STUDI POROSITAS, KEKUATAN TEKAN, DAN KONDUKTIVITAS TERMAL PADA KERAMIK ZIRCONIA BERPORI YANG DIBUAT DENGAN PFA (PORE- FORMING AGENT) TEPUNG BERAS

ADRIANUS PRABOWO GURITNO, Ir. Muhammad Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D.

2018 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Refraktori merupakan salah satu material teknik yang memiliki kemampuan untuk bekerja pada temperature yang relatif tinggi. Karena itu, refraktori umumnya digunakan pada operasi temperatur tinggi. Salah satu bentuk advanced ceramics yang digunakan sebagai refraktori adalah keramik berpori. Penelitian ini menggunakan Zirconia (ZrO2) sebagai bahan keramik dan tepung beras sebagai PFA (Pore-Forming Agent). Tujuan dari penelitian ini untuk mempelajari porositas, kekuatan tekan dan konduktivitas termal dari keramik berpori zirconia dengan PFA tepung beras Zirconia dan tepung beras dicampurkan dengan fraksi volume tepung beras sebanyak 0, 10, 20, 30, 40 dan 50 persen. Pembuatan spesimen dilakukan dengan metode uniaxial pressing double action dengan tekanan 10 Megapascal dan disinter pada temperatur 1450 derajat celcius dengan laju pemanasan 10 derajat celcius/menit dan ditahan 120 menit serta didinginkan secara alami sampai mencapai suhu kamar. Spesimen dibuat dalam bentuk silinder dengan 15 milimeter dan 30 milimeter. Pengujian yang dilakukan adalah pengamatan struktur mikro SEM, densitas, susut bakar massa dan volume, kekuatan tekan dan konduktivitas termal. Dari hasil penelitan, disimpulkan bahwa densitas keramik berpori zirconia dengan PFA tepung beras turun dari 5,84 gram/cm3 (100% zirconia) hingga 4,408 gram/cm3 (50persen zirconia 50 persen tepung beras). Serupa dengan itu, nilai densitas relatif dan kekuatan tekan juga mengalami penurunan dari 98,99 persen (100persen zirconia) hingga mencapai 74,71 persen (50 persen zirconia 50 persen tepung beras) dan untuk nilai kekuatan tekan dari 81,01 Megapascal (100 persen zirconia) hingga mencapai 65,23 Megapascal (60 persen zirconia 40 persen tepung beras). Nilai konduktivitas termal juga mengalami penurunan dari 3,67 W/derajat celcius (100% zirconia) hingga 2,213 Watt/derajat celcius (50persen zirconia 50 persentepung beras). Berbeda halnya dengan porositas yang mengalami kenaikan dari 1,0 persen (100 persen zirconia) hingga mencapai 25,28 persen (50 persen zirconia 50persen tepung beras).

Refractory is one of engineering materials that has the ability to work at a relatively high temperature. Therefore, the refractory is generally used in high- temperature operation. One form of advanced ceramics used as a refractory is a porous ceramic. This study uses zirconia (ZrO2) as the ceramics and rice flour as the PFA (Pore-Forming Agent). The purpose of this research is to study the porosity, compressive strength and thermal conductivity of porous ceramic zirconia with PFA rice flour. Zirconia and active rice flour are mixed with volume fraction 0, 10, 20, 30, 40, and 50 percent rice flour. The specimens was formed using uniaxial pressing double action with applied load of 10 Megapascal, sintered at a temperature of 1450 degree celcius with a heating rate of 10 degree celcius / minute and held 120 minutes, then cooled naturally until it reached room temperature. Specimens were made in the form of a cylinder with the dimension 15 mm and 30 mm. This experiment includes observation of microstructure using stereo microscope and SEM, density, mass and volume shrinkage, compressive strength test and thermal conductivity test. From the results of the research, it was concluded that the density of the porous ceramic zirconia with PFA rice flour decreased from 5,84 gram / cm3 (100persen zirconia) to 4,408 gram / cm3 (50 persen zirconia - 50 persen of rice flour). Similarly, the value of the relative density and the compressive strength also decreased from 98,99 percent(100persen zirconia) up to 74,71 percent (50 percent zirconia - 50 percent of rice flour). The value of the compressive strength of 81,01 MPa (100 percent zirconia ) dropped to 65,23 MPa (60persen zirconia - 40 persen of rice flour). Thermal conductivity value also decreased from 3,67 Watt / m celcius degree (100 percent zirconia) to 2,213 Watt / m celcius degree (50 percent zirconia - 50 percent of rice flour). By contrast, the porosity increased from dari 1,0 percent (100 percent zirconia) up to 25,28 percent (50 percent zirconia - 50 percent of rice flour).

Kata Kunci : Zirconia, porous ceramics, tepung beras, kekuatan tekan, konduktivitas termal, PFA (Pore-Forming Agent)