Pengaruh komposisi penguat sic Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC) terhadap kekerasan setelah proses sintering.
TPPM13
Peningkatan kekuatan tekan dan impak material rotan dengan proses laminasi resin epoksi Agustinus P.Irawan, Frans J. Daywin, Fanando, Tommy A.
433
TPPM14
Perancangan dan pembuatan cetakan sampel multi komposisi untuk aplikasi blok rem komposit
kereta api - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R.
437
TPPM16
Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode investment
casting – I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara.
441
TPPM17
Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Serat Tapis Kelapa Sebagai Bahan Alternatif Bumbung
Gender Wayang - I Putu Lokantara, Ngakan Putu Gede Suardana, I Made Gatot Karohika
449
TPPM18
Pengaruh Komposisi Penguat SiC Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC)
terhadap Kekerasan Setelah Proses Sintering - Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto,
Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu
TPPM19
Karakterisasi serbuk hasil produksimenggunakan metode atomisasi - M. Halim Asiri
459
465
TPPM20
identifikasi unsur utama penyusun permukaan bahan baja ringan dengan laser-induced
breakdown spectroscopy (libs) - Hery Suyanto
473
TPPM21
Karakteristik kekuatan bending komposit polyester diperkuat serat pandan wangi dengan filler
serbuk gergaji kayu 5% - Nasmi Herlina Sari, IGNK Yudhyadi, Emmy Dyah S
477
TPPM22
Analisa kekuatan impact komposit serat pandan wangi-polyester dengan filler serbuk gergaji
kayu - IGNK Yudhyadi, Nasmi Herlina Sari
487
TPPM23
Distribusi Kekerasan Baja AISI 1045 Akibat Pemberian Proses Pack Carburizing dengan Media
Karburasi Arang Batok Kelapa dan Arang Tulang Sapi - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut
Gde Sugita, I Dewa Made Kirshna Muku
495
TPPM24
uji fourier transform infrared spectroscopy tentang pengaruh perlakuan naoh dan koh pada serat
arenga pinnata - Nitya Santhiarsa, Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto
503
TPPM25
Keausan cylinder liner blok mesin kendaraan roda dua akibat beban kontak ring piston - I Made
Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindhia dan Arif Widyanto
513
TPPM26
Analisis kegagalan Korosi Pada Tangki Penyimpan Air Panas Terbuat Dari Baja Nirkarat
- Tjokorda Gde Tirta Nindhia, I Putu Widya Semara , I Wayan Putra Adnyana, I Putu Gede Artana
519
viii
Pengaruh komposisi penguat sic Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix
Composite (AMC) terhadap kekerasan
setelah proses sintering
Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto, Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang
Jl. MT Haryono Malang, Telepon (0341) 895287
ktsuarsana@yahoo.com
Abstrak
Komponen yang berbasis matrik Aluminium dengan penguat Silicon Carbon wisker disebut dengan Aluminium Matrik
Composite (AMC) banyak dikembangkan karena memiliki sifat ringan dan kuat. Komposit ini dibuat untuk memenuhi kebutuhan
akan bahan terutama pada bidang kompnen automotive dan juga kebutuhan peralatan rumah tangga. Penelitian ini difokuskan
pada pembuatan komposit Aluminium fine powder sebagai matriks sedangkan Silicon Carbon whisker (SiCw) dan Alumina
(Al2O3) digunakan sebagai penguat. Untuk meningkatkan sifat dari material komposit perlu dilanjutkan dengan proses sintering.
Proses sintering ini mengunakan alat fluidess bed dengan vakum gas argon. Parameter penelitian dilakukan pada temperatur
sintering : 500oC, 550oC dan 600oC dengan waktu penahanan (holding time): 1 jam, 3 jam dan 6 jam pada masing-masing
spesimen. Pengujian yang dilakukan meliputi sifat mekanik kekerasan dan struktur mikro dengan SEM. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa komposisi persen berat SiCw dan Alumina (Al2O3) berpengaruh pada sifat fisik dan mekanik komposit.
Kekerasan meningkat terjadi pada setiap penambahan Alumina (Al2O3) itu sendiri dan pada penurunan komposisi penguat
SiCw dalam material komposit.
Kata Kunci: Proses sintering, densitas, kekerasan, Aluminium fine, SiCw and Al2O3.
1. Pendahuluan
Komposit merupakan perpaduan dari beberapa bahan yang dipilih berdasarkan kombinasi sifat fisik
masing masing material penyusunnya, untuk menghasilkan material baru dan unik dengan ikatan antara masingmasing matrik dan penguat [1]. Material pembentuk komposit ada dua yaitu matriks dan penguat. Matriks
merupakan bahan dasar yang berperan sebagai penyangga dan pengikat (reinforced). Penguat berperan
sebagai efek penguatan terhadap komposit. Penguat ini bersifat kurang ulet, tetapi rigid dan lebih kuat, karena
modulus elastisitasnya lebih tinggi dari pada matriks. Aluminium Matrix Composite (AMC) memiliki keunggulan
dalam kekuatan dan ketahanan terhadap gesek begitu juga memiliki keuntungan dan kerugian. Keuntungannya
adalah kondutifitas panas yang baik, penghantar listrik yang baik, tahan terhadap tegangan geser dan tahan
terhadap temperatur tinggi sedangkan kerugiannya yaitu biaya mahal dan porositas yang tinggi. Komposit
partikulat termasuk komposit isotropik karena partikel penguatnya tersebar merata pada matrik, sehingga
distribusi penguatannya sama kesegala arah. Komposit partikulat pada umumnya keuletan (ductililty) dan
ketangguhannya (failure thoughness) menurun dengan semakin tingginya fraksi volume penguatnya [2]. Pada
proses sintering merupakan pemadatan dari sekumpulan serbuk pada suhu tinggi mendekati titik leburnya,
hingga terjadi perubahan struktur mikro, perubahan yang terjadi dapat berupa pengurangan jumlah dan ukuran
pori, pertumbuhan butir (grain growth), peningkatan densitas, dan penyusutan (shrinkage) [3]. Dalam proses
sintering terjadi gaya tarik-menarik antar molekul atau atom yang menyebabkan terjadinya bentuk padatan
dengan massa yang koheren dari komposit yang dihasilkan. Beberapa variabel yang dapat mempercepat proses
sintering yaitu ukuran partikel, atmosfer, energi permukaan yang tinggi. Sintering menyebabkan pergerakan atom
yang mengeliminasi energi permukaan. Energi permukaan per unit volume berbanding terbalik dengan diameter
partikel. Jadi partikel yang kecil mempunyai energi yang lebih besar sehingga proses sintering lebih cepat
dibandingkan dengan partikel ukuran besar. Seluruhnya energi permukaan yang dibutuhkan tersedia sebagai
gaya penggerak untuk sintering. Dalam proses pembuatan komposit menggunakan metode matalurgi serbuk
meliputi pencampuran, penekanan dan sintering. Sintering merupakan teknik untuk memproduksi material
dengan densitas yang terkontrol dengan aplikasi panas. Selain itu sintering dapat mendesain kontrol
mikrostruktural yaitu kontrol ukuran butir (grain size), densitas pasca sintering (sinter density), ukuran dan
distribusi fase lain termasuk pori [4]. Dari penelitian yang telah dilakukan, kekuatan bakalan pada material
komposit dipengaruhi oleh beberapa parameter seperti ukuran dan bentuk partikel, rasio ukuran partikel,
besarnya kompaksi fraksi volume penguat dan porositas [5]. Zainuri dalam penelitiannya menyatakan bahwa
penambahan fraksi volume SiC yang kecil pada komposit Al+SiC akan meningkatkan kekuatan. Sebaliknya
apabila ditingkatkan lebih besar lagi akan menurunkan kekuatannya [6]. Komposisi berat (%wt) penguat dapat
mempengaruhi sifat fisik dan sifat mekanik komposit. Komposit Al-[SiCw+Al2O3] merupakan komposit isotropic
dengan efek penguatannya kesegala arah/acak. Efek variabel komposisi berat (%wt) penguat yang berbeda
tentunya akan memberikan penguatan yang berbeda pula pada material komposit.
2. Metode Penelitian
2.1 Bahan dan Alat
Pada penelitian ini bahan matrik yang digunakan adalah Aluminium fine powder p.a Merck dengan
kemurnian diatas 90% (≥90%).Sebagai bahan penguat berbentuk serat digunakan SiC whisker komersial
diameter (d ≈0.5 μm), panjang (l ≈40 μm),densitas (ρf = 3.2 gr/cm3) dan berbentuk partikel Al2O3, densitas(ρ =
Peningkatan kekuatan tekan dan impak material rotan dengan proses laminasi resin epoksi Agustinus P.Irawan, Frans J. Daywin, Fanando, Tommy A.
433
TPPM14
Perancangan dan pembuatan cetakan sampel multi komposisi untuk aplikasi blok rem komposit
kereta api - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R.
437
TPPM16
Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode investment
casting – I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara.
441
TPPM17
Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Serat Tapis Kelapa Sebagai Bahan Alternatif Bumbung
Gender Wayang - I Putu Lokantara, Ngakan Putu Gede Suardana, I Made Gatot Karohika
449
TPPM18
Pengaruh Komposisi Penguat SiC Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC)
terhadap Kekerasan Setelah Proses Sintering - Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto,
Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu
TPPM19
Karakterisasi serbuk hasil produksimenggunakan metode atomisasi - M. Halim Asiri
459
465
TPPM20
identifikasi unsur utama penyusun permukaan bahan baja ringan dengan laser-induced
breakdown spectroscopy (libs) - Hery Suyanto
473
TPPM21
Karakteristik kekuatan bending komposit polyester diperkuat serat pandan wangi dengan filler
serbuk gergaji kayu 5% - Nasmi Herlina Sari, IGNK Yudhyadi, Emmy Dyah S
477
TPPM22
Analisa kekuatan impact komposit serat pandan wangi-polyester dengan filler serbuk gergaji
kayu - IGNK Yudhyadi, Nasmi Herlina Sari
487
TPPM23
Distribusi Kekerasan Baja AISI 1045 Akibat Pemberian Proses Pack Carburizing dengan Media
Karburasi Arang Batok Kelapa dan Arang Tulang Sapi - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut
Gde Sugita, I Dewa Made Kirshna Muku
495
TPPM24
uji fourier transform infrared spectroscopy tentang pengaruh perlakuan naoh dan koh pada serat
arenga pinnata - Nitya Santhiarsa, Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto
503
TPPM25
Keausan cylinder liner blok mesin kendaraan roda dua akibat beban kontak ring piston - I Made
Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindhia dan Arif Widyanto
513
TPPM26
Analisis kegagalan Korosi Pada Tangki Penyimpan Air Panas Terbuat Dari Baja Nirkarat
- Tjokorda Gde Tirta Nindhia, I Putu Widya Semara , I Wayan Putra Adnyana, I Putu Gede Artana
519
viii
Pengaruh komposisi penguat sic Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix
Composite (AMC) terhadap kekerasan
setelah proses sintering
Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto, Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang
Jl. MT Haryono Malang, Telepon (0341) 895287
ktsuarsana@yahoo.com
Abstrak
Komponen yang berbasis matrik Aluminium dengan penguat Silicon Carbon wisker disebut dengan Aluminium Matrik
Composite (AMC) banyak dikembangkan karena memiliki sifat ringan dan kuat. Komposit ini dibuat untuk memenuhi kebutuhan
akan bahan terutama pada bidang kompnen automotive dan juga kebutuhan peralatan rumah tangga. Penelitian ini difokuskan
pada pembuatan komposit Aluminium fine powder sebagai matriks sedangkan Silicon Carbon whisker (SiCw) dan Alumina
(Al2O3) digunakan sebagai penguat. Untuk meningkatkan sifat dari material komposit perlu dilanjutkan dengan proses sintering.
Proses sintering ini mengunakan alat fluidess bed dengan vakum gas argon. Parameter penelitian dilakukan pada temperatur
sintering : 500oC, 550oC dan 600oC dengan waktu penahanan (holding time): 1 jam, 3 jam dan 6 jam pada masing-masing
spesimen. Pengujian yang dilakukan meliputi sifat mekanik kekerasan dan struktur mikro dengan SEM. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa komposisi persen berat SiCw dan Alumina (Al2O3) berpengaruh pada sifat fisik dan mekanik komposit.
Kekerasan meningkat terjadi pada setiap penambahan Alumina (Al2O3) itu sendiri dan pada penurunan komposisi penguat
SiCw dalam material komposit.
Kata Kunci: Proses sintering, densitas, kekerasan, Aluminium fine, SiCw and Al2O3.
1. Pendahuluan
Komposit merupakan perpaduan dari beberapa bahan yang dipilih berdasarkan kombinasi sifat fisik
masing masing material penyusunnya, untuk menghasilkan material baru dan unik dengan ikatan antara masingmasing matrik dan penguat [1]. Material pembentuk komposit ada dua yaitu matriks dan penguat. Matriks
merupakan bahan dasar yang berperan sebagai penyangga dan pengikat (reinforced). Penguat berperan
sebagai efek penguatan terhadap komposit. Penguat ini bersifat kurang ulet, tetapi rigid dan lebih kuat, karena
modulus elastisitasnya lebih tinggi dari pada matriks. Aluminium Matrix Composite (AMC) memiliki keunggulan
dalam kekuatan dan ketahanan terhadap gesek begitu juga memiliki keuntungan dan kerugian. Keuntungannya
adalah kondutifitas panas yang baik, penghantar listrik yang baik, tahan terhadap tegangan geser dan tahan
terhadap temperatur tinggi sedangkan kerugiannya yaitu biaya mahal dan porositas yang tinggi. Komposit
partikulat termasuk komposit isotropik karena partikel penguatnya tersebar merata pada matrik, sehingga
distribusi penguatannya sama kesegala arah. Komposit partikulat pada umumnya keuletan (ductililty) dan
ketangguhannya (failure thoughness) menurun dengan semakin tingginya fraksi volume penguatnya [2]. Pada
proses sintering merupakan pemadatan dari sekumpulan serbuk pada suhu tinggi mendekati titik leburnya,
hingga terjadi perubahan struktur mikro, perubahan yang terjadi dapat berupa pengurangan jumlah dan ukuran
pori, pertumbuhan butir (grain growth), peningkatan densitas, dan penyusutan (shrinkage) [3]. Dalam proses
sintering terjadi gaya tarik-menarik antar molekul atau atom yang menyebabkan terjadinya bentuk padatan
dengan massa yang koheren dari komposit yang dihasilkan. Beberapa variabel yang dapat mempercepat proses
sintering yaitu ukuran partikel, atmosfer, energi permukaan yang tinggi. Sintering menyebabkan pergerakan atom
yang mengeliminasi energi permukaan. Energi permukaan per unit volume berbanding terbalik dengan diameter
partikel. Jadi partikel yang kecil mempunyai energi yang lebih besar sehingga proses sintering lebih cepat
dibandingkan dengan partikel ukuran besar. Seluruhnya energi permukaan yang dibutuhkan tersedia sebagai
gaya penggerak untuk sintering. Dalam proses pembuatan komposit menggunakan metode matalurgi serbuk
meliputi pencampuran, penekanan dan sintering. Sintering merupakan teknik untuk memproduksi material
dengan densitas yang terkontrol dengan aplikasi panas. Selain itu sintering dapat mendesain kontrol
mikrostruktural yaitu kontrol ukuran butir (grain size), densitas pasca sintering (sinter density), ukuran dan
distribusi fase lain termasuk pori [4]. Dari penelitian yang telah dilakukan, kekuatan bakalan pada material
komposit dipengaruhi oleh beberapa parameter seperti ukuran dan bentuk partikel, rasio ukuran partikel,
besarnya kompaksi fraksi volume penguat dan porositas [5]. Zainuri dalam penelitiannya menyatakan bahwa
penambahan fraksi volume SiC yang kecil pada komposit Al+SiC akan meningkatkan kekuatan. Sebaliknya
apabila ditingkatkan lebih besar lagi akan menurunkan kekuatannya [6]. Komposisi berat (%wt) penguat dapat
mempengaruhi sifat fisik dan sifat mekanik komposit. Komposit Al-[SiCw+Al2O3] merupakan komposit isotropic
dengan efek penguatannya kesegala arah/acak. Efek variabel komposisi berat (%wt) penguat yang berbeda
tentunya akan memberikan penguatan yang berbeda pula pada material komposit.
2. Metode Penelitian
2.1 Bahan dan Alat
Pada penelitian ini bahan matrik yang digunakan adalah Aluminium fine powder p.a Merck dengan
kemurnian diatas 90% (≥90%).Sebagai bahan penguat berbentuk serat digunakan SiC whisker komersial
diameter (d ≈0.5 μm), panjang (l ≈40 μm),densitas (ρf = 3.2 gr/cm3) dan berbentuk partikel Al2O3, densitas(ρ =