Pada tingkat ketiga, struktur mikro dari logam matriks foam menjadi hal yang signifikan. Seperti halnya struktur sel, maka gambaran distribusi fasa dapat
menentukan sifat metal foam. Proses produksi dari metalfoam seringkali memerlukan partikel atau fasa tambahan yang berperan sebagai penstabil atau
surfactant yang juga berefek pada performa mekaniknya. Pada tingkat ini,
hubungan antara struktur mikro dan sifat meterial utuh, masih menjadi bahan penelitian lanjutan.
2.4.2. Deformasi Tarik dan Tekan
Sifat elastik dari beberapa metal foam komersial saat ini telah dipelajari secara luas. Secara umum, sifat tersebut memperlihatkan kesamaan kelakuan pada
deformasi tarik dan tekan, terutama untuk regangan yang kecil. Sifat utama yang diinginkan dari metal foam adalah kemampuan untuk
menyerap energi tekan plastis pada jumlah yang besar, kemudian mentransmisikan beban yang rendah secara konstan. Oleh karena itu, saat ini
deformasi tekan pada metal foam telah dipelajari secara mendalam dibandingkan dengan deformasi tarik. Evaluasi terhadap penentuan sifat tarik saat ini masih sulit
untuk disimpulkan. Deformasi plastis pada pembebanan tarik, hanya memperlihatkan modus kegagalan dari foam saja.
Kekuatan luluh tarik pada metal foam biasanya sama atau lebih kecil daripada kekuatan luluh tekan. Semisal, beberapa penelitian menemukan bahwa
kekuatan luluh tarik dan tekan dari metal foam Alporas
TM
, menunjukkan angka yang mirip.
Universitas Sumatera Utara
2.4.3 Defomasi Metal Foam Pada Pembebanan Tekan 2.4.3.1. Sifat Pada Regangan Rendah
Karakteristik yang menonjol adalah tidak adanya daerah yang memperlihatkan deformasi kembali pada keadaan semula. Modulus tangensial
pada awal kurva pembebanannya cukup rendah daripada pembebanan yang terekam saat metal foam dilepaskan pembebanannya. Selain itu, pada siklus
pembebanan-pelepasan beban, seringkali terlihat adanya kurva histersis. Gambar 2.15, memperlihatkan skema kurva tegangan-regangan dari metal
foam closed-cell pada pembebanan tekan. Dimana
. Pembebanan dilakukan dengan 2 siklus, sehingga memperlihatkan tegangan luluh, modulus elastisitas pada saat
pembebanan dan modulus elastisitas saat pelepasan beban.
Gambar 2. 15
: Skema kurva tegangan regangan pada deformasi tahap awal untuk metal foam
dengan pori tertutupJohn Banhart, Advance Material; 1999
Perlu diperhatikan, bahwa deformasi elastis yang terlokalisasi muncul sebagai akibat dari tidak seragamnya bentuk foam. Pada metal foam open-cell yang
mempunyai struktur sel seragam, tidak terdapat perbedaan diantara modulus
Universitas Sumatera Utara
pembebanan dan pelepasan beban. Modulus elastis tetap menjadi sifat yang paling penting pada pemakaian aluminium untuk aplikasi konstruksi.
2.4.3.2 Keluluhan Plastisitas Metal Foam
Deformasi plastis pada skala besar dari closed-cell, umumnya dimulai oleh kegagalan dari sebuah pita sel pada penampang melintang spesimen. Kegagalan
ini muncul pada salah satu pita yang mengalami konsentrasi deformasi lokal. Konsentrasi ini terbentuk selama tahap deformasi elastis dalam skala utuh, juga
seringkali muncul di daerah yang mempunyai densitas lokal terendah. Deformasi yang terjadi pada pita tersebut, selanjutnya akan menyebabkan pemadatan lokal,
dimana deformasi plastis pada skala utuh terjadi saat adanya kegagalan pada sel yang lain. Pembentukan pita yang gagal ini, ditandai oleh turunnya beban yang
diterima oleh foam, proses ini digambarkan secara skematis pada gambar 2.16. Daerah pada metal foam, yang telah mengalami kegagalan plastis akan
selalu berdampingan dengan daerah yang mengalami deformasi elastis. Ketika regangan plastis makro yang besar, peluluhan akan terjadi dengan cara
menggagalkan sel yang belum terdeformasi, sehingga memberikan tegangan datar yang konstan plateau stress: ditunjukkan pada tahap 2 dari skema kurva
tegangan-regangan pada gambar 2.16.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.16
: Tiga tahapan pada kurva tegangan-regangan untuk metal foamJohn Banhart, Advance Material; 1999
Kegagalan plastis, seringkali terjadi melalui penjalaran pita pertama yang telah mengalami kegagalan sepanjang bidang spesimen. Pada sturuktur sel yang
tidak seragam, akan terkesan bahwa terdapat banyaknya keberadaan pita yang gagal. Hal ini, adalah konsekuensi dari daerah yang mempunyai densitas lokal
tinggi pada struktur sel, yang mencegah penjalaran lanjutan, sehingga mendorong terjadinya kegagalan plastis secara acak.
Ketika kegagalan pada pita sel berlanjut, terdapat satu titik dimana tidak ada lagi ruang tersisa untuk berdeformasi dengan buckling. Hal ini digambarkan
melalui kenaikan secara tajam pada kurva tegangan-regangan, sebagai fungsi dari kekuatan tahap 3 pada gambar 2.16.
Possions ratio , umumnya mempunyai harga mendekati nol, dikarenakan
tidak adanya peregangan lateral, yang biasanya terjadi saat deformasi plastis. Denganadanya ruang bebas yang luas, berarti pita deformasi dapat mengikuti
jejak dimana resistansinya paling kecil, dan seringkali terdapat pada sudut 450 atau lebih pada arah penekanan. Kekuatan luluh hidrostatik, mempunyai
kemiripan dengan kekuatan luluh uniaksial.
Universitas Sumatera Utara
2.4.4 . Modus Kegagalan Getas dan Ulet
Modus kegagalan metal foam closed cell dapat dibagi kedalam dua kategori, yaitu modus kegagalan getas dan ulet. Modus kegagalan ulet ditandai
oleh daerah plateau stress yang relatif halus pada kurva tegangan-regangan, diiringi dengan kenaikan tegangan sebagai akibat dari strain hardening atau
pemadatan. Sedangakan modus kegagalan getas ditandai dengan adanya penurunan drop setelah kekuatan tekan awal, dilanjutkan dengan kurva
tegangan-regangan yang bergerigi naik-turun, memperlihatkan adanya foam yang pecah. Karakteristik kurva tegangan-regangan pada dua tipe kegagalan
diperlihatkan pada gambar 2.17. Strain hardening dapat memberikan kenaikan yang halus pada kurva tegangan-regangan. Akan tetapi, fenomena ini hanya terjdi
pada metal foam yang mengalami modus kegagalan ulet dan mempunyai kandungan paduan.
Gambar 2. 17
: Kurva tegangan-regangan tekan untuk spesimen kubus dari spesimen Alulight
TM
ulet dan Alcan
TM
getas
Universitas Sumatera Utara
2.4.5 Modus Kegagalan untuk Energy Absorber
