Pengaruh komposisi Fly Ash dan Aluminium Silikat terhadap sifat fisis dan mekanis Fly Ash Glass-Ceramics

ISMAIL, Ilda, Ir. Jamasri, Ph.D

2004 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh komposisi fly ash dan aluminium silikat terhadap sifat fisis dan mekanis fly ash glass-ceramics. Fly ash merupakan bahan dasar yang mempunyai harga relatif lebih murah bila dibandingkan dengan bahan dasar lainnya dan bila diolah menjadi berbagai jenis komponen permesinan akan menghasilkan keuntungan yang sangat besar. Dalam penelitian ini, komposisi fly ash dan aluminium silikat terdiri dari: 70 & 30, 80 & 20, 90 & 10, 100 & 0 (semua dalam % berat). Pembuatan spesimen dilakukan dengan uniaxial-pressing dengan tekanan 120 MPa. Tiga dimensi yang berbeda dari green samples yang diproduksi, yaitu: spesimen berbentuk silindris dengan ukuran diameter,d = 15 mm, tebal, t = 5 mm, spesimen berbentuk balok (panjang, L = 50 mm, lebar, B = 7 mm, tinggi, W = 8 mm) dan balok yang diberi takikan 45 o sebagai retak awal, spesimen kemudian di-sinter dengan variasi suhu 1050, 1100 dan 1150 oC dan waktu penahanan 2 jam. Hasil pengujian menunjukkan bahwa densitas tertinggi diperoleh pada komposisi 80 % berat fly ash & 20 % berat aluminium silikat yang di-sinter pada temperatur 1150 oC. Pengujian kekerasan Vickers dengan beban 153,2 N diperoleh kekerasan sebesar 1885 MPa (komposisi 80 % berat fly ash 20 % berat aluminium silikat). Kekuatan bending atau σMOR yang diukur dengan four point bending test meningkat dari 16,80 MPa (komposisi 100 % berat fly ash) menjadi 40,34 MPa (komposisi 80 % berat fly ash & 20 % berat aluminium silikat). Fracture toughness yang diukur dengan metode Single Edge Notched Beam meningkat dari 0,53 MPa.m0,5 (komposisi 100 % berat fly ash) menjadi 1,27 MPa.m0,5 (komposisi 80 % berat fly ash & 20 % berat aluminium silikat). Peningkatan fracture toughness terjadi dengan mekanisme crack deflection. Pengamatan mikroskop optik dan SEM memperlihatkan penyebaran partikel aluminium silikat cukup merata dalam fly ash

This research aims to investigate the effect of composition of fly ash and aluminum silicate on physical and mechanical properties of fly ash glassceramics. Fly ash is one of base materials which is relatively cheaper compared to other base materials, when processed to become various type of machinery components it will yield very big advantages. In this research, the composition of fly ash and aluminum silicate was varied as follow: 70 & 30, 80 & 20, 90 & 10, 100 & 0 (all given in wt. %). The specimen was prepared by using uni-axial pressing with a pressure of 120 MPa. Three different dimensions of green samples were produced, i.e. cylindrical with diameter, d = 15 mm, thickness, t = 5 mm, rectangular bar (length, L = 50 mm, width, B = 7 mm, thickness, W = 8 mm) and rectangular bar (length, L = 50 mm, width, B = 7 mm, thickness, W = 8 mm) with an V-notch. The green samples were then sintered with the variation of temperature 1050, 1100 and 1150 oC with holding time of 2 hours. The experimental result shows that the highest density is obtained at the composition of 80 % weight fly ash & 20 % weight aluminum silicate which was sintered at temperature of 1150 oC. The Vickers hardness testing with the load of 153,2 N is obtained of hardness result in 1885 MPa HV (the composition of 80 % weight fly ash & 20 % weight aluminum silicate). The bending stress or σMOR is measured using the four-point bending test increases from 16.80 MPa (the composition of 100 % weight fly ash) to 40.34 MPa (the composition of 80 % weight fly ash & 20 % weight aluminum silicate). Fracture toughness is measured using the Single Edge Notched Beam method increases from 0.53 MPa.m0,5 ( the composition of 100 % weight fly ash) to 1.27 MPa.m0,5 (the composition of 80 % weight fly ash & 20 % weight aluminum silicate). The increasing of fracture toughness occurs with the mechanism of crack deflection. The optical microscopy and SEM observation show that aluminum silicate particles spread uniformly in the fly ash.

Kata Kunci : Fly Ash dan Aluminium Silikat,Densitas dan Kekerasan,Fly Ash Glass Ceramics, fly ash, aluminum silicate, density, hardness, bending, fracture toughness