ARTIKEL MATERIAL TEKNIK
“ALUMINIUM”
DOSEN PEMBIMBING :
DWI WIJAYA, ST
DISUSUN OLEH :
NAMA : SURIYADI ANWAR
NIM : 10212010020
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANTAKUSUMA(UNTAMA)
P A N G K A L A N B U N
Sejarah Aluminium
Orang Yunani, Romawi, dan Cina kuno menggunakan tanah liat
aluminium untuk membuat tembikar. Napoleon juga memiliki satu set peralatan
makan yang terbuat dari aluminium untuk menjamu tamu-tamu terhormatnya.
Pada tahun 1761, De Morveau mengusulkan nama “alumine”. Kemudian
pada tahun 1808, Sir Humphry Davy berhasil menunjukkan eksistensi logam ini.
Pada tahun 1825, seorang ahli fisika Denmark dan ahli kimia bernama Henry
Christian Oersted, berhasil mensistesis aluminium murni. Oersted mereaksikan
amalgam potasium dengan aluminium klorida anhidrat. Residu merkuri kemudian
disuling untuk mendapatkan aluminium.
Pada tahun 1827, Freidrich Wohler juga berhasil melakukan apa yang
dicapai Oersted dengan metode yang berbeda. Mulai saat itu aluminium berhasil
disintesis untuk tujuan komersial. Karena proses untuk mendapatkan aluminium
murni masih amat sulit, pada saat itu aluminium lebih berharga dibanding emas.
Aluminium terus menjadi logam yang sulit diperoleh hingga pada tahun 1886, dua
ilmuwan muda, Charles Heroult dan Martin Hall mampu memperoleh aluminium
dari aluminium oksida (alumina). Sejak saat itu aluminium mampu diproduski
massal dengan harga terjangkau untuk memenuhi berbagai kebutuhan manusia.
A. Pengertian Aluminium
Aluminium adalah logam berwarna putih keperakan yang lunak.
Gambar Aluminium, dipotong setelah dicetak dari tanur tanpa perlakuan fisik maupun termal.
Aluminium ialah salah satu unsur kimia dengan lambang “AL” dan nomor
atom 13. Aluminium ialah logammulia paling berlimpah nomor tiga yang
berjumlah sebesar8% d ari permukaan bumi. Aluminium bukan merupakan jenis
logam berat. Aluminium biasa terdapat pada aditif makanan, knalpot, rangka
sepeda, peralatan makananan dan aksesoris lainnya. Aluminium digunakan dalam
kabel bertegan gantinggi. Juga secara luas digunakan dalam bingkai jendela dan
badan pesawat terbang. Aluminium merupakan unsur yang sangat reaktif sehingga
mudah teroksidasi. Karena sifat kereaktifannya maka Aluminium tidak ditemukan
dialam dalam bentuk unsur melainkan dalam bentuk senyawa baik dalam bentuk
oksida alumina maupun silikon. Bahan dasar pembuatan Aluminium adalah
bauksit (biji Aluminium) yang kemudian diubah menjadi Alumina. Alumina
inilah yang akan dielektrolisa membentuk Aluminium ingot. Biji Aluminium
biasanya berupa senyawa oksida berupa Bayerit, Gibbsit atau hidrargilat
(Al2O3.3H2O), bohmit dan diaspor yang tidak larut dalam air. Sumber lain dari
bijih bauksit adalah, Nephelin ( ( NaK )2O . Al2O 3 . SiO2 ), Alunit
( K2 SO4 . Al2 ( so4 )3. 4Al (OH )3 ), Kaolin & Clay ( Al2O3 ∙2 SiO2∙ 2 H 2 O )
Aluminium merupakan unsur yang tergolong melimpah di kulit bumi.
Mineral yang menjadi sumber komersial aluminium adalah bauksit. Bauksit
mengandung aluminium dalam bentuk aluminium oksida ( Al2O3 ). Bauksit
( Al2 O3.2 H 2O ) bersistem octa hedral terdiri dari 35-65% AL2 O3, 2-10% SiO2,
2-20% Fe2 O3, 1-3% TiO2 dan 10-30% air. Bauksit terbentuk dari batuan yang
mempunyai kadar aluminium tiggi, kadar Fe rendah dan sedikit kadar kuarsa
bebas. Secara garis nesar komersial bauksit terdiri dalam tiga bentuk :
1. Pissolitic atau Oolitic.
2. Sponge Ora.
3. Amorphorus.
Aluminium ditemukan oleh Sir Humphrey Davy pada tahun 1809 sebagai
suatu unsur dan pertamakali direduksi dengan logamoleh H.C.Oersted pada tahun
1825. Secara industri tahun 1886, Paul Heroulddi Prancis dan C.N.Malldi
Amerika Serikat secara terpisah telah memperoleh logam Aluminium dari
Alumina dengan cara elektrolisa dari garamnya yang terfungsi. Sampai sekarang
proses Hall Heroult masih dipakai untuk memproduksi Aluminium.
Aluminium memiliki karakteristik sebagai berikut :
1) Ringan,
Yaitu memiliki bobot sekitar 1/3 dari bobot besi dan baja atau
tembaga. Berat jenisnya ringan hanya 2.7gr/cm3, sedangkan besi ±
8.1gr/cm32.
2) Kuat,
Yaitu terutama bila dipadukan dengan logam lain. Paduan Al
dengan logam lainnya menghadilkan logam yang kuat.
3) Reflektif,
Dalam bentuk aluminium foil digunakan sebagai pembungkus
makanan, obat, rokok.
4) Konduktorpanas.
Sifat ini sangat baik untuk penggunaan pada mesin–mesin / alat–
alat pemindah panas sehingga dapat memberikan penghematan energi.
5) Konduktorlistrik,
Setiap satu kilograma luminium dapat menghantarkan arus listrik
dua kali lebih besar jika dibanding dengan tembaga.
6) Tahankorosi,
Sifatnya durable sehingga baik dipakai untuk lingkungan yang
dipengaruhi oleh unsur–unsur seperti air, udara, suhu, dan unsur–unsur
kimia lainnya, baik diruang angakasa bahkan sampai kedasar laut.
7) Tak beracun,
Sangat baik untuk penggunaan pada industry makanan, minuman
dan obat–obatan yaitu untuk petikemas dan pembungkus.
Aluminium murni atau aluminium 99% tanpa tambahan logam paduan
apapun dan dicetak dalam keadaan biasa, hanya memiliki kekuatan tensil sebesar
90MPa, terlalu lunak untuk penggunaan yang luas sehingga seringkali aluminium
dipadukan dengan logam lain. Pada aluminium paduan Elemen paduan yang
umum digunakan pada aluminium adalah silikon, magnesium, tembaga, seng,
mangan, dan juga lithium sebelum tahun 1970. Secaraumum, penambahan logam
paduan hingga konsentrasi tertentu akan meningkatkan kekuatan tensil dan
kekerasan, serta menurunkan titik lebur. Jika melebihi konsentrasi tersebut,
umumnya titik lebur akan naik disertai meningkatnya kerapuhan akibat
terbentuknya senyawa, kristal, atau granula dalam logam. Namun, kekuatan bahan
paduan aluminium tidak hanya bergantung pada konsentrasi logam paduannya
saja, tetapi juga bagaimana proses perlakuannya hingga aluminium siap
digunakan, apakah dengan penempaan, perlakuan panas, penyimpanan, dan
sebagainya.
Kelemahan Aluminium.
Kelemahan aluminium paduan adalah pada ketahanannya terhadap lelah
(fatigue). Aluminium paduan tidak memiliki batas lelah yang dapat diperkirakan
seperti baja, yang berarti failure akibat fatigue dapat muncul dengan tiba-tiba
bahkan pada beban siklik yang kecil.
Satu kelemahan yang dimiliki aluminium murni dan paduan adalah sulit
memperkirakan secara visual kapan aluminium akan mulai melebur, karena
aluminium tidak menunjukkan tanda visual seperti baja yang bercahaya
kemerahan sebelum melebur.
B. Proses Pembuatan Aluminium.
Aluminium adalah logam yang sangat reaktif yang membentuk ikatan
kimia berenergi tinggi dengan oksigen. Dibandingkan dengan logam lain, proses
ekstraksi aluminium dari batuannya memerlukan energi yang tinggi untuk
mereduksi Al2O3. Proses reduksi ini tidak semudah mereduksi besi dengan
menggunakan batu bara, karena aluminium merupakan reduktor yang lebih kuat
dari karbon.
Proses produksi aluminium dimulai dari pengambilan bahan tambang yang
mengandung aluminium (bauksit, corrundum, gibbsite, boehmite, diaspore, dan
sebagainya). Selanjutnya, bahan tambang dibawa menuju proses Bayer.
Gambar Proses Bayer
Proses Bayer menghasilkan alumina (Al2O3) dengan membasuh bahan
tambang yang mengandung aluminium dengan larutan natrium hidroksida pada
temperatur 175 oC sehingga menghasilkan aluminium hidroksida, Al(OH)3.
Aluminium hidroksida lalu dipanaskan pada suhu sedikit di atas 1000 oC sehingga
terbentuk alumina dan H2O yang menjadi uap air.
Setelah Alumina dihasilkan, alumina dibawa ke proses Hall-Heroult.
Proses Hall-Heroult dimulai dengan melarutkan alumina dengan leelehan
Na3AlF6, atau yang biasa disebut cryolite. Larutan lalu dielektrolisis dan akan
mengakibatkan aluminium cair menempel pada anoda, sementara oksigen dari
alumina akan teroksidasi bersama anoda yang terbuat dari karbon, membentuk
karbon dioksida. Aluminium cair memiliki massa jenis yang lebih ringan dari
pada larutan alumina, sehingga pemisahan dapat dilakukan dengan mudah.
Elektrolisis aluminium dalam proses Hall-Heroult menghabiskan energi
yang cukup banyak. Rata-rata konsumsi energi listrik dunia dalam
mengelektrolisis alumina adalah 15 kWh per kilogram aluminium yang
dihasilkan. Energi listrik menghabiskan sekitar 20-40% biaya produksi aluminium
di seluruh dunia.
Gambar Diagram Proses Hall-Heroult yang disederhanakan. Perhatikan letak katoda yang berada di
dasar wadah, untuk mengantisipasi massa jenis aluminium cair yang lebih tinggi dibandingkan
larutan cryolite-alumina
Aluminium daur ulang
Salah satu keuntungan aluminium lainnya adalah, mampu didaur ulang
tanpa mengalami sedikitpun kehilangan kualitas. Proses daur ulang tidak
mengubah struktur aluminium, daur ulang terhadap aluminium dapat dilakukan
berkali-kali (wasteonline.org).
Mendaur ulang aluminium hanya mengkonsumsi energi sebesar 5% dari
yang digunakan dalam memproduksi aluminium dari bahan tambang
(economist.com). Di Eropa, terutama negara Skandinavia, 95% aluminium yang
beredar merupakan bahan hasil daur ulang. Proses daur ulang aluminium berawal
dari kegiatan meleburkan sampah aluminium. Hal ini akan menghasilkan endapan.
Endapan ini dapat diekstraksi ulang untuk mendapatkan aluminium, dan limbah
yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan campuran aspal dan beton karena
merupakan limbah yang berbahaya bagi alam.
C. Proses Penambangan.
Aluminium merupakan logam berwarna putih keperakan dengan sifat
ringan, kuat, namun mudah dibentuk. Nomor atom aluminium adalah 13 dan
diwakili dengan simbol “AL”. Dalam kerak bumi, aluminium merupakan unsur
paling berlimpah ke-3 setelah oksigen dan silikon.
Aluminium merupakan konduktor panas dan listrik yang sangat baik,
bahkan lebih baik dari tembaga. Logam ini merupakan elemen yang sangat reaktif
dan membentuk ikatan kimia yang kuat dengan oksigen. Aluminium akan
membentuk lapisan sangat tipis oksida alminium ketika bereaksi dengan udara
yang akan melindunginya dari karat.
Gambar bijih aluminium
1) Proses Penambangan Aluminium didapatkan dari bijih bauksit yang
ditambah terlebih dahulu. Pada tahap awal dilakukan land clearing. Land
clearing bertujuan untuk membersihkan tumbuhan–tumbuhan yang
terdapat diatas permukaan endapan bijih bauksit. Lapisan bijih bauksit
kemudian digali dengan shovelloader yang sekaligus memuat bijih bauksit
tersebut kedalam dumptruck untuk diangkut keinstalansi pencucian. Bijih
bauksit dari tambang dilakukan pencucian dimaksudkan untuk
meningkatkan kualitasnya dengan cara mencuci dan memisahkan bijih
bauksit tersebut dari unsur lain yang tidak diinginkan, misal kuarsa,
lempung dan pengotor lainnya. Partikel yang halusini dapat dibebaskan
dari yang besar melalui pancaran air (waterjet) yang kemudian dibebaskan
melalui penyaringan (screening). Disamping itu sekaligus melakukan
proses pemecahan (sizereduction) dengan menggunakan jawcrusher.
2) Proses Pemurnian (Bayer Cycle) Setelah proses penambangan,
Bijihbauksit dimurnikan dengan menggunakan proses Bayer Cycle. Ada 2
macam produk alumina yang bisa dihasilkan yaitu Smelter Grade Alumina
(SGA) dan Chemical Grade Alumina (CGA). 90% pengolahan bijih
bauksit didunia ini dilakukan untuk menghasilkan Smelter Grade Alumina
yang bisa dilanjutkan untuk menghasilkan Almurni.
D. Klasifikasi dan Penggolongan
1. Aluminium Murni
Aluminium 99% tanpa tambahan logam paduan apapun dan
dicetak dalam keadaan biasa, hanya memiliki kekuatan tensil sebesar
90 MPa, terlalu lunak untuk penggunaan yang luas sehingga seringkali
aluminium dipadukan dengan logam lain.
2. Aluminium Paduan
Elemen paduan yang umum digunakan pada aluminium adalah
silikon, magnesium, tembaga, seng, mangan, dan juga lithium
sebelum tahun 1970.
Secara umum, penambahan logam paduan hingga
konsentrasi tertentu akan meningkatkan kekuatan tensil dan
kekerasan, serta menurunkan titik lebur. Jika melebihi konsentrasi
tersebut, umumnya titik lebur akan naik disertai meningkatnya
kerapuhan akibat terbentuknya senyawa, kristal, atau granula dalam
logam.
Namun, kekuatan bahan paduan aluminium tidak hanya
bergantung pada konsentrasi logam paduannya saja, tetapi juga
bagaimana proses perlakuannya hingga aluminium siap digunakan,
apakah dengan penempaan, perlakuan panas, penyimpanan, dan
sebagainya.
3. Paduan Aluminium-Silikon
Paduan aluminium dengan silikon hingga 15% akan memberikan
kekerasan dan kekuatan tensil yang cukup besar, hingga mencapai 525
MPa pada aluminium paduan yang dihasilkan pada perlakuan panas.
Jika konsentrasi silikon lebih tinggi dari 15%, tingkat kerapuhan
logam akan meningkat secara drastis akibat terbentuknya kristal
granula silika.
Gambar 11. Fase paduan Al-Si, temperatur vs persentase paduan
4. Paduan Aluminium-Magnesium
Keberadaan magnesium hingga 15,35% dapat menurunkan titik
lebur logam paduan yang cukup drastis, dari 660 oC hingga 450 oC.
Namun, hal ini tidak menjadikan aluminium paduan dapat ditempa
menggunakan panas dengan mudah karena korosi akan terjadi pada
suhu di atas 60 oC. Keberadaan magnesium juga menjadikan logam
paduan dapat bekerja dengan baik pada temperatur yang sangat
rendah, di mana kebanyakan logam akan mengalami failure pada
temperatur tersebut.
Gambar Diagram fase Paduan Al-Mg, temperatur vs persentase Mg
5. Paduan Aluminium-Tembaga
Paduan aluminium-tembaga juga menghasilkan sifat yang keras
dan kuat, namun rapuh. Umumnya, untuk kepentingan penempaan,
paduan tidak boleh memiliki konsentrasi tembaga di atas 5,6% karena
akan membentuk senyawa CuAl2 dalam logam yang menjadikan
logam rapuh.
Gambar Diagram Fase Al-Cu, temperatur vs persentase paduan
6. Paduan Aluminium-Mangan
Penambahan mangan memiliki akan berefek pada sifat dapat
dilakukan pengerasan tegangan dengan mudah (work-hardening)
sehingga didapatkan logam paduan dengan kekuatan tensil yang tinggi
namun tidak terlalu rapuh.
Selain itu, penambahan mangan akan meningkatkan titik lebur paduan
aluminium.
Gambar Diagram fase Al-Mn, temperatur vs konsentrasi Mn
7. Paduan Aluminium-Seng
Paduan aluminium dengan seng merupakan paduan yang paling
terkenal karena merupakan bahan pembuat badan dan sayap pesawat
terbang. Paduan ini memiliki kekuatan tertinggi dibandingkan paduan
lainnya, aluminium dengan 5,5% seng dapat memiliki kekuatan tensil
sebesar 580 MPa dengan elongasi sebesar 11% dalam setiap 50 mm
bahan. Bandingkan dengan aluminium dengan 1% magnesium yang
memiliki kekuatan tensil sebesar 410 MPa namun memiliki elongasi
sebesar 6% setiap 50 mm bahan.
Gambar Diagram fase Al-Zn, temperatur vs persentase Zn
8. Paduan Aluminium-Lithium
Lithium menjadikan paduan aluminium mengalami pengurangan
massa jenis dan peningkatan modulus elastisitas; hingga konsentrasi
sebesar 4% lithium, setiap penambahan 1% lithium akan mengurangi
massa jenis paduan sebanyak 3% dan peningkatan modulus elastisitas
sebesar 5%. Namun aluminium-lithium tidak lagi diproduksi akibat
tingkat reaktivitas lithium yang tinggi yang dapat meningkatkan biaya
keselamatan kerja.
9. Paduan Aluminium-Skandium
Penambahan skandium ke aluminium membatasi pemuaian yang
terjadi pada paduan, baik ketika pengelasan maupun ketika paduan
berada di lingkungan yang panas. Paduan ini semakin jarang
diproduksi, karena terdapat paduan lain yang lebih murah dan lebih
mudah diproduksi dengan karakteristik yang sama, yaitu paduan
titanium. Paduan Al-Sc pernah digunakan sebagai bahan pembuat
pesawat tempur Rusia, MIG, dengan konsentrasi Sc antara 0,1-0,5%
(Zaki, 2003, dan Schwarz, 2004).
10. Paduan Aluminium-Besi
Besi (Fe) juga kerap kali muncul dalam aluminium paduan sebagai
suatu "kecelakaan". Kehadiran besi umumnya terjadi ketika
pengecoran dengan menggunakan cetakan besi yang tidak dilapisi
batuan kapur atau keramik. Efek kehadiran Fe dalam paduan adalah
berkurangnya kekuatan tensil secara signifikan, namun diikuti dengan
penambahan kekerasan dalam jumlah yang sangat kecil. Dalam
paduan 10% silikon, keberadaan Fe sebesar 2,08% mengurangi
kekuatan tensil dari 217 hingga 78 MPa, dan menambah skala Brinnel
dari 62 hingga 70. Hal ini terjadi akibat terbentuknya kristal Fe-Al-X,
dengan X adalah paduan utama aluminium selain Fe.
11. Aluminium paduan cor
Aluminium dapat dicor di cetakan pasir/tanah liat, cetakan besi,
atau cetakan baja dengan diberi tekanan. Logam cor dapat lebih cepat
mengeras jika dicor dengan cetakan logam, sehingga akan
menghasilkan efek yang sama seperti efek quenching, yaitu
memperkeras logam. Pengecoran dengan besi harus dilakukan dengan
hati-hati karena dapat menyebabkan intrusi besi ke dalam paduan,
menyebabkan paduan memiliki komposisi yang tidak diinginkan.
Proses pengecoran, selain harus terbebas dari pengotor pencetaknya,
juga harus terbebas dari uap air. Aluminium, dalam temperatur tinggi,
dapat bereaksi dengan uap air membentuk aluminium hidroksida dan
gas hidrogen. Aluminium cair, sepeti logam cair pada umumnya,
dapat melarutkan gas tersebut, dan ketika logam mulai mendingin dan
menjadi padat, gelembung-gelembung hidrogen akan terbentuk di
dalam logam, menyebabkan logam menjadi berpori-pori dan
menyebabkan logam semakin rapuh.
Untuk mencegah keberadaan gas hidrogen dalam logam,
pengecoran sebaiknya dilakukan dalam keadaan kering dan tidak
lembab serta logam tidak dilelehkan pada temperatur jauh di atas titik
lelehnya. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan tanur listrik,
namun hal ini akan meningkatkan biaya produksi.
Komposisi utama aluminium paduan cor pada umumnya adalah
tembaga, silikon, dan magnesium. Al-Cu memberikan keuntungan
yaitu kemudahan dalam pengecoran dan memudahkan pengerjaan
permesinan. Al-Si memmberikan kemudahan dalam pengecoran,
kekuatan, ketahanan pada temperatur tinggi, dan pemuaian yang
rendah. Sifat pemuaian merupakan sifat yang penting dalam logam cor
dan ekstrusi, yang pada umumnya merupakan bagian dari mesin. Al-
Mg juga memberikan kekuatan, dan lebih baik dibandingkan Al-Si
karena memiliki ketahanan yang lebih tinggi hingga logam mengalami
deformasi plastis (elongasi). Namun konsentrasi lebih dari 10% dapat
mengurangi kemudahan dalam pengecoran.
E. Sifat-Sifat Fisik Teknis Bahan Aluminium
Table menunjukan sifat fisik aluminium ;
Nama, Simbol, dan Nomor Aluminium, Al, 13
Sifat Fisik
Wujud Padat
Massa jenis 2,70 gram/cm3
Massa jenis pada wujud cair 2,375 gram/cm3
Titik lebur 933,47 K, 660,32 oC, 1220,58 oF
Titik didih 2792 K, 2519 oC, 4566 oF
Kalor jenis (25 oC) 24,2 J/mol K
Resistansi listrik (20 oC) 28.2 nΩ m
Konduktivitas termal (300 K) 237 W/m K
Pemuaian termal (25 oC) 23.1 µm/m K
Modulus Young 70 Gpa
Modulus geser 26 Gpa
Poisson ratio 0,35
Kekerasan skala Mohs 2,75
Kekerasan skala Vickers 167 Mpa
Kekerasan skala Brinnel 245 Mpa
Sifat Mekanik Aluminium
Sifat teknik bahan aluminium murni dan aluminium paduan dipengaruhi
oleh konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan terhadap bahan tersebut.
Aluminium terkenal sebagai bahan yang tahan terhadap korosi. Hal ini disebabkan
oleh fenomena pasivasi, yaitu proses pembentukan lapisan aluminium oksida di
permukaan logam aluminium segera setelah logam terpapar oleh udara bebas.
Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Namun,
pasivasi dapat terjadi lebih lambat jika dipadukan dengan logam yang bersifat
lebih katodik, karena dapat mencegah oksidasi aluminium.
Kekuatan tensil
Kekuatan tensil adalah besar tegangan yang didapatkan ketika dilakukan
pengujian tensil. Kekuatan tensil ditunjukkan oleh nilai tertinggi dari tegangan
pada kurva tegangan-regangan hasil pengujian, dan biasanya terjadi ketika
terjadinya necking. Kekuatan tensil bukanlah ukuran kekuatan yang sebenarnya
dapat terjadi di lapangan, namun dapat dijadikan sebagai suatu acuan terhadap
kekuatan bahan.
Kekuatan tensil pada aluminium murni pada berbagai perlakuan
umumnya sangat rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan yang
memerlukan kekuatan tensil yang tinggi, aluminium perlu dipadukan. Dengan
dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai perlakuan termal,
aluminium paduan akan memiliki kekuatan tensil hingga 580 MPa (paduan 7075).
Kekerasan
Kekerasan gabungan dari berbagai sifat yang terdapat dalam suatu bahan
yang mencegah terjadinya suatu deformasi terhadap bahan tersebut ketika
diaplikasikan suatu gaya. Kekerasan suatu bahan dipengaruhi oleh elastisitas,
plastisitas, viskoelastisitas, kekuatan tensil, ductility, dan sebagainya. Kekerasan
dapat diuji dan diukur dengan berbagai metode. Yang paling umum adalah
metode Brinnel, Vickers, Mohs, dan Rockwell.
Kekerasan bahan aluminium murni sangatlah kecil, yaitu sekitar 65 skala
Brinnel, sehingga dengan sedikit gaya saja dapat mengubah bentuk logam. Untuk
kebutuhan aplikasi yang membutuhkan kekerasan, aluminium perlu dipadukan
dengan logam lain dan/atau diberi perlakuan termal atau fisik. Aluminium dengan
4,4% Cu dan diperlakukan quenching, lalu disimpan pada temperatur tinggi dapat
memiliki tingkat kekerasan Brinnel sebesar 135.
Ductility
Ductility didefinisikan sebagai sifat mekanis dari suatu bahan untuk
menerangkan seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara plastis tanpa
terjadinya retakan. Dalam suatu pengujian tensil, ductility ditunjukkan dengan
bentuk neckingnya; material dengan ductility yang tinggi akan mengalami necking
yang sangat sempit, sedangkan bahan yang memiliki ductility rendah, hampir
tidak mengalami necking. Sedangkan dalam hasil pengujian tensil, ductility diukur
dengan skala yang disebut elongasi. Elongasi adalah seberapa besar pertambahan
panjang suatu bahan ketika dilakukan uji kekuatan tensil. Elongasi ditulis dalam
persentase pertambahan panjang per panjang awal bahan yang diujikan.
Aluminium murni memiliki ductility yang tinggi. Aluminium paduan
memiliki ductility yang bervariasi, tergantung konsentrasi paduannya, namun pada
umumnya memiliki ductility yang lebih rendah dari pada aluminium murni,
karena ductility berbanding terbalik dengan kekuatan tensil, serta hampir semua
aluminum paduan memiliki kekuatan tensil yang lebih tinggi dari pada aluminium
murni.
F. Bentuk Struktur Mikro Aluminium
Gambar Struktur mikro alumina, bahan baku aluminium.
Gambar Struktur mikro dari aluminium murni
Gambar Struktur mikro dari paduan aluminium-silikon. Gambar (a) merupakan paduan Al-Si tanpa
perlakuan khusus. Gambar (b) merupakan paduan Al-Si dengan perlakuan termal. Gambar (c) adalah
paduan Al-Si dengan perlakuan termal dan penempaan. Perhatikan bahwa semakin ke kanan,
struktur mikro semakin baik.
Gambar 6.Struktur mikro Al-Si-Mg tanpa perlakuan termal
Gambar Struktur mikro dari paduan Al-Si-Mg setelah perlakuan termal
Gambar Struktur mikro dari Al-Cu
G. Contoh Aplikasi
Aluminium adalah logam non-besi yang paling banyak digunakan di
seluruh dunia. Produksi global dunia pada tahun 2005 mencapai 31,9 juta ton,
melebihi produksi semua logam non-besi lainnya (Hetherington et al, 2007).
Aluminium memiliki rasio kekuatan terhadap massa yang paling tinggi,
sehingga banyak digunakan sebagai bahan pembuat pesawat dan roket.
Aluminium juga dapat menjadi reflektor yang baik; lapisan aluminium murni
dapat memantulkan 92% cahaya. Aluminium murni, saat ini jarang digunakan
karena terlalu lunak. Penggunaan aluminium murni yang paling luas adalah
aluminium foil (92-99% aluminium).
Paduan aluminium-magnesium umumnya digunakan sebagai bahan
pembuat badan kapal. Paduan lainnya akan mudah mengalami korosi ketika
berhadapan dengan larutan alkali seperti air laut. Paduan aluminium-tembaga-
lithium digunakan sebagai bahan pembuat tangki bahan bakar pada pesawat
ulang-alik milik NASA.
Uang logam juga terbuat dari aluminium yang diperkeras. Hingga saat ini,
sulit dicari apa bahan paduan uang pembuat uang logam berwarna putih
keperakan ini, kemungkinan dirahasiakan untuk mencegah pemalsuan uang
logam.
Velg mobil juga menggunakan bahan aluminium yang dipadu dengan
magnesium, silicon, atau keduanya, dan dibuat dengan cara ekstrusi atau dicor.
Beberapa jenis roda gigi menggunakan paduan Al-Cu. Penggunaan paduan Cu
untuk mendapatkan tingkat kekerasan yang cukup dan memperpanjang usia benda
akibat fatigue.
Gambar Uang logam, juga terbuat dari aluminium
Gambar Aluminium foil
Gambar Aluminium foam
Gambar Velg mobil, mengunakan paduan Al-Si, Al-Mg, atau Al-Si-Mg
Gambar Roda gigi menggunakan paduan Al-Cu
Gambar Pesawat terbang, dibuat dengan menggunakan paduan 7075, Al-Zn.
Glosarium
Age-hardening Adalah teknik perlakuan termal untuk meningkatkan kekuatan
tensil dari material yang dapat ditempa yang mengandalkan
prinsip perubahan fase dalam respon suatu material terhadap
temperatur.
Annealing Adalah perlakuan termal yang mengubah struktur mikro dari
suatu material yang menyebabkan perubahan sifat seperti
kekuatan, kekerasan, dan ductility. Dalam logam, perlakuan ini
dilakukan dengan memanaskan material hingga bercahaya.
Cryolite Bahan yang digunakan sebagai pelarut alumina untuk proses
elektrolisis. Susunan senyawanya adalah Na3AlF6.
Die casting Proses membentuk logam cair di bawah tekanan menggunakan
cetakan.
Ductility Sifat mekanik yang digunakan untuk menjelaskan seberapa jauh
benda dapat dilakukan deformasi plastis hingga mengalami
keretakkan.
Ekstrusi Proses membuat benda dalam bentuk yang telah ditetapkan
dengan mendorong material melalui “die” hingga terbentuk
bentuk yang diinginkan.
Elektrolisis Metode menggunakan arus listrik untuk memicu reaksi kimia
non-spontan.
Elongasi Seberapa besar pertambahan panjang suatu bahan ketika
dilakukan uji kekuatan tensil. Elongasi ditulis dalam persentase
pertambahan panjang per panjang awal bahan yang diujikan.
Failure Hilangnya kemampuan suatu bahan dalam menahan beban atau
bahkan beban dirinya sendiri.
Fatigue Kerusakan material dan progresif yang terjadi akibat beban siklik
yang diaplikasikanke suatubahan.
Ingot Suatu material, umumnya logam, yang dicetak dalam bentuk
yang siap dipakai untuk pemrosesan berikutnya.
Kekerasan Berbagai sifat dari suatu material dalam wujud padat yang
memberikannya resistansi terhadap berbagai perubahan bentuk
ketika gaya diaplikasikan.
Kekuatan tensil Adalah seberapa besar gaya per satuan luas yang diaplikasikan
dalam uji tensil hingga benda uji mengalami necking.
Modulus geser Rasio dari tegangan geser dan regangan geser ketika suatu
bahan mengalami gaya paralel pada permukaan yang
berlawanan dengan arah yang berlawanan.
Modulus young Rasio dari tegangan dan regangan ketika suatu benda
mengalami tekanan atau tarikan dalam satu arah.
Pasivation Proses yang menjadikan suatu material bersifat pasif terhadap
zat lainnya.
Perlakuan termal Perlakuan yang menggunakan temperatur, dalam bentuk
pendinginan atau pemanasan, umumnya hingga mendekati
temperatur ekstrim, untuk mendapatkan hasil yang diinginkan,
berupa meningkatnya kekuatan bahan atau melunakkan suatu
bahan.
Poisson Ratio Rasio kontraksi benda secara horisontal terhadap meregangnya
benda seara vertikal ketika benda diregangkan
Quenching Proses termal, yaitu mendinginkan dalam waktu cepat suatu
material yang sedang berada dalam kondisi temperatur yang
mendekati ekstrim.
Work-hardening Penambahan kekuatan suatu logam dengan deformasi plastis.
REFERNSI
http://www.gudangmateri.com/pembuatan-sifat-dan-paduan-aluminium.html
Ahmad, Zaki.2003. "The properties and application of scandium-reinforced
aluminum". JOM
Anonim. Aluminium, dari [[http://webmineral.com/data/Aluminum.shtml]] diunduh
pada tanggal 15 Desember 2009
Christoph Schmitz, Josef Domagala, Petra Haag.2006. Handbook of aluminium
recycling: fundamentals, mechanical preparation, metallurgical processing, plant
design. Vulkan-Verlag GmbH.
Dieter G. E.1988. Mechanical Metallurgy. McGraw-Hill.
Emsley, John.2001. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford,
UK: Oxford University Press
Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A.1997. Chemistry of the Elements (2nd ed.),
Oxford: Butterworth-Heinemann.
Guilbert, John M. and Carles F. Park.1986. The Geology of Ore Deposits. Freeman
Polmear, I. J. 1995. Light Alloys: Metallurgy of the Light Metals. Arnold.
Schwarz James A. Contescu Cristian I., Putyera Karol. 2004. Dekker encyclopédia
of nanoscience and nanotechnology, Volume 3. CRC Press
Surdia Tata, dan Saito Shinroku.1985. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: PT
Dainippon Gitakarya Printing
Venetski S. 1969. ""Silver" from clay".