Pengaruh tekanan kompaksi dan suhu Sintering terhadap sifat mekanis Glass Ceramics dari Fly Ash

NURZAL, Ir. Jamasri, Ph.D

2005 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh tekanan kompaksi dan suhu sintering terhadap sifat mekanis glass ceramics dari fly ash. Fly ash yang digunakan berasal dari sisa pembakaran batubara pada pembangkit listrik tenaga uap dari Suralaya. Pertambahan jumlah produksi fly ash menyebabkan dampak negatif pada lingkungan, sehingga salah satu solusi untuk mengatasi dampak tersebut adalah dengan cara memanfaatkan fly ash sebagai raw material untuk membentuk glass ceramics. Dalam Penelitian ini, komposisi bahan dibuat dengan mencampurkan 70 % berat fly ash (FA) dan 30 % berat aluminium silikat (SA). Green compact dibuat berbentuk silindris dengan diameter, d = 15 mm, tebal, t = 5 mm, berbentuk balok (panjang, L = 50 mm, lebar, B = 7 mm, tinggi, W = 8 mm) dan spesimen berbentuk balok yang diberi takikan 45o sebagai retak awal dilakukan dengan uniaxial pressing dengan variasi tekanan 100, 110 dan 120 MPa. Green compact kemudian di-sinter pada suhu 1050, 1100 dan 1150 oC dengan laju pemanasan 5oC/menit. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan 30 % berat aluminium silikat pada 70 % berat fly ash menghasilkan densitas, kekerasan, kekuatan bending dan fracture toughness yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan 100 % berat fly ash. Kondisi optimal dari sifat fisis dan mekanis terjadi pada spesimen (70 berat % FA & 30 % berat SA) dengan tekanan kompaksi 120 MPa dan suhu sinter 1100 oC yaitu densitas sebesar 2,04 gr/cm3, kekerasan sebesar 1376 MPa, kekuatan bending sebesar 36,98 MPa dan fracture tougness sebesar 1,06 MPa.m0,5. Peningkatan fracture tougness terjadi dengan mekanisme crack deflection.

This research aims to investigate the effect of compacting pressure and sintering temperature on mechanical properties of fly ash glass-ceramics. The fly ash is obtain from waste material produced from coal burning thermal power plant in Suralaya. The growing production of fly ash has long caused negative environmental impact, so that one of the solutions to overcome that negative impact is utilising fly ash to produce glass-ceramics. In this research, spesimens were made by mixing 70 wt.% fly ash and 30 wt.% aluminum silicate. Green compacts were produced in the forms of 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 (SENB). Those green compacts were prepared by using uni-axial pressing with various pressure of 100, 110 and 120 MPa. The green compacts were then sintered at 1050, 1100 and 1150 oC with a heating rate of 5oC/min. The results show that the addition of 30 wt.% aluminum silicate into 70 wt.% fly ash yields the higher value of density, Vickers micro-hardness, bending strength and fracture toughness in comparison with of 100 wt.% fly ash. The optimal condition of physical and mechanical properties occurs on spesimens with compacting pressure of 120 MPa and sintering temperature of 1100 oC, density of 2.04 gr/cm3, Vickers micro-hardness of 1376 MPa, bending strength of 36.98 MPa and fracture toughness of 1.06 MPa.m0,5. The increase of fracture toughness occurs with the mechanism of crack deflection.

Kata Kunci : Glass Ceramic,Fly Ash,Tekanan Kompaksi,Sifat Mekanis, fly ash, aluminum silicate, glass-ceramics, sintering, mechanical properties