Post on 04-Apr-2019
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