khairul Sakti : Pembuatan Komposit Metal Al Alloy Nano Keramik Sic Dan Karakterisasinya, 2009 USU Repository © 2008
padat sehingga nilai kekerasan juga meningkat. Pada tabel II. 5. diperlihatkan beberapa sifat fisis dari material komposit sebagai berikut, Olivier,B., 2002.
Tabel II. 5. Sifat-sifat fisis, mekanik dan termal dari komposit AlSiC
Sifat Fisis Satuan
Densitas 26 – 32 gcm
3
Sifat Mekanik Satuan
Kuat Tarik Modulus Elastisitas
Ketahanana Lelah 300 – 450 Mpa
180 – 200 Gpa 100 – 250 Mpa-m
12
Sifat Panas Satuan
Koefisien Ekspansi Termal Konduktivitas Panas
7 – 20.10
-6
C
220 WmK
II. 4. Proses Sintering
Kategori