-
7/17/2019 Metfis_1
1/31
1
Metalurgi Fisika
TMT207
-
7/17/2019 Metfis_1
2/31
2
Tujuan Perkuliahan Membekali mahasiswa agar menguasai
pengetahuan mengenai hubungan antara
karakteristik fisik paduan logam dengan sifat-sifatmekanis yang
aplikatif.
Mahasiswa mendapatkan keterampilan dalam
melakukan analisis dan karakterisasi paduan
logam.
-
7/17/2019 Metfis_1
3/31
3
Materi Kuliah
Struktur kristal logam
Cacat Kristal
Deformasi Plastis
Konsep Penguatan Logam
Diagram Fasa
Uji sifat mekanis
Difusi
Transformasi fasa
Pengerasan logam, anil, temper hardening
-
7/17/2019 Metfis_1
4/31
4
Penilaian
Ujian Tengah Semester (UTS) = 45%
Ujian Akhir Semester (UAS) = 45% Tugas = 10%
Kehadiran (*) = 80%
-
7/17/2019 Metfis_1
5/31
5
Pustaka
Reed-Hill, R.E., Abbaschian, R., Physical MetallurgyPrinciples,
PWS-Kent Publishing Company, Boston, 1992.
Verhoeven, J.D., Fundamentals of Physical Metallurgy,John
Wiley&Sons, 1975.
Avner, S.H., Introduction to Physical Metallurgy, McGraw-Hill,
1974.
Smallman, R.E., Modern Physical Metallurgy, Butterworth,
1985.
Sinha, K., Ferrous Physical Metallurgy, Elsevier, 1990.
-
7/17/2019 Metfis_1
6/31
6
Logam (dan Paduannya)
Baja, kuningan, perunggu, paduan alumunium,paduan titanium dan
paduan nikel
Memiliki sifat umum yaitu nilai yang tinggi
dalam hal konduktivitas listrik dan panas,kekuatan, kekakuan,
kelunakan, mampubentuk
dan ketahanan impak
Karena karakteristiknya, dimanfaatkan untuk
konstruksi (paduan) kecuali logam murni yang
dimanfaatkan untuk sifat listrik dan panasnya
-
7/17/2019 Metfis_1
7/31
7
Pendahuluan
-
7/17/2019 Metfis_1
8/31
8
Aplikasi dari tetrahedron of materials science and
engineering.
Struktur mikro, komposisi material dan proses
pembuatanmempengaruhi performace dan harga suatu
produkmaterial/logam
PerformanceBiaya produksi
Komposisi kimia
Proses pembuatan Pengaturan komposisi Proses ManufakturStruktur
mikro
-
7/17/2019 Metfis_1
9/31
9
Aplikasi dari the tetrahedron of materials science and
engineeringuntuk baja lembaran automotif.
Rasio kekuatan dan beratKemampubentukanBiaya produksi
KomposisiIron-based?Al-based?Unsur pemadu?Berapa banyak?
Proses Kontrol proses pembuatan agar
baja punya ketangguhan dan
kemampubentukan yang baik
Mikrostruktur Struktur yang menghasilkan
kombinasi kekuatan danketangguhan yang baik.
Apa yang mengontrol kekuatan?
-
7/17/2019 Metfis_1
10/31
10
Klasifikasi material
Material Teknik
Logam
Polimer
Komposit
Keramik
-
7/17/2019 Metfis_1
11/31
11
Logam (dan Paduannya)
Baja, kuningan, perunggu, paduan alumunium,paduan titanium dan
paduan nikel
Memiliki sifat umum yaitu nilai yang tinggi
dalam hal konduktivitas listrik dan panas,kekuatan, kekakuan,
kelunakan, mampu
bentuk dan ketahanan impak
Karena karakteristiknya, dimanfaatkan untukkonstruksi (paduan)
kecuali logam murni yang
dimanfaatkan untuk sifat listrik dan panasnya
-
7/17/2019 Metfis_1
12/31
12
Keramik
Bata, gelas, insulator, porselen
Memiliki kekuatan dan kekerasan yang tinggi
serta ketahanan temperatur tinggi dan korosi
lebih baik dari logam, namunrendah dalamkeuletan, mampu bentuk,
ketahanan impak
konduktivitas listrik dan panas
Karena karakteristiknya, keramik tidak digunakansebagai material
konstruksi yang mendapatkan
beban tarik dan impak kecuali beban tekan
-
7/17/2019 Metfis_1
13/31
13
Polimer
Karet, plastik, perekat adhesive dari produk
minyak bumi hasil polimerisasi
Memiliki konduktivitas listrik dan panas
serta kekuatan rendah. Beberapa polimermemiliki kemuluran,
pembentukan dan
ketahanan impak serta korosi yang baik
-
7/17/2019 Metfis_1
14/31
14
Komposit
Dibentuk dari gabungan dua atau lebih materiallogam (atau paduan
logam), keramik, polimer
yang menghasilkan sifat-sifat yang tidak dimiliki
oleh masing-masing material penyusunnya
Beton bertulang (concrete), plywood, fiberglass,
metal matrix composite
Komposit memiliki sifat ringan, kuat, ductile dan
tahan temperatur tinggi
-
7/17/2019 Metfis_1
15/31
15
Logam paling banyak digunakan untukkebutuhan rekayasa mengingat
sifatnya
mendekati sifat mekanis dan fisika yang
diinginkan dalam kerekayasaan serta punya
kemampuan (formability, machinability,
castability, weldability) yang baik.
Juga relatif murah, keberadaannya banyak
dan mudah diekstraksi serta memungkinkanuntuk proses daur
ulang.
-
7/17/2019 Metfis_1
16/31
16
Metalurgi merupakan bidang kajian yang
meliputi sains dan teknologi yang
berhubungan dengan logam dan paduannya
Metalurgi :
- Metalurgi proses (Process metallurgy)
- Metalurgi fisika (Physical metallurgy)
- Metalurgy mekanik (Mechanical metallurgy)
-
7/17/2019 Metfis_1
17/31
17
Metalurgi fisik berhubungan dengan produkdari metalurgi
ekstraksi yang meliputi kajian
sifat fisik, mekanik dan sifat kimia logam murni
dan paduannya.
Gabungan sifat-sifat ini diperoleh dengan
alloying, mechanical working dan heat
treatment untuk mendapatkan struktur mikro
tertentu, meliputi ukuran butir matriks sertajenis, ukuran dan
distribusi partikel fasa lain.
-
7/17/2019 Metfis_1
18/31
18
Contoh aplikasi dan sifat material
Example of Applications Properties
Metals and AlloysGray cast iron Automobile engine blocks
Castable, machinable,
vibration dampingCeramics and
GlassesSiO2-Na2O-CaO Window glass Optically transparent,
thermally insulatingPolymersPolyethylene Food packaging Easily
formed into thin,
flexible, airtight film
Composites Carbide cutting tools for High hardness, yetTungsten
carbide machining good shock resistance-cobalt (WC-Co)
-
7/17/2019 Metfis_1
19/31
19
Kekuatan berbagai material
-
7/17/2019 Metfis_1
20/31
20
Mesin jet.
Bagian depan beroperasi padatemperatur rendah medium,
digunakan Titanium.
Bagian pembakaran beroprasipada temperatur tinggi,digunakan
Nikel-basedsuperalloys .
Bagian pembungkus (shell)bekerja pada temperaturrendah,
digunakan paduanaluminum dan komposit.
Aplikasi keramik untukkomponen turbin engines, yangdapat
beroperasi secara efisienpada temperatur tinggi.
-
7/17/2019 Metfis_1
21/31
21
Polimerisasi terjadi pada saat molekul-molekul kecil
bergabung
menjadi kumpulan molekul besar, polimer. Molekul polimer
dapatmempunyai struktur yang terdiri dari rantai molekul tetapi
tidakterkoneksi (termoplastik) atau dapat membentuk molekul
yangmempunyai bentuk berupa jaringan tiga dimensi (termoset)
-
7/17/2019 Metfis_1
22/31
22
Polimer digunakanuntuk aplikasi deviceelektronik, yangmemiliki
sifat tahankelembaban dankonduktivitas listrikrendah.
Baling-baling helikopteryang terbuat dari materialkomposit,
fiber karbon
dan polimer.
-
7/17/2019 Metfis_1
23/31
23
Klasifikasi material berdasarkanfungsinya
AerospaceBiomedicalElectronic Materials
Energy Technology and Environmental TechnologyMagnetic
MaterialsPhotonic or Optical MaterialsSmart MaterialsStructural
Materials
-
7/17/2019 Metfis_1
24/31
24
Klasifikasimaterialberdasarkanfungsinya.
Logam, plastik,dan keramikterdapat didalam kategoriyang
berbeda.
-
7/17/2019 Metfis_1
25/31
25
Klasifikasi material berdasarkanstrukturnya
Material Kristalinadalah material yang terdiri darisatu/single
atau banyak kristal. Pada setiap kristal,tersusun atom-atom
/ion-ion secara periodik.
Single crystaladalah material yang terdiri darisatu kristal
(tidak ada batas butir).
Grains are the crystals in a polycrystalline material.
Polycrystallinematerialmaterial yang terdiri dari
banyak kristal. Batas Butir adalah daerah di antara susunan
kristal yang punya orientasi berbeda.
-
7/17/2019 Metfis_1
26/31
26
Pengaruh Lingkungan dan lainnya
Faktor-faktor yang harus diperhatikan agar komponentidak
gagal:
Temperatur
Korosi
Fatik
Laju regangan
-
7/17/2019 Metfis_1
27/31
27
Peningkatan temperatur,menurunkan kekuatanmaterial.
Polimer hanya cocokpada pemakaian
temperatur rendah.Beberapa komposit,special alloys, dankeramik,
punya sifatyang baik padatemperatur tinggi
-
7/17/2019 Metfis_1
28/31
28
Temperatur operasi pesawat meningkat denganmeningkatnya
pengembangan ilmu material.
-
7/17/2019 Metfis_1
29/31
29
Skematik prototipe pesawat X-33 menggunakan berbagaijenis
material di bagian yang berbeda.
-
7/17/2019 Metfis_1
30/31
30
Disain dan pemilihan material
Densitas adalah massa per unit volumematerial mass per unit
volume of amaterial, g/cm3atau lb/in3
Rasio kekuatan berat (Rs/w)adalahkekuatan material dibagi
dengandensitasnya; material dengan Rs/w yangtinggi adalah kuat dan
ringan.
-
7/17/2019 Metfis_1
31/31
31
Rasio Rs/w untuk berbagai material
