Sintesis Dan Karakterisasi Baja Feritik Ods (Oxide Dispersion Strengthened) Dengan Variasi Komposisi Cr Dan Waktu Milling
Sintesis dan Karakterisasi Baja Feritik ODS (Oxide Dispersion Strengthened)
dengan Variasi Komposisi Cr dan Waktu Milling
ABSTRAK
Telah dilakukan sintesis baja feritik ODS dengan partikel nano zirkonia (ZrO 2)
sebagai partikel dispersi pada matriks baja, dan dengan kandungan kromium sebesar
15%, 20%, dan 25%. Sintesis baja ODS ini dilakukan dengan teknik pemaduan
mekanik (mechanical alloying) menggunakan HEM dengan waktu milling 3 jam, 5
jam dan 7 jam dengan perbandingan bola dan serbuk adalah 2:1. Setelah pemaduan
mekanik serbuk ODS kemudian dikompaksi pada tekanan 20 ton menjadi sampel
berbentuk koin. Sampel koin ini kemudian dipadatkan (consolidation) dengan proses
sinter menggunakan alat APS selama 2 menit. Karakterisasi dilakukan dengan X-ray
Diffraction (XRD) untuk mengetahui fasa yang terbentuk. Mikroskop Optik dan
SEM untuk mengetahui bentuk mikrostruktur. Hasil analisa menunjukkan bahwa
mikrostruktur bahan setelah sinter 2 menit terbentuk fasa ferit dan beberapa fasa Cr
yang tersebar relatif merata diseluruh volume bahan. Setelah dikonfirmasi dari hasil
pengujian XRD menunjukkan bahwa sudah terbentuk fasa Bcc- Fe-Cr pada sampel
paduan. Hasil SEM-EDS menunjukkan bahwa persebaran warna unsur-unsur Fe-CrZr-O yang tersebar merata seiring penambahan waktu milling. Properti kekerasan
paduan setelah 2 menit sinter menunjukkan peningkatan nilai Vickers sesuai dengan
lamanya waktu milling dan penambahan komposisi Cr.
Kata Kunci : APS, Baja Feritik ODS, partikel nano zirkonia, pemaduan mekanik.
iv
Universitas Sumatera Utara
SYNTHESIS AND CARACTERIZATION OF ODS FERRITIC STEEL
(OXIDE DISPERSION STRENGTHENED) WITH VARIATION
COMPOSITION AND MILLING TIME
ABSTRACT
The Research on synthesis of ODS ferritic steel with zirconia nanoparticles (ZrO2) as
particles of dispersion on steel matrix, and with chromium content of 15%, 20%, and
25%. Synthesis of ODS steel is done by mechanical alloying technique using HEM
with Milling time 3 hours, 5 hours and 7 hours with comparison the ball milling and
the powders were 2:1. After mechanical alloying the ODS powders were compaction
with pressure of 20 tons into a coin sample. The coin sample is then solidified
(consolidation) by sinter process using APS tool for 2 minutes. Characterization
were done by XRD is used to examination phase present. Optical Microscopy and
SEM is used to get image microstructures. The result of analysis showed that
microstructure of material after sinter 2 minutes consisted of Fe matrix phases and
several Cr phases spread relatively evenly throughout the material volume. Once
confirmed from XRD test results indicated that a Bcc-FeCr phase has been formed in
the alloy sample. The SEM-EDS results show that the dispersion of Fe-Cr-Zr-O color
elements is spread evenly with the addition of milling time. The hardness property of
the alloy after 2 minutes of sinter shows an increased in Vickers value according to
the length of the milling time and increased of the composition Cr.
Keywords : APS, Mechanical Alloying, Oxide dispersion strengthened stainless steel,
Zirkonia nanoparticles.
v
Universitas Sumatera Utara
dengan Variasi Komposisi Cr dan Waktu Milling
ABSTRAK
Telah dilakukan sintesis baja feritik ODS dengan partikel nano zirkonia (ZrO 2)
sebagai partikel dispersi pada matriks baja, dan dengan kandungan kromium sebesar
15%, 20%, dan 25%. Sintesis baja ODS ini dilakukan dengan teknik pemaduan
mekanik (mechanical alloying) menggunakan HEM dengan waktu milling 3 jam, 5
jam dan 7 jam dengan perbandingan bola dan serbuk adalah 2:1. Setelah pemaduan
mekanik serbuk ODS kemudian dikompaksi pada tekanan 20 ton menjadi sampel
berbentuk koin. Sampel koin ini kemudian dipadatkan (consolidation) dengan proses
sinter menggunakan alat APS selama 2 menit. Karakterisasi dilakukan dengan X-ray
Diffraction (XRD) untuk mengetahui fasa yang terbentuk. Mikroskop Optik dan
SEM untuk mengetahui bentuk mikrostruktur. Hasil analisa menunjukkan bahwa
mikrostruktur bahan setelah sinter 2 menit terbentuk fasa ferit dan beberapa fasa Cr
yang tersebar relatif merata diseluruh volume bahan. Setelah dikonfirmasi dari hasil
pengujian XRD menunjukkan bahwa sudah terbentuk fasa Bcc- Fe-Cr pada sampel
paduan. Hasil SEM-EDS menunjukkan bahwa persebaran warna unsur-unsur Fe-CrZr-O yang tersebar merata seiring penambahan waktu milling. Properti kekerasan
paduan setelah 2 menit sinter menunjukkan peningkatan nilai Vickers sesuai dengan
lamanya waktu milling dan penambahan komposisi Cr.
Kata Kunci : APS, Baja Feritik ODS, partikel nano zirkonia, pemaduan mekanik.
iv
Universitas Sumatera Utara
SYNTHESIS AND CARACTERIZATION OF ODS FERRITIC STEEL
(OXIDE DISPERSION STRENGTHENED) WITH VARIATION
COMPOSITION AND MILLING TIME
ABSTRACT
The Research on synthesis of ODS ferritic steel with zirconia nanoparticles (ZrO2) as
particles of dispersion on steel matrix, and with chromium content of 15%, 20%, and
25%. Synthesis of ODS steel is done by mechanical alloying technique using HEM
with Milling time 3 hours, 5 hours and 7 hours with comparison the ball milling and
the powders were 2:1. After mechanical alloying the ODS powders were compaction
with pressure of 20 tons into a coin sample. The coin sample is then solidified
(consolidation) by sinter process using APS tool for 2 minutes. Characterization
were done by XRD is used to examination phase present. Optical Microscopy and
SEM is used to get image microstructures. The result of analysis showed that
microstructure of material after sinter 2 minutes consisted of Fe matrix phases and
several Cr phases spread relatively evenly throughout the material volume. Once
confirmed from XRD test results indicated that a Bcc-FeCr phase has been formed in
the alloy sample. The SEM-EDS results show that the dispersion of Fe-Cr-Zr-O color
elements is spread evenly with the addition of milling time. The hardness property of
the alloy after 2 minutes of sinter shows an increased in Vickers value according to
the length of the milling time and increased of the composition Cr.
Keywords : APS, Mechanical Alloying, Oxide dispersion strengthened stainless steel,
Zirkonia nanoparticles.
v
Universitas Sumatera Utara