TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan 6623 - Taufiqur Rachman 1 6623 - Taufiqur Rachman http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id DISLOKASI DAN MEKANISME PENGUATAN TIN107 – Material Teknik Materi #3 1 TIN107 - Material Teknik http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id 6623 - Taufiqur Rachman Dislokasi Materi #3 TIN107 - Material Teknik 2 Logam terdiri dari kristal yang merupakan susunan atom yang beraturan Dalam kristal terdapat cacat kisi yang dinamakan dislokasi Pergerakan dislokasi ke permukaan akan menjadi deformasi Suatu kristal logam tanpa dislokasi akan berkekuatan 10.000 kali kekuatan sesungguhnya Kristal logam biasa mengandung 105~108 cm/cm3 dislokasi Pemberian deformasi plastis atau pengerjaan dingin akan meningkatkan dislokasi
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan
6623 - Taufiqur Rachman 1
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
nh t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
DISLOKASI DANMEKANISMEPENGUATAN
TIN107 – Material TeknikMateri #3
1TIN107 - Material Teknik
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
Dislokasi
Materi #3TIN107 - Material Teknik
2
Logam terdiri dari kristal yang merupakan susunan atom
yang beraturan
Dalam kristal terdapat cacat kisi yang dinamakan dislokasi
Pergerakan dislokasi ke permukaan akan menjadi
deformasi
Suatu kristal logam tanpa dislokasi akan berkekuatan
10.000 kali kekuatan sesungguhnya
Kristal logam biasa mengandung 105~108 cm/cm3
dislokasi
Pemberian deformasi plastis atau pengerjaan dingin akan
meningkatkan dislokasi
TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan
6623 - Taufiqur Rachman 2
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
nMekanisme Deformasi (Logam)
Materi #3TIN107 - Material Teknik
3
Kekuatan teoritis dari kristal yang sempurna jauhlebih tinggi dari pada yang sebenarnya diukur.
Perbedaan dalam kekuatan mekanis dapatdijelaskan oleh dislokasi.
Pada skala makroskopik, deformasi plastisberhubungan dengan gerakan sejumlah besar atomsebagai respons terhadap tekanan yang diberikan.
Ikatan yg ada dalam atom pecah dan melakukanreformasi.
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
Dislokasi Tepi dan Dislokasi Ulir
Materi #3TIN107 - Material Teknik
4
Pada Edge Dislocation (dislokasi tepi),penyimpangan kisi lokal terjadi disekitar akhirextra half-plane (setengah bidang tambahan)dari atom.
Screw Dislocation (dislokasi ulir) dihasilkan daripenyimpangan geser.
Banyak dislokasi dalam material kristalin(crystalline) memiliki keduanya (komponenedge dan screw), yang disebut Mixed Dislocation(dislokasi campuran).
TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan
6623 - Taufiqur Rachman 3
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
nEdge Dislocation (Dislokasi Tepi)
Garis dislokasi tepi:searah dengan bidang
Atom di atas garisdislokasi berada dalamkompresi (tekanan), danyang di bawah dalamtegangan.
Materi #3
5
TIN107 - Material Teknik
Extra half-plane (tambahan setengah bidang) dari atom
Sumber:A. G. Guy, Essentials of Materials Sciences
Simbol
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
Screw Dislocation (Dislokasi Ulir)
Materi #3
6
TIN107 - Material Teknik
Dislokasi ulir (screw dislocation) dalam sebuah
kristal
Tampak atas dislokasi ulir (screw dislocation), AB
adalah garis dislokasi ulir
Simbol
Sumber: W. T. Read, Jr., Dislocations in Crystal
TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan
6623 - Taufiqur Rachman 4
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
nGerak Dislokasi
Secara bertahap memecahkan ikatan.
Jika dislokasi tidak bergerak, deformasi tidakakan terjadi, namun retakan (fracture) akanseperti keramik.
Materi #3
7
TIN107 - Material Teknik
Gambaran persamaan antara ulat dan gerak dislokasi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
Penggolongan Dislokasi & Material
Metals (Logam):
Logam: gerak dislokasi lebih mudah
Tidak ada arah ikatan
Arah tumpukan-padat untuk slip.
Materi #3
8
TIN107 - Material Teknik
Ion Cores (Inti Ion)Electron Cloud (Awan Elektron)
TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan
6623 - Taufiqur Rachman 5
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
nPenggolongan Dislokasi & Material
Covalent Ceramics (Si, Diamond):
Sulit bergerak.
Arah ikatan angular/membentuk sudut.
Materi #3
9
TIN107 - Material Teknik
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
Penggolongan Dislokasi & Material
Ionic Ceramics (NaCl):
Sulit bergerak.
Perlu untuk menghindari ++ dan – salingberdekatan.
Materi #3
10
TIN107 - Material Teknik
TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan
6623 - Taufiqur Rachman 6
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
nDensity (Kepadatan) Dislokasi
Materi #3TIN107 - Material Teknik
11
Total panjang dislokasi per satuan volume material
Atau, jumlah dislokasi yang bersinggungan dengan satuanluas sebuah bagian secara acak
Strain hardening or cold working (pengerasan regangan ataupengerjaan dingin)
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
21yoyield dkσσ
Sumber:Callister, A Textbook of Materials Technology
Strategi Penguatan: Reduce Grain Size
Batas butir merupakan hambatan untuk slip.
Dislokasi telah mengubah arah.
Daerah batas butir yang tidak teratur,menyebabkan ketidaksinambungandalam bidang slip.
Kekuatan hambatan bertambah dengan miss-orientation (salah arah).
Lebih kecil ukuran butir: lebih banyak hambatan untuk slip.
Persamaan Hall-Petch:
Materi #3
22
TIN107 - Material Teknik
TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan
6623 - Taufiqur Rachman 12
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
2/1yoyield dkσσ
Contoh Penguatan Grain Size
Ukuran butir (grain size) dikendalikan oleh perlakuan panas (misalnya: laju pendinginan selama pemadatan, pendinginan/ annealing)
Materi #3
23
TIN107 - Material Teknik
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
Anisotropy dalam yield
Isotropik
Butir kurang lebih berbentuk bola & berorientasi secara acak.
Anisotropic
Karena proses rolling berpengaruh terhadap orientasi butir & bentuk.
Materi #3
24
TIN107 - Material Teknik
Sebelum di rolling Setelah di rolling
Dapat disebabkan dengan me-rolling logam polycrystalline
Arah rolling
TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan
6623 - Taufiqur Rachman 13
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
• Atom Impurity mengetarkan kisi & menghasilkan tekanan.
• Tekanan dapat menghasilkan penghalang untuk gerak dislokasi.
• Substitusi atom impurity yang lebih kecil
• Substitusi atom impurity yang lebih besar
Atom impurity menghasilkan pergeseran lokal di A dan B yang melawan gerak dislokasi ke kanan.
Strateg Penguatan 2: Solid-solution
Materi #3TIN107 - Material Teknik
25
Atom impurity menghasilkan pergeseran lokal di C dan D yang melawan gerak dislokasi ke kanan.
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
Penguatan Solid-Solution
Materi #3TIN107 - Material Teknik
26
Atom impurity tertarik dislokasi sehingga dapat mengurangi energiregangan secara keseluruhan, yaitu untuk membatalkan sebagianregangan dalam kisi di sekitar dislokasi.
Jika dislokasi ingin bergerak, ia harus melepaskan dirinya dari atomimpurity yang membutuhkan energi.
Atom impurity yang lebih kecildi atas garis dislokasi
Atom impurity yang lebih besar di bawah garis dislokasi
TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan
6623 - Taufiqur Rachman 14
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
nContoh Penguatan Solid-solution
Materi #3TIN107 - Material Teknik
27
Pengaruh Nikel (zat terlarut) pada Copper
(a) Kekuatan tarik,(b) Kekuatan yield, dan
(c) Keuletan (% elongation -pemanjangan).
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
Strategi Penguatan 3: Precipitation
Materi #3
28
TIN107 - Material Teknik
Pengendapan yang keras sulit untuk di geser.
Contoh: Keramik dalam logam (SiC dalam Besi ataualumunium).
Hasilnya:S
1~y
TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan
6623 - Taufiqur Rachman 15
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
nAplikasi Penguatan Precipitation
Materi #3
29
TIN107 - Material Teknik
Struktur sayapBoeing 767
Aluminium diperkuat dengan pembentukan endapan (precipitation) oleh paduan
1.5mm
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
100xA
AACW%
o
do Ao Ad
force
die
blank
force
Forging
Strategi Penguatan 4: Cold Work (%CW)
Materi #3TIN107 - Material Teknik
30
Deformasi suhu ruang. Umumnya operasi pembentukan mengubah luas penampang.
Rolling
Extrusion
tensile force
Ao
Addie
die
Drawing
TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan
6623 - Taufiqur Rachman 16
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
nDislokasi Selama Cold Work
Dislokasi melibatkan satusama lain selama coldwork.
Dislokasi gerak menjadilebih sulit.
Materi #3
31
TIN107 - Material Teknik
Paduan Ti setelah cold working:
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
ch
ma
n
Atau
Hasil Cold Work
Materi #3
32
TIN107 - Material Teknik
Kepadatan dislokasi (ρd) berubah naik menjadi:
Sampel Carefully prepared: ρd ~ 103 mm/mm3
Sampel Heavily deformed: ρd ~ 1010 mm/mm3
• Cara mengukur kepadatan dislokasi:
d N
A
Area, A
N dislocation pits (revealed by etching)
dislocation pit
40mm
TIN107 - Material Teknik #3 - Dislokasi dan Mekanisme Penguatan
6623 - Taufiqur Rachman 17
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d