47
BAB 5 KARAKTERISASI MATERIAL BAB 5 KARAKTERISASI MATERIAL Dept. Teknik Mesin UNISMA Dept. Teknik Mesin UNISMA Budi Santoso Budi Santoso

Metallurgy Phisic Chapter05

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Metallurgy Phisic Chapter05

BAB 5 KARAKTERISASI MATERIALBAB 5 KARAKTERISASI MATERIAL

Dept. Teknik Mesin UNISMADept. Teknik Mesin UNISMABudi SantosoBudi Santoso

Page 2: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 2Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.1 Sarana krakteristik5.1 Sarana krakteristik

5.1 Sarana Karateristik

Penelitian material dengan berkas dradiasi ataupartikel berenergi tinggi. Radiasi bersifat elektromagnetik dan dapat bersifat monokromatik atau polikromatik; spektru elektromagnetik (gbr 5.1) dengan jelas menunjukkan rentang energi yg dapat digunakan.

Cara utama meneliti struktur logan dengan bantuan :

• Cahaya• Sinar X• Elektron• Neutron

Figure 5.1 Spektrum radiasi elektromagnetik (from Askeland, 1990, p. 732; by permission of Chapman and Hall) .

Page 3: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 3Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.2 Mikrokoskopi cahaya5.2.1 Prinsip Dasar Mikroskop cahaya menyediakan gambaran struktur 2 dimensional dengan pembesaran total dari 40x hingga 1250x.

Figure 5.2 (a) Refleksi cahaya dari spesimen yg dietsa. (b) Pengguna minyak untuk peningkatan orpertur numerik lensa obyektif .

Tingkat serangan bahan kimia peka terhadap orientasi kristas dan aggregat polikristalin yang dietsa akan menampilkan struktur butirnya dengan jelas Gbr.2a

5.2 Mikroskopi cahaya5.2 Mikroskopi cahaya

Page 4: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 4Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.2.2 Beberapa teknik mikroskopis5.2.2.1 Mikroskopis kontras-fasaMikroskopis kontras-fasa merupakan tekinik yang digunakan untuk mempelajari ciri permukaan kusus meskipun tidak diperoleh kontras warna atau refleksivitas. Cahaya yg dipantulkan oleh depresi kecil dalam specimen metalografi akan meninggalkan fasa sebesar fraksi panjang gelombang caha tertentu.

Figure 5.3 Rentang pembesaran “berguna” pada mikroskop cahaya (from Optical Systems for the Microscope, 1967,p. 15; by courtesy of Carl Zeiss, Germany).

5.2 Mikroskopi cahaya5.2 Mikroskopi cahaya

Page 5: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 5Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.2.2.2 Mikroskopi cahaya terpolarisasiCahaya terpolarisasi diperlihatkan pada gambar 5.4 bPenerapan ini tergantung pada fakta bahwa cahaya terpolarisasi bidang yang jatuh tegak lurus pada pemukaan lubang isotropik secara optik akan direfleksikan atau dipantulkan tanpa perubahan.

Figure 5.4 Skema susunan sistim mikroskop untuk (a) mikroskopi kontras fasa (b) kikroskopi cahaya terpolarisasi

5.2 Mikroskopi cahaya5.2 Mikroskopi cahaya

Page 6: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 6Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.2.2.3 Mikroskopi dudukan-panasDigunakan untuk mengamati formasi fasa dan perubahan struktur dalam logam, keramik dan polimer pada pembesaran tinggi ketika dipanaskan

5.2.2.4 Pengujian mikrokekerasanPengukuran kekerasan dengan bantuan piranti mikroskop, mencakup indontor intan dan sarana pemberian beban ringan.Gambar 5.5 garis meyer dengan keminringan n yang menggambarkan kebergantungan nilai mikrokekerasan pada beban untuk material tertentu

Figure 5.5 Garis Meyer untuk material dgn kekerasan bergantung-bahan (by courtesy of Carl Zeiss, Germany).

5.2 Mikroskopi cahaya5.2 Mikroskopi cahaya

Page 7: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 7Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.2.2.5 Mikroskopi kuantitatifBeasr butir dalam struktur metalik biasanya diukur dengan metode ASTM (McQuaid-Ehn). Pda metode ini, mikrostruktur yang sietsa dibandingkan dengan diagram atau set foto standar dengan perbesaran standar 100x.

Figure 5.6 Perbandingan berbagai metode untuk mengukur fraksi luas.

5.2 Mikroskopi cahaya5.2 Mikroskopi cahaya

Misalnya daerah pandang tertentu mengandungfasa gelap dan matriks berwarna cerah Gbr.5.6aDiagram gambar 5.7 menunjukan beberapa persamaan stereologi yang dapat digunakan menghitung besaran tak terukur

Page 8: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 8Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Diagram gambar 5.7 menunjukan beberapa persamaan stereologi yang dapat digunakan menghitung besaran tak terukur

5.3.1 Produksi dan absorpsi sinar-XPemanfaatan metode difraksi memegang peran sangat penting untuk analisis pendataan kristalin.Sinar-X adalah suatu radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang λ = 0.1nm yang lebih pendek dibandingkan gelombang cahaya λ =400-800nm. Apabila logam ditembak dengan elektron cepat dalam tabung vakum maka dihasilkan sinar-XRadiasi yang dipancarkan seperti gbr 5.8a

Figure 5.7 Hubungan antara besaran stereologis.

5.3 Analisis difraksi sinar-X5.3 Analisis difraksi sinar-X

Page 9: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 9Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Gambar 5.8 memeperlihatkan bahwa sesungguhnya eksitasi yang satu tidak dapat tanpa yg lainya dan karekteristik radiasi K yang bersal dari target tembaga secara rinci terdiri dari doublet Kα kuat dan garis Kβ yg lebih lemah

5.3.2 Difraksi sinar X oleh kristalPersyaratan yg harus dipenuhi :1. Kisi-kisi bersifat periodik2. Panjang gelombang cahaya memiliki orde yang

sama dengan jarak kisi2 yang akan ditentukan.

Figure 5.8 (a) distribusi intensitas sinar-X yg berasal (b) ketergantungan koefisien absopsi masa pada panjang gelombang sinaX utk Nikel

5.3 Analisis difraksi sinar-X5.3 Analisis difraksi sinar-X

Page 10: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 10Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Gambar 5.9a memperlihatkan berkas sinarXdengan panjang gelombang λ yangjatuh dengan sudut ө pada set bidang kristal dengan jarak d

Figure 5.9 (a) Difraksi dr bidang kristal (b) bentuk kurva hamburan atom untuk almunium dan seng .

5.3 Analisis difraksi sinar-X5.3 Analisis difraksi sinar-X

Page 11: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 11Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.3.3 Metode difraksi sinar X5.3.3.1 Metode Laue

Pd metode ini Kristal tunggal disinari berkar radiasi “putih” . Karena spesimen merupakan kristal tunggal dengan posisi tetap, dan agar semua bidang kristal memenuhi hukum Bragg amak variabel yang berubah disini adalah panjang gelombang dari berkas yang memiliki rentang gelombang tertentu.

Figure 5.10 (a) difraksi sinarX dengan metode Laue.(b) Fotograf transmisi Laue dari seng yang mengalami deformasi, tampak asterisme (after Cahn, 1949).

5.3 Analisis difraksi sinar-X5.3 Analisis difraksi sinar-X

Page 12: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 12Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.3.3.2 Metode serbukMetode serbuk yang dikembangkan secara terpisah oleh Debye dan Scherr, merupakan teknik sinar X yang paling bermanfaat. Pada metode ini digunakan radiasi monokromatik dan specimen halus atau kawat polikristalin berbutir halus.

Figure 5.11 Difraksi sinar X metode serbuk

5.3 Analisis difraksi sinar-X5.3 Analisis difraksi sinar-X

Apabila film dipasang diseputar spesimen seperti gbr 5.11 terbentuk sudut terdifraksi berurutan terdiri dari berkas yang berasal dari ratusan buti

Page 13: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 13Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Kerucut memotong film dan memebntuk kurva kosentris diseputar lubang masuk dan keluar. Contoh gambar 5.12 pola material bcc dan fcc

Figure 5.12 Foto serbuk yang diambil dengan kamera Philifs (114 mm radius) of (a) besi dengan radiasi kobalt menggunakan filter besi (b) Almunium dengan radiasi tembaga menggunakan filter nikel. Garis sudut besar dan refleksi terpisah untuk λ=Kα1 dan λ=Kα2.

5.3 Analisis difraksi sinar-X5.3 Analisis difraksi sinar-X

Page 14: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 14Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.3.3.3 Difraktometri sinar XSinar X dapat dideteksi menggunakan tabung pencacah (jenis Geiger, proposional, skintilasi) beserta rangkaian listrik.Susunan geometrik defraktometer pada gambar 5.13 a

Figure 5.13 Geometri (a) difraktometer konvensional and (b) Difraktometer hamburan sudut kecil, (c) rekaman catatan pola difraksi serbuk almunium dengan radiasi tembaga dan filter nikel

5.3 Analisis difraksi sinar-X5.3 Analisis difraksi sinar-X

Page 15: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 15Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.3.3.4 Topografi sinar XSinar X dapat digunakan untuk mepelajari cacat pada kristal individu dengan mendeteksi perbedaan intensitas defraksi didaerah kristal dekat dislokasi dan daerah kristal yang lebih mendekati kesempurnaan.

Figure 5.14 (a) Geometri teknik topografi sinarX, (b) Topografi kristal tunggal magnesium dengan loop dislokasi g=01î0 (after Vale and Smallman, 1977).

5.3 Analisis difraksi sinar-X5.3 Analisis difraksi sinar-X

Gbr 5.14a memeprlihatkan skema susunan percobaan dengan radiasi Kα monokromatik yang terhimpun beserta rekaman foto

Page 16: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 16Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.3.4 Prosedur interpretatif tipikal untuk pola difraksi5.3.4.1 Intensitas difraksiBerbagai penerapan metode serbuk bergantung pada ketelitian pengukuran posisi garis atau intersitas garis. Susunan garis difraksi pada setiap pola merupakan karakteristik material yang diperiksa, sehingga identifikasi fasa yg tidak diketahui menggunakan metode ini.

Figure 5.15 (a) 1 0 0 reflection from bcc cell showinginterference of diffracted rays, (b) 2 0 0 reflection showingreinforcement (after Barrett, 1952; courtesy ofMcGraw-Hill).

5.3 Analisis difraksi sinar-X5.3 Analisis difraksi sinar-X

Page 17: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 17Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Pola difraksi terkait mengandung garis bila N=3,4,8,11,12,16,19,20 dst, dan ciri karakteristik susunan tersebut adalah urutan dua garis berdekatan dan satu garis terpisah seperti gbr 5.12b

5.3.4.2 Penentuan parameter kisiMetode serbuk paling sering digunakan untuk menentukan parameter kisi dgn teliti.Parameter presisi penting untuk penelitian koefisien muai termal, penentuan kerapatan, variasi sifat dengan komposisi, presipitasi laurtan padat dan tegangan termal.Gbr 5.16 memeperlihat prinsip metode ini.

Figure 5.16 (a) and (b) Phase-boundary determinationusing lattice parameter measurements.

5.3 Analisis difraksi sinar-X5.3 Analisis difraksi sinar-X

Page 18: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 18Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.3.4.3 Pelebaran garisPengaruh dari faktor peralatan seperti lebar celah, kondisi spesimen dan sebaran panjang gelombang.Selain itu garis dapat melebar akibat regangan kisi didaerah difraksi kristal dan keterbatasan ukuran spesimen.

5.3.4.4 Hamburan sudut kecil Sudut kecil terjadi karena material yang inhomogen.Susunan yg cocok untuk penelitian ini gbr 5.13b

5.3.4.5 Konsep kisi resiprokalHukum Bragg menunjukan bahwa kondisi difraksi bergantung pada geometri kumpulan bidang kristal.Kisi resiprokal disusun dr kisi real dengan menarik garis dari titik asal tegak lurus bidang kisi hkl seprti gbr 5.17

Figure 5.17 Kisi reciprocall fcc

5.3 Analisis difraksi sinar-X5.3 Analisis difraksi sinar-X

Page 19: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 19Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Pemotongan permukaaan bola tempat kedudukan ini dengan permukaan bola pantul merupakan lingkaran kecil dengan sumbu berkas jatuh seperti gbr 5.19

Figure 5.18 Konstuksi bola refleksi Ewald

Figure 5.19 Prinsip metode serbuk.

5.3 Analisis difraksi sinar-X5.3 Analisis difraksi sinar-X

Page 20: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 20Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.4.1 Interaksi antara berkas elektron dengan padatanBerkas elektron mengenaispesimen padat, terjadi beberapa interaksi yang dapat memeberikan keterangan mengenai struktur material tersebut. Gbr 5.20 memperlihatkan interaksi tsb

Figure 5.20 hamburan dari elektron jatuh oleh lembaran tipis. Pada spesimen berkas yang ditransisikan, elastis maupun anelastis diabsorpsi

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 21: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 21Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.4.2 Mikroskop elektron transmisi (TEM)Untuk meningkatka daya resolusi mikroskop perlu dimanfaatkan gelombang dengan panjang gelombang yg lebih pendek. Maka mikroskop elektron dapat melihat dimensi kurang dr 1nm.Susunan dasar mikroskop transmisi seperti gbr 5.12

Figure 5.21 Skema susunan sistem mikroskop elektron transmisi dasar

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 22: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 22Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.4.3 Mikroskop elektron scanStuktur permukaan logam dapat dilihat dengan TEM menggunakan replika tipis transparan dari topografi permukaan. Ada tiga jenis replika yaitu Oksida, plastik dan replika karbonDiagaran SEM dapat dilihat gbr 5.22

Figure 5.22 Skema dasar mikroskop scan elektron (courtesy of Cambridge Instrument Co.).

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 23: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 23Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Elektron Backsrattered sangat peka terhadap nomor atomik Z sehingga sanagt penting untukmenunjukan kontras perubahaan komposisi bgr 5.23

Kontran “orientasi” kontras penyaluran dari Fe-3% Si setelah rekristalisasi sekunder dan pola penyaluran dapat dianalisi untuk membuktikan bhw butir baru memiliki tekstur Goss gbr 5.24 Figure 5.23 Citra elektron hambur-balik akibat kontras nomor atomik

paduan 70Ag–30Cu alloy showing (a) ˛-dendrites Ceutectic and (b) eutectic (courtesy of B. W. Hutchinson).

Figure 5.24 (a) Citra elektron hambur balik (b) pola penyaluran terkait berasal dari Fe–3%Si terkristalisasi sekunder(courtesy of B. W. Hutchinson).

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 24: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 24Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.4.4 Aspek teoretis TEM5.4.4.1 Pembentukan citra dan difraksiPemeriksaan material dapat dilakukan dengan berkas elektron yang mengenai permukaan pada “sudut jatuh kecil” Mikroskop elektron disusun untuk teknik transmisi karena dapat memperoleh informasi tambahan mengenai.Diagram berkas kedua mode operasi, pembuatan citra dan difraksi diperlihatkan gbr 5.25

Figure 5.25 Schematic ray diagrams for (a) pencitraan dan (b) diffraction.

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 25: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 25Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Apabila hanya sinar difraksi yang dibiarkan melalui arpertur dengan memiringkan berkas jatuh maka diperoleh kontras pada latar belakang gelap yang disebut citra medan gelap.

Figure 5.26 Skema diagram yang menggambarkan pembentukan citra (a) medan-cerah and (b) medan gelap

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Kedua susunan ini dapat dilihat pada gbr 5.26

Page 26: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 26Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Dislokasi dapat dilihat sengan bantuan mikroskop elektron karena dislokasi nmengubah orientasi kristal setempat dan terjadi perubahan itensitas difraksi gbr 5.27

Figure 5.27 Mekanisme kontras difraksi: bidang di sebelahkana dislokasi dibengkokkan sehingga hampir memenuhi kondisi bragg dan intensitas berkas langsung yang muncul dari kristal berkurang.

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 27: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 27Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Figure 5.29 Skema diagram untuk menjelaskan penentuan s pada posisi simetri, bersama pola difraksi terkait

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 28: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 28Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Garis Kikuchi terjadi akibat sinar hamburan anelitas berasal dari titik P dalam spesimen Gbr 5.30

Figure 5.30 Kikuchi lines. (a) pembentukan peta kikuchi (b) polankikuchi kristal fcc

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 29: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 29Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.4.4.2 Pola difraksi berkas konvergenDifraksi berkas konvergen gbr 5.31a. Cakram intensitas yg terbentuk dibidang fokus belakang mengadung salah saty dari tiga jenis informasi sbb :1. Fringer2. Informasi sudut besar3. Struktur terinci

Figure 5.31 (a) Skema pembentukan pola difraksi berkas konvergen dibidang fokus belakang lensa obyektif,(b) and (c) h1 1 1i CBDPs from Si; (b) lapisan nol dan HOLZ (Higher Order Laue Zones) dalam berkas langsung (c) lapisan nolFOLZ (First Order Laue Zones).

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 30: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 30Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.4.4.3 Mikrokoskopi elektron tegangan lebih tinggiKeterbatasan mikroskop elektron transmisi konvensional (CTEM) terletak pada tipisnya specimen yanga dapat diuji (50-500nm) Sample elemen berat, karena hanya mengandung partikel dan ciri struktural lain yang serba terbatas dan menghambat penelitian proses dinamis (deformasi, anil)

5.4.5 Mikroanalisis kimia5.4.5.1 Pemanfaatan sinarX karakteristikMikro probe elektron (EPMA) ketelitian analitis sampai ±0,1%. Keterbatasanya untuk sample curah adalh kenyataan bahwa volume spesimen yang menghasilkan sinar X relatif tidak tergantung pada ukuran probe elektron, karena elastis sudut besar dari elektron dalam spesimen menghasilkan sinar X gbr 5.32

Figure 5.32 Skema diagramEDX dan EELS pada TEM

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 31: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 31Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

TEM mutahir menggunakan sistem detektor khusus seperti gbr 5.33

Figure 5.33 Schematic diagram of EDX and EELS pada TEM.

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 32: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 32Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Gambar 5.34 Sinar X masuk melalui jendela Be yang tipis dan menghasilkan pasangan elektron lubang dalam Si-Li

Figure 5.34 Skema diagram detektor sinar Si–Li X

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 33: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 33Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.4.5.2 Mikronalisis elektron pada lembaran tipisKehilnagan energi rata2 yang dialami elektron ketika lembaran tipis hanya sekitar 20%

Spektrum sederhana untuk NiAl stoikiometrik pada gambar 5.35 dan nilai . dan yang diperoleh setelah dikurangi latar belakang terdapat pd tabel 5.2

Figure 5.35 EDX spectrum from a stoichiometric Ni–Al specimen

Table 5.2 Relationships between measured intensities and composition for a NiAl alloy

ALKI

NiKI

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

Page 34: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 34Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.4.6 Spektroskopi kehilangan energi elektron (EELS, electron energy loss spectroscopy)Keterbatasan EDK dengan detektor tanpa-jendela mengakibatkan tumpang tindih garis spektrum, ini mendorong pengembangan EELSSpektrum EELS pada gbr 3.56 memiliki 3 daerah berbeda :

Figure 5.36 Skema spektrum kehilangan-energi, memperlihatkan daerah kehilangan-nol dan daerah plasmon bersama tepi karakteristik ionisasi, energy Enl and intensitas Inl.

5.4 Mikroskopi elektron analitis5.4 Mikroskopi elektron analitis

1. Tidak dihamburkan oleh spesimen2. Mengalami penghamburan foton(≈1/40 eV)3. Dihamburkan secara elastis

5.4.7 Spektroskopi elektron Auger (AES)AES merupakan teknik untuk mempelajarioksidasi, katalisis dan reaksi permukaan lain

Page 35: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 35Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.5.1 Lubang etsaKarena dislokasi merupakan daerah energi tinggi, kehadiran diperlihatkan dengan zat pengetsa yang menyerang daerah tersebut secara kimia.Gambar 3.37a Memperlihatkan pola lubang etsa rangkaian tumpukan dislokasi dalam kristal seng

5.5.2 Dekorasi dislokasiTeknik dekorasi untuk menampilkan struktur internalContoh teknik ini pada gbr 5.37b

Figure 5.37 Pengamatan langsung dislokasi. (a) penumpukan dalam kristal tunggal seng (after Gilman, 1956, p. 1000).(b) Sumber Frank-Read dalam silikon (after Dash, 1957; courtesy of John Wiley and Sons).

5.5 Pengamatan cacat5.5 Pengamatan cacat

Page 36: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 36Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.5.3 Kontras tegangan dislokasi pada TEMPengamatan langsung dislokasi dalam material dilakukan dengan penerapan teknik transmisi pada spesimen tipis.

Figure 5.38 (a) pendekatan kolom yang menggunakan untuk menghitung amplituo berkas terdifraksi øg pada permukaan dasar kristal. Dislokasi berada pd kedalaman y dan berjarak x dr kolom. (b) Variasi intensitas terhadap kedalaman kristal

5.5 Pengamatan cacat5.5 Pengamatan cacat

Page 37: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 37Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.5.4 Kontras dari kristal-kristalKristal2 yg diamati dengan mikroskop tampak cerah karena transmisi elektorn yang baik. Namun lembaran umumnya agak melengkung sehingga orientasi kristal relatif terhadap berkas elektron berbeda dari tempat ke tempat dan apabila orientasi bagian kristal sesuai sudut Bragg, terjadi difraksi kuat.

5.5.5 Pembentukan citra dislokasiGbr 5,39 diperlihatkan kasus dengan orientasi kristal sedemikian rupa sehingga berkas yang jatuh pada bidang refleksi membuat sudut yang lebih besar dari pada sudut bragg. s>0

Figure 5.39 Skema diagram yang diperlihatkan ketergantungan posisi citra dislokasi pada kondisi difraksi

5.5 Pengamatan cacat5.5 Pengamatan cacat

Page 38: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 38Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Figure 5.40 (a) penerapan aplikasi kriteria g.b = 0 efek perubahan kondisi difraksi (lihat pola difraksi disisipan) menyebabkan dislokasi heliks panjang B yang terdapat di (a) menghilang di (b) (after Hirsch, Howie and Whelan, 1960; courtesy of theRoyal Society).

5.5 Pengamatan cacat5.5 Pengamatan cacat

Page 39: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 39Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.5.6 Pembentukan citra salah susunKontras pada salah susun terjadi karena cacat tersebut memindahkan bidang refleksi satu terhadap yg lainya,diatas dan dibawah bidang salah, gbr 5.41a

5.5.7 Penerapan teori dinamisTerori ini hanya berlaku untuk lembaran dengantebal kurang dari setengah jarak peniadaan (1/2ζg) dan absorbsi diabaikan. Tujuan teori ini ad untuk mencakup interaksi antara gelombang terdifraksi dan gelombang yang ditrasmisikan.

Figure 5.41 Schematic diagram showing (a) displacement of reflecting planes by a stacking fault and (b) the conditionforg.R D n when the fault would be invisible.

5.5 Pengamatan cacat5.5 Pengamatan cacat

Page 40: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 40Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Figure 5.42 Profil intensitas yg dihitung terhadap titik pusat lembaran untuk cacat salah susun dengan α = +2π/3 kurva penuh untuk citra B.F dan kurva terputus untuk citra D.F (fromHirsch, Howie et al., 1965).

5.5 Pengamatan cacat5.5 Pengamatan cacat

Memperlihatkan intensitas medan cerah dan gelap dari salah susun pda bidang miring, masing2 garis penuh dan putus2

Page 41: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 41Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

Gbr. 5.43 memperlihatkan contoh kesalahan intrinsik (111)

Figure 5.43 Mikrografi medan gelap dan medan cerah dari salah susun intrinsik pada paduan AL-Cu vektor difraksi operasionalnya ad (a) 1 1 1 (b) 1 1 1 and (c) 1 1 1 (after Howie and Valdre, 1963; courtesy of Taylor and Francis).

5.5 Pengamatan cacat5.5 Pengamatan cacat

Page 42: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 42Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.5.8 Mikroskopi berkas-lemah

Figure 5.44 Node simetris pd baja tahan karat Fe–21Cr–14Ni stainless steel with D 18 š4 mJ/m2 , (a) B.F. with g D 111 (b) weakbeam with g(5g).

5.5 Pengamatan cacat5.5 Pengamatan cacat

Page 43: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 43Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.6.1 Difraksi neutron

Table 5.3 Koefisien absorbsi masa sinarX dan neutron

Table 5.4 Amplitudo hamburan untuk sinarX dan neutron termal

5.6 Teknik penembakan 5.6 Teknik penembakan (bombardment) kuhus(bombardment) kuhus

Table 5.3 memperlihatkan bahwapada elemen daya absorbsi tinggi (Li,B,C) koefisien absorpsi masa mempunyai ordo yg sama dengan absorbsi panjang gelombang sinarX dan elemen lain absorbsi neutron memang jauh lebih rendah

Page 44: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 44Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.6.2 Penelitian radiasi sinkrotronElektron dari katoda panas tercepat dalam tiga tahapan oleh akselerator linier suatu sinkroton penguat dan cincin penyimpang vakum gbr 5.45aSpektrum radiasi sinkrotron ini sangat luas mulai sinarX gelombang pendek hingga ke rentang inframerah Gbr 5.45b

Figure 5.45 (a) Layout of SRS, Daresbury, and (b) spektrum panjang gelombang radiasi sinkroton (after Barnes, 1990,pp. 708–715; by permission of the Institute of Metals).

5.6 Teknik penembakan 5.6 Teknik penembakan (bombardment) kuhus(bombardment) kuhus

Page 45: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 45Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.6.3 Spektrometri massa ion-sekunder(SIMS)SIMS pembentukan citra diterapkan untuk meneliti irisan melintang lapisan kerak kompleks yang terbentuk apabila paduan berada dalam lingkungan gas oksida panas (CO dan CO2)

Figure 5.46 metode dasar analisis termal. (a) Thermogravimetric analysis (TGA). (b) analisa thermal diferensial (DTA)and (c) kalorimetri scan diferensial (DSC).

5.6 Teknik penembakan 5.6 Teknik penembakan (bombardment) kuhus(bombardment) kuhus

Page 46: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 46Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

5.7.1 Kemampuan umum analisi termalGbr 5.47 memperlihatkan 3 metode dasar analisa termal : analisis termogravimetrik (TGA), analisa termal diferensial (DTA) dan kalorimeter scan diferensial (DSC)

Figure 5.47 Examples of thermal analysis (a) TGA untuk dekomposisi karet yg memperlihatkan dekomposisi minyak dan polimer dlm N2 hingga 600 °C and karbon hitam diudara ditas 600 °C (Hill and Nicholas, 1989), (b) DTA curve for high-alumina cement and Portland cement (Hill and Nicholas, 1989) and (c) DTA curve for a quenched glassy polymer (Hay,1982)

5.7 Analisa Thermal5.7 Analisa Thermal

• TGA gbr 5.46a• DTA gbr 5.46b• DSC gbr 5.46c

Page 47: Metallurgy Phisic Chapter05

Page 47Mercedes-Benz Indonesia / QM/QPP

TEKNIK MESIN

Metalurgi Fisik Bab 5Budi Santoso

TERIMA KASIHTERIMA KASIH

Orpertur mengacu pada ukuran lubang di lensa yang menentukan jumlah cahaya yang jatuh ke film atau sensor

Indontor indentor berbentuk bola baja yang dikeraskan atau tungsten karbida, pengujian Rockwell menggunakan indentor kerucut

Eksitasi atau pemicu

Asterisme mana pola tersebut membentuk suatu gambar layaknya rasi bintang

Kosentris terpusat

Difraktometri merupakan suatu metode analisis yang didasarkan pada interaksi antara materi dengan radiasi elektromagnetik

Skintilasi merupakan peristiwa terpancarnya percikan cahaya

Monokromatik cahaya dengan satu panjang gelombang

Interpretatif kelompok yang berinteraksi satu sama lain

Presipitasi metode berdasarkan pada sifat koagulasi larutan

Stoikiometrik jumlah mol masing-masing senyawa

Intrinsik motivasi yang menjadi aktif

Sinkrotron alat pemercepat partikel bermuatan listrik