PENGARUH THERMAL SHOCK TERHADAP THERMAL CONDUCTIVITY PADA KERAMIK ZIRCONIA

Dhananjaya Yama Hudha Kumarajati, Ir. Muhammad Waziz Wildan M.Sc., Ph.D., IPU

2011 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Salah satu aplikasi keramik yang sering ditemukan adalah aplikasi untuk refractory, hal ini disebabkan keramik memiliki sifat refractory, konduktifitas termal dan konduktifitas listrik yang relatif rendah, mempunyai susunan kimia yang stabil dan tahan terhadap oksidasi (Barsoum, 1997). Akan tetapi aplikasi refractory yang cenderung menggunakan suhu tinggi, sangat rentan mengalami thermal shock, sedangkan keramik sendiri memiliki kekurangan yaitu rentan terhadap thermal shock. Sehingga diperlukan sebuah studi yang mempelajari pengaruh dari thermal shock ini terhadap konduktivitas termal yang merupakan konstanta penentu kwalitas dari sebuah bahan refractory. Bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu: serbuk 3Y-TZP (Tetragonal Zirconia Polycrystals Stabilized with 3% mol Yttria), produk dari Goodfellow Cambridge Limited. Ada dua jenis spesimen yang digunakan dalam penelitian ini yaitu spesimen silindris dengan Ø15 dan Ø45. Kedua spesimen dibuat dengan uni-axial pressing. Spesimen Ø15 digunakan untuk uji densitas dengan tujuan untuk mengetahui suhu sinter optimum. Variasi suhu sintering yang digunakan yaitu 1250°C, 1300°C, 1350°C, 1400°C, 1450°C. Sedangkan spesimen Ø45 disinter dengan menggunakan suhu sinter optimum, yaitu 1450°C. Spesimen ini digunakan untuk pengujian konduktivitas termal, dengan sebelumnya dilakukan perlakuan thermal shock. Perlakuan thermal shock ini menggunakan variasi perbedaan suhu 25°C, 125°C, 225°C, 275°C, 325°C, dan 425°C. Setelah digunakan untuk pengujian konduktivitas termal spesimen silindris Ø45 ini digunakan untuk pengujian NDT-Dye Penetran. Hasil dari penelitian didapatkan bahwa suhu sintering optimum untuk bahan 3Y-TZP adalah 1450°C. Untuk ?T = 0°C, bulk density-nya adalah 5.986 gr/cm3, nilai koduktivitas termalnya 3,069±0.052 W/m°C, Nilai konduktivitas termal pada spesimen yang mengalami thermal shock dengan beda suhu (?T) kurang dari 200°C tidak berubah secara signifikan yaitu berkisar antara 3,069-3,027 (W/m°C). Sama halnya dengan spesimen yang mengalami thermal shock dengan beda suhu (?T) lebih dari 250°C, nilai konduktivitas termalnya tidak mengalami perubahan secara signifikan yaitu berkisar antara 2,813-2.793 (W/m°C). Sedangkan pada TSR, yaitu pada rentan ?T 200-250°C, nilai konduktivitas termal berkurang dari 3,027 (W/m°C) menjadi 2,813 (W/m°C). Kesimpulanya adalah semakin banyak retakan yang terjadi akan mengakibatkan nilai konduktivitas termal dari keramik semakin rendah.

Kata Kunci : 3Y-TZP, Thermal Shock, Konduktivitas Termal, TSR, NDT-Dye Penetran.