Makalah Ceramic Matrix Composite
Keunggulan dan KekuranganSecara 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 logam2. Kekerasan
dan kekakuannya tinggi
3. Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus4. Unsur
kimianya stabil pada temperatur tinggi5. Tahan pada temperatur
tinggi 6. Ketahanan korosi tinggi7. Compressive strengthSelain
mempunyai beberapa keunggulan, CMC juga mempunyai beberapa
kekurangan, diantaranya adalah:1. Sulit untuk diproduksi dalam
jumlah besar2. Low toughness dan bulk tensile strength3. Rentan
terhadap thermal cracking4. 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 tinggi2.
Konduktivitas termal rendah3. Modulus Young tinggiSedangkan
kekurangan dari alumina sebagai matriks pada CMC adalah:1. Sifat
mekanik rendah2. Keofisien ekspansi termal rendah
Aplikasi Penggunaan CMCSecara 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 CMCsTabel 2.2 Aplikasi penggunaan carbon-carbon
composites
Untuk penggunaan secara detail, dapat dibaca pada penjelasan di
bawah ini:1. Proses kimiawiFilters, membranes, seals, liners,
piping, dan hangers2. Power GenerationCombustorrs, vanrs, nozzles,
recuperators, heat exchange tubes, dan liner3. Water
ininerationFurnace 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 AluminaMechanical 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 1.0m. Bubuk Al2O3/x wt%SiC (x=5, 10, 15, 20) di mixing
dalam ball-milled selama 5 jam lalu dikeringkan pada suhu 80C dan
diayak. Bubuk homogen yang sudah tercampur lalu mengalami
hot-pressed pada temperatur di atas 1600C 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.pdfShi, 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
