STUDI KEKERASAN, KETANGGUHAN IMPACT, DAN DENSITAS KOMPOSIT SILICA/ZIRCONIA

YOGI DHARMASAPUTRA ARISTIANTO, Ir.M. Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D.

2015 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Keramik berasal dari bahasa Yunani yaitu keramikos yang artinya suatu bentuk dari tanah liat yang mengalami proses pembakaran. Keramik dibagi menjadi dua jenis, yaitu keramik tradisional dan keramik modern. Keramik modern mempunyai ciri antara lain kemurnian tinggi, diolah dengan hati-hati, mempunyai sifat yang baik (seperti mekanis, sifat fisis, dll). Contoh keramik modern adalah zirconia, silica, alumina, silicon carbide,silcon nitride, dll. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh komposisi (fraksi berat) zirconia terhadap bulk density, hardness, dan impact toughness komposit SiO2/ZrO2 yang dibuat dengan metode pressureless sintering pada suhu 1400ºC dan 1450ºC selama 2 jam. Silica yang digunakan adalah silica komersial produk dari Sigma-Aldrich dengan seri S5631.Zirconia (ZrO2) yang digunakan adalah tipe 3Y-TZP (Tetragonal Zirconia Polycrystal Stabilized with 3% mol Yttria) produk dari GoodFellow seri ZR616010. Serbuk silica dicampur dengan serbuk zirconia dengan komposisi (fraksi berat) yaitu 100% SiO2; 90% SiO2 - 10% ZrO2; 80% SiO2 - 20% ZrO2; 70% SiO2 - 30% ZrO2; 60% SiO2 - 40% ZrO2; 50% SiO2 - 50% ZrO2; 40% SiO2 - 60% ZrO2; 30% SiO2 - 70% ZrO2; 20% SiO2 - 80% ZrO2; 10% SiO2 - 90% ZrO2; 100% ZrO2. Setiap komposisi campuran tersebut dicampur dengan menggunakan turbula mixer. Setiap komposisi tersebut dibuat green body berbentuk silinder (d=15mm, t=10mm), dan balok (P=55mm, L=10mm, T=10mm). Green body disinter pada suhu 1400ºC dan 1450ºC dengan durasi penahanan 2 jam. Kemudian dilakukan pengujian kekerasan (HVN),uji densitas dengan prinsip Archimedes, uji porositas, uji impact Charpy toughness. Hasil menunjukkan bahwa bulk density, hardness Vickers, dan impact toughness komposit mengalami kenaikan dengan menambahnya komposisi fraksi berat zirconia pada specimen. Specimen dengan komposisi 100% zirconia yang disinter pada 1400ºC memiliki kekerasan tertinggi sebesar 1240,6 HVN. Nilai bulk density tertinggi diperoleh specimen 100% zirconia yang disinter pada suhu 1450ºC yaitu sebesar 6,02g/cm³, dan nilai impact toughness yang tertinggi diperoleh specimen 100% zirconia yang disinter pada suhu 1450ºC yaitu sebesar 1112 J/m².

Ceramics derived from the Greek meaning Keramikos a form of clay which undergo combustion process. At identical ceramic ordinary people with goods made of baked clay. Ceramic tile is classified into 2 traditional and modern ceramics, modern ceramics example is toughtened with Silica Zirconia ceramic compostes are often applied in the industry for refractory (material or material that is resistant to high temperatures). This study aims to determine the effect of the composition (weight fraction) zirconia on the density, hardness, and impact toughness of composite SiO2 / ZrO2 with pressureless sintering method at a temperature of 1400oC and 1450oC. Silica used was a commercial silica products from Sigma-Aldrich with the S5631 series. Zirconia (ZrO2) used 3Y-TZP is of type (Tetragonal Zirconia Polycrystal stabilized with 3 mol% Yttria) products from Goodfellow ZR616010 series. Silica powder is mixed with zirconia powder with composition (weight fraction) 100% SiO2; 90% SiO2 - 10% ZrO2; 80% SiO2 - 20% ZrO2; 70% SiO2 - 30% ZrO2; 60% SiO2 - 40% ZrO2; 50% SiO2 - 50% ZrO2; 40% SiO2 - 60% ZrO2; 30% SiO2 - 70% ZrO2; 20% SiO2 - 80% ZrO2; 10% SiO2 - 90% ZrO2; 100% ZrO2 using Turbula mixer. Each composition is made of green cylindrical body (d = 15mm, t = 10mm), and beam (P = 55mm, L = 10mm, H = 10mm). This green body sintered at 1400ºC and 1450ºC with a duration of 2 hours detention. Then testing hardness (HVN), with the principle of Archimedes density test, porosity test, Charpy impact toughness test. The results show that the bulk density, Vickers hardness, and impact toughness composite increased with add weight fraction zirconia composition on the specimens. Specimen with a composition of 100% zirconia sintered at 1400ºC has the highest hardness of 1240.6 HVN. The highest bulk density values obtained 100% zirconia specimens were sintered at 1450ºC temperature is equal to 6,02g / cm³, and the highest toughness impact number acquired 100% zirconia specimens were sintered at 1450ºC temperature is equal to 1112 J / m².

Kata Kunci : zirconia, sintesis, silica, impact, Vickers, SEM-EDX