Laporkan Masalah

STUDI FRACTURE TOUGHNESS DENGAN PENGUJIAN METODE BALL-ON-THREE-BALL (B3B) DAN KEKERASAN VICKERS PADA KOMPOSIT SILIKA/KAOLIN

LUQMAN ADI PRASETYA, Ir. M. Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D.

2018 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Bahan refraktori adalah bahan yang mampu bertahan pada suhu yang sangat tinggi dalam waktu yang lama tanpa mengalami perubahan dimensi. Kaolin (Al2O3.SiO2.2H2O) merupakan bahan yang dipakai sebagai bahan refraktori, namun kaolin mempunyai ketangguhan retak rendah. Silika (SiO2) merupakan material yang memiliki sifat tahan panas dan ketahanan terhadap thermal shock (spalling) yang baik. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui nilai densitas, porositas, fracture toughness dan kekerasan Vickers dari komposit silika/kaolin. Bahan yang digunakan dari silika merk Sigma-Aldrich (kode S5631) dan kaolin dari Sigma-Aldrich (kode 03584) kedua serbuk dicampur dengan fraksi berat sebanyak 0 wt% - 100 wt%. Pembuatan green body dilakukan dengan metode uniaxial pressing dengan tekanan 30 MPa dan disinter pada temperatur 1450°C dengan heating rate 10°C/menit dan ditahan selama 2 jam. Pengujian fracture toughness dilakukan pada spesimen silinder diameter 30 mm dengan menggunakan metode ball-on-three-ball (B3B). Sedangkan untuk pengujian kekerasan Vickers dilakukan pada spesimen silinder diameter 15 mm yang mengacu pada ASTM C1327. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa densitas komposit meningkat dari (1,53+-0,01) gr/cm^3 pada 100% silika menjadi (2,37+-0,14) gr/cm^3 pada komposisi 100% kaolin. Porositas mengalami penurunan dari (39,08+-0,54)% pada spesimen 90% silika - 10% kaolin menjadi (15,85+-4,88)% pada 100% kaolin. Pada hasil pengujian kekerasan Vickers, terjadi kenaikan dari (35,76+3,30) kg/mm^2 pada spesimen 90% silika - 10% kaolin menjadi (638,55+-11,38) kg/mm^2 pada spesimen 100% kaolin. Untuk fracture toughness, nilai KIC spesimen mengalami kenaikan dari (0,085+-0,02) MPa.m^0,5 pada spesimen 100% silika menjadi (1,32+-0,058) MPa.m^0,5 pada spesimen 100% kaolin.

Refractory material is a material that can survive at a very high temperature continuously in a long time without experiencing dimensional changes. Kaolin (Al2O3.SiO2.2H2O) is one of the most widely used ceramic materials for refractories, but kaolin has low fracture toughness. Silica (SiO2) is a material that has the properties of heat resistance and resistance to thermal shock (spalling) is good. The main purpose of this research is to know the density value, porosity, fracture toughness and hardness of Vickers from silica/kaolin composite. The raw material used in this research were silica powder from Sigma-Aldrich (code S5631) and kaolin powder from Sigma-Aldrich (code 03584). The silica powder were mixed with various weight precentage of kaolin powder ranging from 0 wt% - 100 wt%. Each composition was mixed using a turbula mixer with alcohol as the mixing media. It was uniaxially presed ith a pressure of 30 MPa to form to kinds of green bodies, i.e. 15 mm diameter and 30 mm diameter. The green bodies were then pressureless sintered in air at 1450°C with a heating rate of 10°C/minute and holding time for 2 hours. Bulk density and Vickers hardness were examined on 15 mm diameter sintered specimen. The bulk density was measured using Archimedes principle. Fracture toughness are examined on the 30 mm diameter sintered specimens using Ball-On-Three-Ball (B3B Method). The results of experiments show that the bulk of the composites increase with increasing of kaolin. The bulk density of the monolithic silica and the sinterred 100% kaolin are 1,53 gr/cm^3 and 2,37 gr/cm^3, respectively. The porosity of the sintered specimen decrease with increasing content of kaolin. The porosity of the composites with 10 wt% of kaolin and 100% kaolin are 39,08% and 15,85%, respectively. The Vickers hardness increase significantly with increasing content of kaolin. The Vickers hardness of the composite containing 10 wt% of kaolin is 35,76 kg/mm^2. The Vickers hardness of the composite containing 100 wt% of kaolin is 638,55 kg/mm^2. The fracture toughness increases from 0,085 MPa.m^0.5 (of the specimen of 100% silica) to 1,32 MPa.m^0.5 on the specimen of 100% kaolin.

Kata Kunci : kaolin, silika, densitas, porositas, fracture toughness, B3B, kekerasan, Vickers, sintering. / kaolin, silica, density, porosity, fracture toughness, B3B, hardness, Vickers, sintering.


    Tidak tersedia file untuk ditampilkan ke publik.