ABSTRAK
Metal Matriks Composite (MMC) memiliki keunggulan dalam
kekuatan dan ketahanan terhadap aus (usang). Selain itu, dengan penguatan
menggunakan bahan keramik SiC, maka akan memberikan peningkatan resistansi suhu
tinggi dan kekuatan mekanik. Komposit Al/SiC, juga banyak diaplikasikan sebagai
material dasar untuk komponen produk otomotif seperti : gear, piston dan
komponen lainnya yang berhubungan dengan aplikasi material gesek. Pada
penelitian ini MMC dibuat dari paduan logam Al alloy dan keramik nano size SiC
melalui teknik metalurgi serbuk dengan bahan aditif berupa wetting agent
aluminium nitrat dan etahanol p.a sebagai media pencampur. Variasi
komposisi SiC dengan suhu sintering, dengan waktu tahan selama 1 jam, laju
kenaikan suhu dikontrol pada nilai 10oC/ menit serta dalam kondisi
gas inert Argon (Ar). Persiapan benda uji dilakukan melalui tahapan, yaitu:
pencampuran serbuk SiC dengan larutan Al(NO3)3. Tahap
selanjutnya adalah proses pencampuran serbuk aluminium alloy dengan bahan
penguat untuk membentuk komposit matrik logam yang dilakukan di dalam beaker
glass dengan menggunakan magnetic stirrer
sebagai media pengaduk selama 30 menit.
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Komposit adalah suatu jenis material yang secara
struktur terdiri dari dua atau lebih fasa penyusun, yaitu : pengisi dan
matriks. Gabungan antara material Al alloy dengan keramik SiC, tergolong dalam
jenis material komposit, yaitu Material Matrik Composite (MMC). Pada proses
perekayasaan material MMC, dapat
digunakan logam aluminium alloy sebagai matrik dan keramik SiC sebagai bahan
pengisi.
Logam Al sebagai monolitik, bila ditinjau dari sifat
mekanik, seperti nilai kekerasan sangat rendah. Oleh karena itu logam Al
sebagai material monolitik banyak kelemahan, terutama kekuatan mekanik, kekauan
dan koefisien muainya. Kelebihan dari logam Al, antara lain memiliki bobot yang
ringan, tahan terhadap korosi dan mudah dibentuk.
Salah satu cara untuk meningkatkan nilai kekerasan logam,
maka perlu dilakukan penguatan pada logam tersebut, yaitu dengan cara
ditambahkan dengan material yang keras, misalnya bahan keramik. Jenis keramik
yang digunakan adalah SiC karena jenis keramik tersebut paling keras.
Senyawa SiC mudah berikatan dan tidak menyebabkan oksidasi
pada logam Al. Sedangkan material keramik jenis oksida juga relatif kuat tetapi
kelemahannya sulit berikatan dengan logam Al. Selain itu dengan adanya gugus
oksigen (oksida) berpotensi terjadi oksidasi pada komposit logam Al. Komposit
logam Al-SiC memiliki keunggulan dalam kekuatan dan ketahanan terhadap aus
(usang). Selain itu dengan penguat bahan keramik maka akan memberikan peningkatan
resistansi suhu tinggi dan thermal shock komposit Al-SiC, juga banyak
diaplikasikan sebagai material dasar komponen produk otomotif.
Aplikasi material berbasis logam pada dunia industri cukup
potensial di Indonesia, seiring dengan terus berkembangnya industri otomotif
dan kebutuhan masyarakat akan kendaraan bermotor, komponen permesinan. Industri
material komposit berbasis logam di Indonesia pada umumnya masih menggunakan
material yang di import, seperti logam Aluminium. Indonesia memiliki potensi
mineral bauksit yang cukup besar. Sedangkan keramik SiC memang tidak tersedia
secara langsung di alam tetapi dapat dibuat dari proses pencampuran secara
carbonthermal antara abu sekam atau pasir silica sebagai sumber Si dan sumber
karbon dari arang batok kelapa, melalui sintering dan miling sehingga dapat
dihasilkan nano partikel SiC.
1.2 Rumusan Masalah
1.2.1 Apa yang dimaksud dengan Metal Matrik
Composite (MMC)?
1.2.2 Bagaimana karakterisasi material komposit
Al-SiC?
1.2.3 Apa kelebihan dan kekurangan dari Al-SiC
sebagai lapisan komponen permesinan?
1.3 Tujuan
1.3.1 Untuk mengetahui pengertian Metal Matrik
Composite.
1.3.2 Untuk mengetahui karakterisasi material
komposit Al-SiC.
1.3.3 Untuk mengetahui
kelebihan dan kekurangan dari Al-SiC sebagai lapisan komponen permesinan.
1.4 Manfaat
Manfaat penelitian ini adalah untuk menambah ilmu
pengetahuan, terutama informasi tentang teknik pembuatan komposit Al-SiC
melalui metalurgi serbuk dan proses sintering agar dapat menghasilkan material
MMC dari campuran bahan Al alloy dan nano pertikel SiC yang dapat diaplikasikan
dalam dunia industri.
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Metal Matrik Composite (MMC)
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. Adanya perbedaan dari material penyusun
komposit, antara matriks dan pengisi agar berikatan dengan kuat, maka perlu
adanya penambahan aditif. 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 Matrik 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
temperature tinggi. Material MMC Al-SiC 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 penguat SiC memiliki kekuatan yang paling tinggi.
2.2 Karakterisasi Material Komposit Al-SiC
Karakterisasi yang dilakukan material komposit Al-SiC yaitu
meliputi: densitas, porositas, koefisien ekspansi termal, kuat tekan, kuat
tarik, kekerasan.
2.2.1
Densitas
Densitas merupakan besaran fisis yaitu perbandingan massa
dengan volume benda. Pengukuran densitas yang berbentuk padatan atau bulk
digunakan metode Archimedes.
2.2.2
Porositas
Porositas dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara
jumlah volume ruang kosong yang dimiliki oleh zat padat terhadap jumlah dari
volume zat padat itu sendiri. Porositas suatu bahan pada umumnya dinyatakan
sebagai porositas terbuka. Komposit Al-SiC yang
terbaik nilai porositasnya sekitar 15%.
2.2.3 Koefisien
Ekspansi Thermal
Pada umumnya material apabila dipanaskan atau didinginkan
akan mengalami perubahan panjang dan volume secara bolak-balik, sepanjang
material itu tidak mengalami kerusakan yang permanen. Sifat ekspansi thermal
suatu bahan material komposit sangat penting karena ada kaitannya dengan
aplikasi komposit tersebut.
2.2.4 Kuat
Tekan
Kuat tekan material didefinisikan sebagai kemampuan material
dalam menahan beban atau gaya mekanisme sampai terjadinya kerusakan.
2.2.5 Kuat
Tarik
Untuk mengetahui kuat tarik suatu bahan maka dilakukan
pengujian beban tarik dengan kecepatan konstan.
2.2.6 Kuat
Patah
Kekuatan patah juga disebut Modulus of Rapture yang
menyatakan ukuran ketahanan material terhadap tekanan mekanis dan tekanan
panas. Kekuatan patah ini berkaitan dengan komposisi, struktur material,
pori-pori dan ukuran butiran. Ada dua cara pengujian untuk menentukan kekuatan
bahan yang berdasarkan tumpuan.
2.2.7
Kekerasan
Kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan beban terhadap
tekanan atau terhadap deformasi dari permukaan bahan. Ada tiga tipe pengujian
terhadap ketahanan, yaitu: cara tekukan, pantulan dan goresan.
2.3 Kelebihan dan Kelemahan dari
Al-SiC sebagai lapisan komponen permesinan.
Aplikasi material berbasis logam pada dunia industri cukup
potensial di Indonesia, seiring dengan terus berkembangnya industri otomotif
dan kebutuhan masyarakat akan kendaraan bermotor, komponen permesinan. Industri
material komposit berbasis logam di Indonesia pada umumnya masih menggunakan
material yang di import, seperti logam Aluminium. Indonesia memiliki potensi
mineral bauksit yang cukup besar. Sedangkan keramik SiC memang tidak tersedia
secara langsung di alam tetapi dapat dibuat dari proses pencampuran secara
carbonthermal antara abu sekam atau pasir silica sebagai sumber Si dan sumber
karbon dari arang batok kelapa, melalui sintering dan miling sehingga dapat
dihasilkan nano partikel SiC.
KESIMPULAN
Metal Matrik Composite dari campuran logam Al alloy dan
keramik SiC melalui teknik metalurgi serbuk dan aditif aluminium nitrat dan
ethanol sebagai media pencampur. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kondisi
optimum diperoleh pada komposisi 15% SiC dan suhu sintering 650oC
dengan karakteristik densitas, porositas, koefisien thermal, kuat tekan, kuat
tarik, kuat patah dan kekerasan. Kelebihan dari Al-SiC adalah melapisi komponen
permesinan agar tidak mudah terjadi korosi sedangkan kelemahan Al-SiC yaitu
perlu import dari luar untuk mendapatkannya.
