Download FENOMENA MULUR PDF

TitleFENOMENA MULUR
File Size844.0 KB
Total Pages10
Table of Contents
                            1. Pendahuluan
2. Peta Mekanisme Creep
3. Coarsening Particle
4. Future Superalloys
                        
Document Text Contents
Page 4

3. Coarsening Particle
Bentuk struktur mikro pada dua fasa paduan selalu tidak stabil, oleh karena
itu partikel kecil yang memiliki massa jenis yang besar dapat berubah menjadi
partikel pengasar (coarsening particle / presipitat kedua) yang memiliki massa
jenis yang rendah tetapi berukuran lebih besar. Partikel pengasar atau
presipitat kedua seringkali menimbulkan degradasi sifat material seperti
penurunan kekuatan dan tidak tampaknya effect batas butir. Dengan
meningkatnya temperature maka butir akan semakin tumbuh dan presipitat
kedua juga semakin meningkat. Hal inilah yang perlu diperhatikan pada
desain material yang digunakan temperature tinggi.

Pada material dengan perlakuan presipation hardening akan selalu ada
jarak antar partikel berdasarkan perbedaan waktu pembentukan inti dan
angka pertumbuhannya. Pertumbuhan presipitat kedua dapat di rumuskan:

cXDk γ∞
Dimana D adalah koefisien difusi, γ adalah energi antar permukaan, dan Xc
adalah kemampuan pembentukan padatan pada keadaan setimbang dari
partikel yang sangat besar. D dan Xc meningkat seiring dengan peningkatan
temperature, sehingga laju pertumbuhan presipitat kedua juga meningkat
cepat seiring dengan peningkatan temperature. Pada intinya paduan yang
kekuatannya bergantung pada presipitat harus memiliki nilai γ , Xc, atau D
yang rendah. Berikut tinjauan masing-masing hal tersebut:

a. γ rendah
Diharapkan paduan memiliki perbedaan presipitat dan matrix berkisar
antara 0 – 0.2% saja karena dengan prosentase tersebut laju umur creep
dapat ditingkatkan 50x dengan pengontrolan komposisi yang ketat.
Alasannya adalah bahwa selama deformasi creep, partikel dengan beda
prosentase rendah akan menurunkan γ sehingga menurunkan laju
pertumbuhan presipitat kedua.

b. Xc rendah
Kekuatan yang tinggi pada temperature tinggi dapat diperoleh dari
disperse oksida pada matriks logam. Sebagai contoh W dan Ni dapat di
perkuat dengan pemberian oksida thoria (ThO2). Pada umumnya oksida
sangat bergabung dengan logam dan stabilitas struktur mikro oksida pada
temperature tinggi dapat di tingkatkan dengan rendahnya nilai Xc.

c. D rendah
Jika terdapat difusi atom seperti adanya interstisi atom karbon, maka
pertumbuhan presipitat kedua dapat di batasi, sehingga laju umur creep
dapat ditingkatkan.

Pada intinya logam untuk temperature tinggi memiliki resiko untuk creep dan
korosi. Fenomena creep yang utama adalah difusi creep dan dislokasi creep.
Untuk menghindari terjadinya difusi creep di pilih logam yang laju difusinya

Page 5

rendah (material FCC) misalnya Ni dan Co. Pada prosesnya di lakukan
perlakuan untuk memperbesar ukuran butir dan mengatur besar butir dan jika
dimungkinkan menggunakan single crystal. Sedangkan untuk menghindari
dislokasi creep di gunakan material dengan presipitat yang dapat menghambat
gerakan dislokasi,sehingga dilakukan proses precipitation hardening
(menghasilkan presipitat) atau dispersion hardening (menghasilkan fasa
dispersi). Korosi temperature tinggi dapat dihindari dengan menambahkan chrom
dalam jumlah besar

4. Future Superalloys
Paduan super (superalloys) mulai dikembangkan sejak;
a. Dibutuhkannya lapisan pembatas panas untuk paduan khusus/

penggunaan khusus
b. Kontrol pertumbuhan butir pada proses cor dan tuang untuk pembuatan

sudu turbin
c. Beberapa paduan yang dibutuhkan untuk diproduksi sebagai kristal

tunggal pada proses cor.
d. Perkembangan proses cor volume tinggi untuk pembentukan paduan

super pada roda turbocharger
e. AMS spesifikasi untuk mengontrol elemen-elemen berat.

Pada beberapa penggunaan digunakan keramik, eutectic alloys, dan
refractory alloys. Yang paling banyak digunakan adalah keramik karena
eutectic alloys masih terlalu mahal.

Penggunaan paduan super banyak digunakan untuk turbin pada pesawat
dan helicopter. Beberapa penggunaan turbin lainnya pada auxillary power
unit (APU), mesin peluncur rudal (missile engine), turbosupercharger pada
truk dan industri otomotif.

Turbin untuk industri berat diharapkan memiliki umur yang panjang lebih
dari 100000 jam dengan ketahanan korosi yang tinggi seperti pada daerah
lepas pantai, bersama dengan turbin uap pada langkah gabungan, gas akan
meningkatkan efisiensi thermal pada pusat energi listrik.

Auxillary power unit (APU) banyak digunakan untuk menghasilkan tenaga
listrik dan kompresi udara pada pesawat dan AC. Keduanya memerlukan
umur APU yang panjang dan kemampuan yang tinggi untuk dioperasikan
pada logam temperature rendah.

Mesin peluncur rudal (missile engine) memerlukan criteria yang lebih
kompleks yaitu umur yang panjang dan kemampuan yang tinggi.

Karena banyaknya penggunaan turbin baik pada langkah kerja maupun
lingkungan operasional, jenis turbin gas disesuaikan sesuai dengan
penggunaannya pada komponen paduan super. Pemilihan penggunaan jenis
turbin tergantung juga pada ketahanan creep maksimum, ketahanan
maksimum oksidasi, ketahanan maksimum korosi, umur stabilitas yang lama,
umur langkah kerja maksimum, kekuatan tarik yang tinggi, angka laju retakan
yang rendah, harga komponen yang rendah, ketahanan maksimum terhadap
fatique.

Page 9

proses dapat mengembangkan jenis paduan super dalam berbagi bentuk dan
ukuran.

Sistem Perbandingan Material
Prinsip sistem perbandingan material adalah mencakup paduan

intermetallic, Karbon-Karbon, komposit logam-matrik, logam refractory, dan
keramik.

Paduan Intermetallic
Pada beberapa tahun yang lalu system paduan didasarkan pada paduan

intermetallic Ti3Al15, Sistem TiAl, dan Ni3Al16. Ti3Al dan TiAl secara potensial
dibandingkan dengan paduan super pada suhu 6000C – 8150C dan Ni3Al pada
suhu 11000C. Dari perbandingan itu menunjukkan bahwa material teknik untuk
spectrum yang luas pada turbin gas akan dikembangkan dari system Ti3Al.

Karbon-Karbon
Material komposit dari serat karbon di infiltrasi dengan jenis material

carbon lainnya dan kemudian dikenal dengan karbon-karbon. Bentuk karbon-
karbon yang dilapisi dengan SiC dan infiltrasi serat gelas berhasil digunakan
sebagai bahan pembuatan ujung hidung dan sudu turbin pada pesawat luar
angkasa NASA. Penggunaan karbon-karbon yang dilapisi untuk turbin gas
sangat berguna bagi industri militer.

Logam Refraktori
Logam refractori yang memiliki teknik paduan yang banyak digunakan

adalah molybdenum, tungsten, tantalum, dan columbium. Kemajuan pesat pada
jenis paduan ini adalah pada tahun 1950-1965. selama tahun tersebut teknik
paduan untuk molybdenum, columbium, dan tantalum banyak dikembangkan.
Teknik paduan untuk tantalum dan columbium dapat berupa aplikasi baik solid
maupun liquid untuk penggerak mesin roket.

Penggunaan pertama paduan columbium adalah pada turbin gas untuk
penggunaan mesin militer, yang berhasil menggunakan pelapisan paduan
columbium untuk katup buang pada sayap selama beberapa tahun.

Percobaan penggunaan pelapisan silicide pada sudu turbin dengan bahan
molybdenum berhasil menjalankan turbojet kecil pada mesin percobaan oleh
William International selama 7 jam pada keadaan maksimum temperature
(13430C). Paduan molybdenum juga digunakan untuk aplikasi pada temperature
tinggi seperti pada vacuum furnace.

Paduan tantalum dan tungsten tidak ditemukan penggunaannya pada gas
turbin, hal ini dikarenakan adalanya masalah oksidasi yang berpasangan dengan
besarnya massa jenis dan biaya produksi yang tinggi.

Keramik
Mempertimbangkan perkembangan manufaktur, desain dan percobaan

mengenai komponen turbin gas yang terbuat dari keramik SiC dan Si3N4 telah

Similer Documents