Pengaruh Fraksi Berat Zirconia Terhadap Sifat Fisik dan Mekanik Komposit Matrik Alumunium Diperkuat dengan Keramik Zirconia Yang Dibuat dengan Metode Metalurgi Serbuk

Bayu Satriya Wardhana, Ir. Muhammad Waziz Wildan M.Sc., Ph.D., IPU

2011 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Aluminium merupakan material yang banyak digunakan pada industri otomotif karena ringan, tangguh dan memiliki ketahanan korosi yang baik. Namun demikian, aluminium memiliki kekurangan yaitu tingkat kekerasan yang relatif rendah. Kekerasan yang rendah menyebabkan ketahanan aus pada aluminium menjadi rendah. Untuk menutupi kekurangan ini, aluminium dipadukan (alloying) dengan logam lain untuk mendapatkan ketahanan aus yang lebih baik. Salah satu pengembangan material aluminium selain dengan teknik paduan adalah melalui AMC (Aluminium Matrix Composites). Komposit dengan matrik aluminium telah banyak dikembangkan dan terbukti mampu meningkatkan mechanical properties dari aluminium. Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan bahan zirconia(ZrO2) sebagai penguat komposit AMC. Serbuk ZrO2 merupakan bahan keramik yang keras dan memiliki ketahanan terhadap temperatur tinggi. Serbuk ZrO2 sebanyak 0%; 2,5%; 5%; 7,5%, 10%, 12,5% dan 15% fraksi berat dicampur dengan serbuk alumunium (ukuran serbuk lebih kecil dari 100 ?m). Setiap campuran diaduk menggunakan turbula mixer selama 2 jam. Campuran serbuk alumunium dan ZrO2 dikompaksi secara uniaksial dengan tekanan 300 MPa dan diikuti sintering tanpa tekanan dengan lingkungan gas argon pada temperatur 600°C. Densitas relatif, kekerasan Vickers, laju keausan dan kekuatan bending AMC diuji. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kekerasan meningkat seiring dengan peningkatan fraksi berat ZrO2 sampai 5%, sementara laju keausannya turun. Densitas relatif, kekerasan Vickers, dan laju keausan berturut-turut pada komposit dengan fraksi berat ZrO2 5% adalah 89%, 34 HV15, dan 0,076 mg/(MPa.m). Kekuatan bending optimum dicapai pada penambahan 7,5% fraksi berat ZrO2 yaitu sebesar 37,66 MPa.

Aluminum is popularly material on automotive industry as its light, toughness and corrosion resistance. Nevertheless aluminum has low hardness. It’s giving low wear resistance. To improve this condition, aluminum alloy was developed. One of improvement method is AMC (Aluminum Matrix Composites). Composite with aluminum matrix had been developing and proven to be improving mechanical properties. This research aims to utilize zirconia (ZrO2) as a reinforcement of aluminum matrix composite (AMC). ZrO2 is hard ceramic and has good high temperature resistance. ZrO2 powder of 0%, 2.5%, 5%, 7.5%, 10%, 12,5%, and 15% wt were added to fine aluminum powder (dimension of particles are smaller than 40 μm). Each composition was mixed using a turbula mixer for 2 hr. The mixture was uniaxially pressed with a pressure of 300 MPa to produce green bodies. They were pressure less sintered in argon atmosphere at temperature of 600ºC. Relative density, Vickers hardness, wear resistance and bending strength of the AMC were tested. The results show that the hardness increases with increasing the ZrO2 content up to 5% wt whereas wear rate decrease. Relative density, Vickers hardness and wear rate of composite containing 5% ZrO2 are 89%, 34 HV15 and 0.076 mg/(MPa.m), respectively. Maximum bending strength was reach on 7,5% ZrO2 adding on 37,66 MPa.

Kata Kunci : Aluminum Matrix Composite, zirconia, kompaksi uniaksial