Studi sifat fisis dan mekanis komposit aluminium / Fly Ash dengan variasi fraksi berat dan temperatur sintering

ZULFIKAR, Ir. Jamasri, Ph.D

2006 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Bahan komposit yang dibuat dari serbuk aluminium sebagai matrik dan fly ash sebagai penguat dikenal sebagai Al-MMCs yang dapat diproduksi dengan teknik metalurgi serbuk. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis komposit aluminium / fly ash yang dibuat dengan variasi fraksi berat dan temperatur sintering. Serbuk aluminium diperoleh dari Merck Jerman berbentuk serpihan yang irregular dan ukuran partikel yang halus. Fly ash diperoleh dari PLTU Suralaya berbentuk bulat dengan ukuran < 53 μm. Serbuk fly ash dikalsinasi pada temperatur 800 oC selama 3 jam untuk menghilangkan senyawa-senyawa yang mudah menguap pada saat proses sintering. Variasi fraksi berat fly ash sebagai penguat 7,5%, 5%, 2,5% dan 0%. Masing-masing komposisi serbuk aluminium dan fly ash dimixing selama 5 jam, kemudian dikompaksi awal dengan metode uni-aksial pada tekanan 100 MPa untuk mendapatkan green compact bentuk silinder dan balok. Green compact dikompaksi lagi dengan metode cold isostatic pressing dengan media minyak pelumas pada tekanan 100 MPa. Selanjutnya spesimen disinter dengan variasi temperatur 500oC, 525oC, 550oC dan 575oC dalam lingkungan gas argon dengan lama penahanan selama 1 jam. Pengujian meliputi tegangan bending (s MOR), kekerasan vickers (Hv), laju keausan (Wa) dan densitas (r). Hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat mekanis yang optimum didapatkan pada fraksi berat penguat 5% fly ash dengan temperatur sintering 550oC. Sifat-sifat optimum tersebut adalah sMOR 73,03 MPa, Hv 40,5 kg/mm2, Wamin 0,0021 mm3/Nm dan ? 2,504 gram/cm3

Composite materials made from aluminum powder as matrix and fly ash as reinforcement are known as Al-MMCs. They can be produced using powder metallurgy technique. This research is aim to study physical and mechanical properties of aluminum/fly ash composite with various weight fractions and sintering temperatures. The aluminum powder was obtained from Merck Germany that has irregular shape and fine particle size. The fly ash was collected from PLTU Suralaya and it has spherical shape with particle size of < 53 mm. Fly ash powder was calcined in temperature of 800oC for 3 hours to eliminate compounds that are evaporable in sintering process. Various weight fractions of fly ash as reinforcement are 7.5%, 5%, 2.5% and 0%. Each composition of aluminum powder and fly ash was mixed for 5 hours, then they were uniaxially precompacted to produce greenbody of cylinder specimens and rectangular crosssection bar specimens using a pressure of 100 MPa. The green compacts were further compacted with cold isostatic pressing using media of lubricating oil with a pressure of 100 MPa. Then the specimens were pressureless sintered with various temperatures of 500oC, 525oC, 550oC, and 575oC in argon environment for 1 hour. The sintered specimens were tested including bending strength (sMOR), vickers hardness (Hv), wear resistance (Wa) and density ( r). The results of the research indicate that the optimum mechanical properties are obtained in specimens containing 5% weight fly ash sintered at temperature of 550oC. The optimum properties of bending strength, vickers hardness, wear resistance and density are 73.03 MPa, 40.5 kg/mm2, 0.0021 mm3/Nm and 2,504 gram/cm3 respectively.

Kata Kunci : Fly Ash,Sifat Fisis dan Mekanis,Fraksi Berat dan Sintering, Al-MMCs, fly ash, weight fractions, sintering, physical and mechanical properties