Studi sifat fisis dan mekanis komposit Aluminium-Fly Ash yang dibuat dengan Hot Isostatic Pressing

GUSTINI, Ir. Jamasri, Ph.D

2006 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Hot isostatic pressing merupakan salah satu metode pada teknologi metalurgi serbuk untuk menghasilkan material dengan kerapatan yang tinggi bila dibandingkan dengan pressureless sintering. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis komposit aluminium - fly ash yang dibuat dengan hot isostatic pressing. Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah serbuk aluminium (≤53 μm) sebagai matrik dan serbuk fly ash sebagai penguat dengan ukuran ≤53 μm. Serbuk fly ash dikalsinasi pada temperatur 800ºC selama 3 jam. Komposisi aluminium dan fly ash adalah 95%,100% dan 5 %, 0% fraksi berat. Campuran tersebut di-mixing selama 5 jam dan dikompaksi awal dengan tekanan 50 MPa dan 100 MPa untuk memperoleh green compact. Green compact tersebut di-hot isostatic pressing dengan tekanan 120 MPa dan dengan variasi temperatur (520ºC, 540ºC dan 570ºC) dengan waktu penahanan selama 1 jam dan di-pressureless sintering dengan variasi temperatur (520ºC, 540ºC dan 570ºC) dengan waktu penahanan selama 1 jam. Pengujian meliputi densitas, kekerasan, kekuatan bending dan keausan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa densitas, kekerasan, kekuatan bending dan ketahanan aus yang optimal diperoleh pada komposit alumunium/5% fly ash yang dibuat dengan hot isostatic pressing pada temperatur 540ºC, tekanan 120 MPa dengan waktu penahanan 1 jam. Komposit aluminium-fly ash dengan fraksi berat 95% dan 5% mempunyai densitas optimal 2,55 gr/cm3, kekerasan optimal 418,7 VHN, kekuatan bending optimal 88,56 MPa dan ketahanan aus optimal dihitung dengan laju keausan minimum 0,005 mm3/Nm. Pengamatan struktur mikro dengan mikroskop optik dan SEM memperlihatkan kerapatan yang tinggi dengan minimalnya porositas. Pada spesimen terjadi reaksi in-situ dengan teroksidasinya aluminium menjadi alumina selama proses sinter.

Hot isostatic pressing is a method in powder metallurgy (P/M) technology to produce high dense sample when compared by pressureless sintering. The aim of this research is to investigate the physical and mechanical properties of aluminum-fly ash composites produced by hot isostatic pressing. The materials used in this research were aluminum (≤53μm) as the matrix and fly ash as the reinforcement. Fly ash (≤53μm) powder was calcined at 800ºC for 3 hours. Composition of aluminum and fly ash was 95 wt.%, 100 wt.% and 5 wt.%, 0 wt.%. The mixture was mixed for 5 hours and precompacted with a pressure of 50 MPa to produce green compact. The green compact was then hot isostatic pressed with a pressure of 120 MPa and various temperatures variation of 520ºC, 540ºC and 570ºC for 1 hour and pressureless sintered with various temperatures variation of 520ºC, 540ºC and 570ºC for 1 hour. The mechanical properties of specimens including density, Vickers hardness, modulus of rupture by four point bending and wear resistance by pin on abrasive disc were tested. Optical microscope and SEM were also used to observe the microstructures. The results show that the optimum density of 2,55 gr/cm3, the viskers hardness of 418,7 VHN, the modulus of rupture of 88,56 MPa and the wear resistance of 0,005 mm3/Nm are obtained on specimens hot isostatic pressed at 540ºC, 120 MPa for 1 hour with addition 5 wt.% fly ash. The aluminum matrix reacted with the oxygen and form Al2O3 during sinter

Kata Kunci : Fly Ash,Hot Isostatic Pressing,Sifat Mekanis,Hot isostatic pressing, aluminum-fly ash composites, mechanical properties