oleh : dosen pembimbing : jurusan teknik material dan ... · penggerindaan, abrasi dan pemolesan...

Dosen Pembimbing :Sutarsis, S.T, M.Sc.Eng

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGIFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA2014

Oleh :Winarto Hadi Candra (2710100098)

PENDAHULUAN

PERUMUSAN MASALAH

BATASAN MASALAH

TUJUAN PENELITIAN

MANFAAT PENELITIAN

LATARBELAKANG

Jurusan teknik materialDan metalurgi

LATARBELAKANG

Dunia otomotif Paduan ringan

1. Elongation tinggi

2. Kekuatan rendah

MagnesiumalloyMg-6Zn-1Y

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Presipitasihardening

1. Solution treatment 340ºC selama 1 jam

2. Aging temperatur 150ºC, 175ºC dan 200ºC selama 4, 8 dan 24

Bagaimana pengaruh variasi temperatur dan waktu aging terhadap strukturmikro dan sifat mekanik pada paduan Mg-6Zn-1Y ?

Bagaimana fasa yang terbentuk dapat mempengaruhi sifat mekanik dan stabilitas thermal paduan Mg-6Zn-1Y?

Bahan yang digunakan dalam paduan adalah Y, Zn dan Mg dianggap murni.

Oksidasi dianggap tidak terjadi karena heat treatment dilakukan pada lingkungan argon.

PERUMUSAN MASALAH

BATASAN MASALAH

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Menganalisa pengaruh temperatur dan waktu aging terhadap strukturmikro dan sifat mekanik pada paduan Mg-6Zn-1Y.

Menganalisa pengaruh fase intemetalik yang terbentuk terhadap sifat mekanik dan ketahanan thermal.

Sebagai paduan ringan yang bisa menjadi alternatif menggantikan komponen otomotif.

Sebagai paduan ringan yang mampu menghemat pemakaian bahan bakar.

TUJUAN PENELITIAN

MANFAAT PENELITIAN

Jurusan teknik materialDan metalurgi

TINJAUAN PUSTAKA

PRESIPITASIHARDENING

PENELITIAN YANGSUDAH ADA

MAGNESIUM

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Jurusan teknik materialDan metalurgi

MAGNESIUM

1. Meningkatkan kekuatan dan menurunkan keuletan(Peningkatan kekuatan lebih dari aluminium)

2. Meningkatkan ketahanan korosi

1. Meningkatkan kekuatan2. Meningkatkan ketahanan temperatur

Aplikasi

Jurusan teknik materialDan metalurgi

MAGNESIUM

Jurusan teknik materialDan metalurgi

PRESIPITASIHARDENING

Jurusan teknik materialDan metalurgi

PRESIPITASIHARDENING

340ºC selama 1 jam Aging temperatur 150ºC, 175ºC dan 200ºC selama 4, 8 dan 24

Jurusan teknik materialDan metalurgi

PENELITIANSEBELUMNYA

Presipitasi pada Mg-3Zn-0.5Y

Mg-3Zn-0.5Y

3%strain

5%strain

0%strain

Jurusan teknik materialDan metalurgi

PENELITIANSEBELUMNYA

Presipitasi pada Mg-3Zn-0.5Y

Dengan memberikan sedikit tambahan tegangan sebelumproses aging akan memberikan tambahan kekerasan yang lebih tinggi

METODOLOGI

RANCANGANPENELITIAN

BAHAN DAN PERALATAN

PENGUJIAN

DIAGRAM ALIRPENELITIAN

Jurusan teknik materialDan metalurgi

DIAGRAM ALIRPENELITIAN

Mulai

Studi literatur

Preparasi sampel Mg+6Zn+1Y

Conventional melting Melting Thold 740° C at

50 minute

A

Jurusan teknik materialDan metalurgi

DIAGRAM ALIRPENELITIAN

Preparasi sampel Mg-6Zn-1Y dengan solution treatmentpada temperatur

3400C selama 1 jam

Aging pada temperatur 1750C

Aging pada temperatur 1500C

Aging pada temperatur 2000C

Holding selama 4, 8 dan 24 jam

A

Jurusan teknik materialDan metalurgi

A

DIAGRAM ALIRPENELITIAN

A

Uji Metalografi

Uji Kekerasan

Uji XRD Uji TMA

Selesai

Analisis Data dan Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Jurusan teknik materialDan metalurgi

RANCANGANPENELITIAN

Jurusan teknik materialDan metalurgi

BAHAN DAN PERALATAN

BAHAN

1. Magnesium2. Seng3. Yttrium

PERALATAN

1. Geraji besi2. Timbangan besi3. Tungku 4. Cawan keramik5. Furnace6. Oven 7. Mesin uji hardnest8. Mesin uji XRD9. Mesin uji metalografi10.Mesin uji TMA

Jurusan teknik materialDan metalurgi

PENGUJIAN

MIKROSKOP OPTIK

1. Pemotongan spesimen (sectioning)2. Pembikaian (mounting)3. Penggerindaan, abrasi dan

pemolesan (grinding, abrasion and polishing)

4. Pengetsaan (etching dengan larutan standar ASTM E407 yaitu 0.7 ml H3PO4, 4gram picric acid, 100ml ethanol atau methanol.)

5. Observasi pada mikroskop optik

Jurusan teknik materialDan metalurgi

PENGUJIAN

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Analisa difraksi sinar X dilakukan dengan tujuanuntuk mengidentifikasitransformasi fasa yang terbentuk pada paduan yang sudah terbentuk . Pengujianini dilakukan pada semuabenda uji. Langkah – langkahpengujian XRD adalahsebagai berikut:• Sampel diletakkan pada

holder, agar penembakandengan XRD sesuaidengan yang diinginkan, maka pengaturanspesimen harus meratapada holder.

• Holder diletakkan kedalam mesin XRD

• Data akan tampil padalayar komputer

PENGUJIAN

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Umumnya pengujian untukkekerasan terdiri dari alatuntuk menekan yang dikenaldengan sebuah indentorgeometri dan sifat mekanikdari material. Kekerasanmaterial diuji denganmenggunakan salah satuindentor dan hasilnya akanmenunjukan besarnyatekanan yang terlibat dalamdeformasi permukaaan uji.Karena indentor ditekanselama pengujian, kekerasanmerupakan kemampuansuatu material untukmenahan beban.

Uji brinell menggunakanstandar ASTM E10

PENGUJIAN

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Pengujian TMA merupakanpengukuran analisistermomekanis dibuatdengan alat analisistermomekanis yang terdiridari pemegang spesimendan probe yangmentransmisikan perubahanpanjang ke transducer yangmenerjemahkan gerakanprobe menjadi sinyal listrik.Standar untuk TMA adalahASTM Uji Metode E 831

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

HASIL METALOGRAFI

HASIL KEKERASAN

HASIL TMA

HASIL XRD

Jurusan teknik materialDan metalurgi

HASIL XRD

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Mg memiliki 2Ѳsebesar 36.6594(JCPDF# 00-035-0821)

Mg3 Y2 Zn3 memiliki2Ѳ sebesar 20.7289(JCPDF# 00-036-1275)

Mg3 Y Zn6 memiliki 2Ѳsebesar 40.0101(JCPDF# 00-036-1275)

HASIL XRD

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Mg memiliki 2Ѳsebesar 36.6594(JCPDF# 00-035-0821)

Mg3 Y Zn6 memiliki 2Ѳsebesar 40.0101(JCPDF# 00-036-1275)

HASIL XRD

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Hasil XRD untuksampeltemperatur 150°Cdengan waktu tahan4, 8 dan 24 jam

HASIL XRD

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Hasil XRD untuksampeltemperatur 175°Cdengan waktu tahan4, 8 dan 24 jam

HASIL XRD

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Hasil XRD untuksampeltemperatur 200°Cdengan waktu tahan4, 8 dan 24 jam

HASIL METALOGRAFI

Jurusan teknik materialDan metalurgi

struktur mikro paduan Mg-6Zn-1Y struktur mikro paduan

Mg-6Zn-1Y solution treatment

HASIL METALOGRAFI

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Aging 150°C holding (a) 4 jam, (b)8 jam, (c)24 jam

a

b

c αMg

αMg

αMg

Secondary phase

Secondary phase

Secondary phase

HASIL METALOGRAFI

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Aging 175°C holding (a) 4 jam, (b)8 jam, (c)24 jam

a

c

b

αMg

αMg

αMg

Secondary phase

Secondary phase

Secondary phase

HASIL METALOGRAFI

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Aging 200°C holding (a) 4 jam, (b)8 jam, (c)24 jam

a

b

c

αMg

αMg

αMg

Secondary phase

Secondary phase

Secondary phase

HASIL KEKERASAN

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Temperatur (°C)

Holding time

(Jam)

Kekerasan (BHN) Rata - rata kekerasan

(BHN)1 2 3

150

4 75.8 74.1 76.3 75.40

8 79.5 81.4 81.9 80.93

24 83.9 84.8 85.1 84.60

175

4 78.4 77.3 80.3 78.67

8 81.9 83.9 81.4 82.40

24 91.3 91.8 89 90.70

200

4 92.3 92.7 93.2 92.73

8 115 116 114 115.00

24 77.6 76.3 79.5 77.80

sampel yangdigunakan aging200ºC dengan waktutahan 24 jammengalami penurunankekerasan

Standar kekerasanengine block 80 BHN

HASIL KEKERASAN

Jurusan teknik materialDan metalurgi

HASIL TMA

Jurusan teknik materialDan metalurgi

sampel yangdigunakan aging 200ºCdengan waktu tahan 4, 8dan 24 jam

HASIL TMA

Jurusan teknik materialDan metalurgi

KESIMPULAN DAN SARAN

SARAN

KESIMPULAN

Jurusan teknik materialDan metalurgi

KESIMPULAN

Jurusan teknik materialDan metalurgi

•Penambahan temperatur agingmengakibatkan pertumbuhan presipitatlebih terlihat dan tumbuhnya didaerah dekatbatas butir.•Secondary phase (Mg3 Y2 Zn3 dan Mg3 YZn6) yang lebih terbentuk denganpenambahan temperatur aging akan lebihmembesar dan merata.•Penambahan temperatur dan waktu tahanaging mengakibatkan nilai kekerasan yangsemakin meningkat

SARAN

Jurusan teknik materialDan metalurgi

Pada peleburan material sebaiknyadilakukan pengadukan untukmendapatkan paduan yang homogen