Keuntungan CMC [PDF]

Citation preview

Makalah Ceramic Matrix Composite Mata Kuliah Material Komposit Disusun Oleh: Aris Hadyo Wicaksono (1006660163) Dewi Lestari Natalia (1006704530) Ghozali Suprobo (1006676640) I Made Binar Andomeda (1006676672)



Departemen Metalurgi dan Material Fakultas Teknik Universitas Indonesia Depok



Keunggulan dan Kekurangan Secara umum, Ceramic Matrix Composite (CMC) mempunyai banyak keunggulan dan beberapa keterbatasan. Berikut ini adalah keunggulan dari CMC adalah sebagai berikut: 1. Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam 2. Kekerasan dan kekakuannya tinggi



3. Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus 4. Unsur kimianya stabil pada temperatur tinggi 5. Tahan pada temperatur tinggi 6. Ketahanan korosi tinggi 7. Compressive strength



Selain mempunyai beberapa keunggulan, kekurangan, diantaranya adalah: 1. Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar



CMC juga mempunyai beberapa



2. Low toughness dan bulk tensile strength 3. Rentan terhadap thermal cracking 4. Rapuh/brittle



Pada makalah ini digunakan alumina sebagai matriks pada CMC. Hal ini dikarenakan alumina memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan material lainnya, diantaranya adalah: 1. Kekerasan yang sangat tinggi 2. Konduktivitas termal rendah 3. Modulus Young tinggi



Sedangkan kekurangan dari alumina sebagai matriks pada CMC adalah: 1. Sifat mekanik rendah 2. Keofisien ekspansi termal rendah



Aplikasi Penggunaan CMC



Secara umum, belakangan ini penggunaan CMC sudah banyak diaplikasikan. CMC banyak digunakan diberbagai bidang kehidupan, seperti bidang militer, kimia, otomotif dan bidang lainnya. Untuk lebih jelasnya akan digambarkan seperti pada tabel 2.1 untuk penggunaan continous fiber CMCs dan tabel 2.2 untuk penggunaan carbon-carbon composite. Tabel 2.1 Aplikasi penggunaan continous fiber CMCs



Tabel 2.2 Aplikasi penggunaan carbon-carbon composites



Untuk penggunaan secara detail, dapat dibaca pada penjelasan di bawah ini: 1. Proses kimiawi



Filters, membranes, seals, liners, piping, dan hangers 2. Power Generation



Combustorrs, vanrs, nozzles, recuperators, heat exchange tubes, dan liner 3. Water inineration



Furnace part, burners, heat pipes, dan sensors. 4. Kombinasi dalam rekayasa wisker SiC/alumina polikristalin



Biasa digunakan untuk perkakas potong. 5. Serat grafit/gelas boron silikat



Digunakan untuk alas cermin laser. 6. Grafit/keramik gelas



Digunakan untuk bantalan,perapat dan lem. 7. SiC/litium aluminosilikat (LAS)



Digunakan untuk calon material mesin panas.



Tinjauan CMC Matriks Alumina Mechanical Properties of Al2O3/SiC Composites Salah satu matriks yang sering digunakan dalam pembuatan keramik matriks komposit adalah matriks alumina (Al2O3). Alumina sendiri mempunyai sifat kekerasan yang tinggi, konduktivat listrik rendah, stabilitas kimia yang baik, serta ketahanan terhadap oksidasi. Untuk meningkatkan sifat mekanik dari keramik alumina ini, maka dilakukan penguatan fasa pertikel SiC yang merupakan penguat alternatif dan menjanjikan



dibandingkan



dengan



whisker



reinforcement. Beberapa penelitian menunjukan bahwa kekuatan dan fracture toughness akan meningkat dengan penggunaan partikel SiC. Salah satu penelitian yang dilakukan oleh X.L. Shi dkk adalah peningkatan kekuatan dan fracture toughness dengan penambahan SiC ke dalam matriks Al2O3 tersebut. Proses diawali dengan proses mixing atau pencampuran bubuk Al2O3 dan SiC yang masing-masing berukuran 1.0µm.



Bubuk Al2O3/x wt%SiC (x=5, 10, 15, 20) di mixing dalam ball-milled selama 5 jam lalu dikeringkan pada



suhu



80°C



dan



diayak. Bubuk homogen yang sudah tercampur lalu mengalami hot-pressed pada temperatur di atas 1600°C



pada kondisi vakum



dengan tekanan 25Mpa.



Tabel 2.3 The composites’ relative densities are calculated based on the theoretical densities of 3.99 and 3.21 g/cm3 for Al2O3 and SiC, respectively



Tabel 2.4 Sifat-sifat SiC



Tabel di atas merupakan tabel densitas dan ukuran butir komposit dengan variabel waktu sintering dan jumlah penambahan SiC dalam komposit. Dapat dilihat bahwa ukuran butir akan bertambah seiring dengan peningkatan temperatur sintering.



Salah satu yang diteliti adalah mengenai sensitas relatif seiring dengan penambahan SiC pada beberapa variabel suhu. Dapat diambil kesimpulan bahwa densitas relatif akan mengalami penurunan dengan penambahan partikel SiC. Namun densitas relatif akan mengalami peningkatan secara signifikan seiring dengan peningkatan suhu sintering. Disisi lain ditemukan bahwa porositas akan meningkat dengan peningkatan jumlah SiC dalam matriks Al2O3, dengan kata lain dengan densitas yang rendah maka kemungkinan terjadi peningkatan porositas pada komposit. di



Bawah ini merupakan tabel kekerasan dan



flexural strength pada penelitian yang dilakukan.



Dalam proses sintering komposit Al2O3/SiC, butir Al2O3 sebagai matriks akan mengalami penghalusan butir karena penambahan SiC, tetapi porositasnya meningkat dengan meningkatnya kadar SiC.



Fracture surface after flexural test for pure Al2O3



Fracture surface after flexural test for (a) AS5 and (b) AS20 samples sintered at 1635 ◦C, (c) AS5 and (d) AS20 samples sintered at 1735 ◦C.



Referensi: Rahman, Arif, S.T, M.T. 2013. Bahan Kuliah: Ceramic Matrix Composite (CMC). http://144.206.159.178/FT/204/46434/826680.pdf Shi, X. L, dkk. 2010. Mechanical properties of hot-pressed Al2O3/SiC composites. http://blog.uin-malang.ac.id/nurun/files/2013/03/Teknologi-Komposit.pdf