pengaruh perolan: terhadap karakteristik termal aimg

6
ProsidingPertemuan Ilmiah Sains Materi 1996 PENGARUH PEROLAN:TERHADAP KARAKTERISTIK TERMAL AIMg/ Aslina Br Ginting2, Nusin S2, Hasbullah N2, Dian A S2,Amini2, Abstrak PENGARUH PEROLAN TERHADAP KARAKTERISTIK TERMAL AIMg2. Paduan AlMg2 yang digunakan sebagai bahan pernbungkus (cladding) bahan bakar ripe dispersi uranium oksida maupun silisida dengan matrik aluminium, dipelajari karakteristik tennalnya sebelum daD sesudah perlakuan perolan terakhir. Proses perolan diduga dapat merubah karakteristik termaI maupun sifat metalurgik bahan AIMg2. Penelitian dilakukan dengan cara membandingkan sifat tennal AlMg2 segar sebagai bahan baku dengan AIMg2 basil perolan serta korelasinya dengan perubahan mikrostruktur. Sifat termaI yang diamati adalah konduktivitas panas (k), koefisien muai panjang (a) tennasuk perubahan panjang (61..), panas lebur (Illi) daD kapasitas panas (Cp). Parameter temperatur dari 100 hingga 400°C, diamati pada pengukuran dengan tennalkonduktometer daD dilatometer pada kecepatan pemanasan SoC/menit, sedangkan untuk penentuan panas lebur dan kapasitas panas rnasing- masing diukur dengan alar DTA pada temperatur program 300-700°C, SoC/menit daD DSC pada temperatur 30-4S0oC, SaC/meDiI. Ukuran butir diarnati dengan mikrokop optik. Hasil pengarnatan menunjukkan bahwa pada urnunrnya nilai karakteristik tennal bahan AIMg2-segar maupun AlMg2- rol bertambah besar dengan adanya kenaikan temperatur. Nilai karakteristik tennal bahan AIMg2 rollebih besar dibanding AlMg2 segar kecuali nilai konduktivitas panas yang menunjukan penurunan sebagai pengaruh dari perolan. Ukuran butir AIMg2 sebelum daD sesudah perolan menunjang mekanisme fisik perubahan karakteristik termal. ABSTRACf EFFECFTS OF ROLLING TREATMENT ONTO AIMg2 THERMAL CHARACfERISTICS, AlMg2 alloys which was used for cladding materials of the oxide and silicide fuel elementdispersion types in the aluminum matrix were thermally characterized before and thereafter the finished rolling treatment.It was assumed that thermal characteristics even metallurgical properties of materialwould be influenced by the rolling treatment. The research was conducted by comparison of thermal propertiesbetween unrolling with rolling materials included the possibly changes of correlating microstructures. The thermal properties studiedwere thermalconductivity (k), thermalexpansion coefficient(a) includedthe expansion changes (AL), the enthalpychanges (~) and the heatspecificcapacity (Cp.). The temperature parameter from 100to 400°C was studied in the measurement using thermal-conductometer and dilatometer on the constant heating rateof 5°C/min, whereas the enthalpy change and the heat specific capacitywere measured respectively by DTA at the programming temperature from 300 to 700°C, rate of 5°C/min. and DSC at temperature from 30 to 450°C, rate of 5°C/min. The grain size was determined by the optical microscope. The resultsrevealed that generally the thermalcharacteristics valuesof unrolling and rolling AlMg2 materials was increased by the increasing of temperatures. Those of rolling materials weregreater than those of unrolling materials exceptthe thermal conductivity value which showedthe decreasing due to rolling process course. The physical mechanism of thermal characteristics changes phenomena wassupported by thegrain sizes results of both unrolling androlling materials. PENDAHULUAN Latar Belakang Paduan AIMgz digunakan sebagai bahan kelongsong atau pem bungkus bahan bakar dispersi U3Og-AI atau U3Siz-AI. Pemilihan bahan AlMgz ini berdasarkan sifat-sifat yang dimilikinya antara lain [I] : -.Konduktivitas panas yang tinggi -.Tahan terhadap korosi air pendingin, udara dan uap air. -.Pengaruh iradiasi terhadap paduan AIMgz yang relatif sedikit -.Penampang lintang penyerap netron termal yang relatif rendah -.Fabrikasi dan perolehannya mudah. Sebelum bahan AIMgz digunakan sebagai kelongsong atau sebagaipembungkusbahan bakar dispersi U3Og-AI atau U3Siz-AI, pada proses produksi elemen bakar reaktor fiset, pelat AIMgz terlebih dahulu dikenakan proses perolan bertahap yang diikuti dengan proses anealing. Tujuan perolan adalah untuk mereduksi tebal pelat AIMgz dan memperoleh pelat elemen bakar dengan sifat-sifat metalurgik daD fisik sesuai dengan spesifikasi yang dipersyaratkan. Akibat proses perolan diduga akan merubah sifat metalurgik, sifat mekanik dan sifat fisik dari bahan AIMg2 terse but. Untuk memperoleh unjuk kerja elemen bakar yang baik maka perlu dipelajari perubahan sifat mekanik, sifat fisik dan sifat metalurgik dari bahan tersebut selama proses fabrikasinya. Mengingat pentingnya sifat-sifat tersebut maka penelitian dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh perolan terhadap karakteristik termal bahan AIMg2 serta keterkaitannya dengan perubahan ukuran butir. Dalam penelitian ini karakteristik termal AIMg2 dibatasi pacta pengamatan sifat fisik yang mencakup : -.Konduktivitas panas(k = W/mOC) -.Koef muai panjang (a= °C.I) termasuk pertambahan panjang (AL= 1.1In) -.Entalphy atau panas lebur (AM = J/gr) dan titik lebur ~C) -Kapasitas panas (Cp = J/grOC). 1 Dipresentasikan pada Seminar Ilmiah PPSM 1996 2 Pusat Elemen Bakar Nuklir -PEBN 184

Upload: others

Post on 30-Nov-2021

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1996

PENGARUH PEROLAN: TERHADAP KARAKTERISTIK TERMAL AIMg/

Aslina Br Ginting2, Nusin S2, Hasbullah N2, Dian A S2, Amini2,

AbstrakPENGARUH PEROLAN TERHADAP KARAKTERISTIK TERMAL AIMg2. Paduan AlMg2 yang digunakan

sebagai bahan pernbungkus (cladding) bahan bakar ripe dispersi uranium oksida maupun silisida dengan matrik aluminium,dipelajari karakteristik tennalnya sebelum daD sesudah perlakuan perolan terakhir. Proses perolan diduga dapat merubahkarakteristik termaI maupun sifat metalurgik bahan AIMg2. Penelitian dilakukan dengan cara membandingkan sifat tennalAlMg2 segar sebagai bahan baku dengan AIMg2 basil perolan serta korelasinya dengan perubahan mikrostruktur. Sifat termaIyang diamati adalah konduktivitas panas (k), koefisien muai panjang (a) tennasuk perubahan panjang (61..), panas lebur (Illi)daD kapasitas panas (Cp). Parameter temperatur dari 100 hingga 400°C, diamati pada pengukuran dengan tennalkonduktometerdaD dilatometer pada kecepatan pemanasan SoC/menit, sedangkan untuk penentuan panas lebur dan kapasitas panas rnasing-masing diukur dengan alar DTA pada temperatur program 300-700°C, SoC/menit daD DSC pada temperatur 30-4S0oC,SaC/meDiI. Ukuran butir diarnati dengan mikrokop optik. Hasil pengarnatan menunjukkan bahwa pada urnunrnya nilaikarakteristik tennal bahan AIMg2-segar maupun AlMg2- rol bertambah besar dengan adanya kenaikan temperatur. Nilaikarakteristik tennal bahan AIMg2 rollebih besar dibanding AlMg2 segar kecuali nilai konduktivitas panas yang menunjukanpenurunan sebagai pengaruh dari perolan. Ukuran butir AIMg2 sebelum daD sesudah perolan menunjang mekanisme fisikperubahan karakteristik termal.

ABSTRACf

EFFECFTS OF ROLLING TREATMENT ONTO AIMg2 THERMAL CHARACfERISTICS, AlMg2 alloyswhich was used for cladding materials of the oxide and silicide fuel element dispersion types in the aluminum matrix werethermally characterized before and thereafter the finished rolling treatment. It was assumed that thermal characteristics evenmetallurgical properties of material would be influenced by the rolling treatment. The research was conducted by comparison ofthermal properties between unrolling with rolling materials included the possibly changes of correlating microstructures. Thethermal properties studied were thermal conductivity (k), thermal expansion coefficient(a) included the expansion changes(AL), the enthalpy changes (~) and the heat specific capacity (Cp.). The temperature parameter from 100 to 400°C was studiedin the measurement using thermal-conductometer and dilatometer on the constant heating rate of 5°C/min, whereas the enthalpychange and the heat specific capacity were measured respectively by DTA at the programming temperature from 300 to 700°C,rate of 5°C/min. and DSC at temperature from 30 to 450°C, rate of 5°C/min. The grain size was determined by the opticalmicroscope. The results revealed that generally the thermal characteristics values of unrolling and rolling AlMg2 materials wasincreased by the increasing of temperatures. Those of rolling materials were greater than those of unrolling materials except thethermal conductivity value which showed the decreasing due to rolling process course. The physical mechanism of thermalcharacteristics changes phenomena was supported by the grain sizes results of both unrolling and rolling materials.

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Paduan AIMgz digunakan sebagai bahankelongsong atau pem bungkus bahan bakardispersi U3Og-AI atau U3Siz-AI. Pemilihanbahan AlMgz ini berdasarkan sifat-sifat yangdimilikinya antara lain [I] :

-.Konduktivitas panas yang tinggi-.Tahan terhadap korosi air pendingin, udara

dan uap air.-.Pengaruh iradiasi terhadap paduan AIMgz

yang relatif sedikit-.Penampang lintang penyerap netron termal

yang relatif rendah-.Fabrikasi dan perolehannya mudah.

Sebelum bahan AIMgz digunakan sebagaikelongsong atau sebagai pembungkus bahanbakar dispersi U3Og-AI atau U3Siz-AI, padaproses produksi elemen bakar reaktor fiset,pelat AIMgz terlebih dahulu dikenakan prosesperolan bertahap yang diikuti dengan prosesanealing. Tujuan perolan adalah untukmereduksi tebal pelat AIMgz dan memperolehpelat elemen bakar dengan sifat-sifat

metalurgik daD fisik sesuai dengan spesifikasiyang dipersyaratkan. Akibat proses perolandiduga akan merubah sifat metalurgik, sifatmekanik dan sifat fisik dari bahan AIMg2terse but.

Untuk memperoleh unjuk kerja elemenbakar yang baik maka perlu dipelajariperubahan sifat mekanik, sifat fisik dan sifatmetalurgik dari bahan tersebut selama proses

fabrikasinya.Mengingat pentingnya sifat-sifat

tersebut maka penelitian dilakukan dengantujuan untuk mengetahui sejauh mana pengaruhperolan terhadap karakteristik termal bahanAIMg2 serta keterkaitannya dengan perubahanukuran butir. Dalam penelitian ini karakteristiktermal AIMg2 dibatasi pacta pengamatan sifatfisik yang mencakup :

-.Konduktivitas panas(k = W/mOC)

-.Koef muai panjang (a= °C.I) termasuk

pertambahan panjang (AL= 1.1In)-.Entalphy atau panas lebur(AM = J/gr) dan titik lebur ~C)

-Kapasitas panas (Cp = J/grOC).

1 Dipresentasikan pada Seminar Ilmiah PPSM 19962 Pusat Elemen Bakar Nuklir -PEBN

184

TEORI

Perolan dingin daD panasProses perolan dapat dibedakan atas 2

bagian yaitu perolan dingin dan perolanpanas.Perbedaan perolan ini se illata-illatahanya pada temperatur [2]. Perolan dinginpengerjaannya dilakukan dibawah temperaturrekristali sasi atau biasanya dilakukan padatemperatur kamar. Proses perolan dinginmenyebabkan bahan AIMg2 mengalarniperubahan bentuk baik secara mikrostruktur maupun makro struktur. Secara makrobahan bertambah panjang sesuai arab perolandan secara mikro butir-butir mengalamipemanjangan daD pemipihan. Dalam prosesperolan dingin disamping menipiskan pelatjuga akan memberikan pengerasan akibatregangan karena terjadinya peningkatankerapatan dislokasi bahan AIMg2. Perolanpanas adalah pengerjaan yang dilakukan padatemperatur tinggi diatas temperaturrekristalisasi, karena tegangan alir bahanmenjadi lebih rendah sehingga membutuhkanbeban rol yang relatif kecil tetapi deformasiyang dihasilkan relatif besar [ 3] .Perolan panaspada proses pabrikasi pelat elemen bakarmempunyai dua keuntungan. Pertarna adalahdidapatkan kemudahan pada prosespengurangan tebal, dan kedua adalahdidapatkan sifat-sifat metalurgikl mekaniklfisik yang terkontrol sesuai dengan kondisiyang dikendaki. Selain kedua hal tersebut,perolan panas dapat pula mendistribusikankadar unsur pemadu yang sebelumnya tidakhomogen akibat segregasi dsb. Pelat elemenbakar reaktor riset diproduksi melalui prosesperolan panas daD dilanjutkan perolan dingin.

kedudukan atom-atom dati tempat semula.Perolan yang disertai dengan anealing pada4500 C akan menimbulkan pengintian clanpertumbuhan butir-butir baru [ 4] Tumbuhnyabutir baru ini akanmemperbanyak batas butirclan menaikkan energi dalam bahan tersebut.Ditinjau daTi ketidak-teraturan kisi kristalakibat perolan, maka gerakan elektron-elektrondalam struktur tersebut akan terhambatsehingga laju hantar panas juga akan menurun.Sifat termal yang diamati antara lain adalahkonduktivitas panas (k), panas lebur (AH),kapasitas panas (Cp), koefisien muai panjang(a) termasuk pertambahan panjang (AI..) yangmasing-masing ditentukan denganmenggunakan alat Termalkonduktometer,DTA, DSC clan Dilatometer.

PERCOBAAN

Bahan yang digunakan adalah1. Logarn Standard Sn,Pb, Zn , Al , Ag, Au,

Ni , Pd dan Saphir2. .AtMg2 Segar dan AtMg2 Rot3. Larutan Etsa4. Gas Argon UHP 99,99 %

Peralatan yang digunakan1. TG -DTA' 92 Merk SETARAM2. DSC '92 Merk SETARAM3. Dilatometer Type 801 Merk

Bahr Geretebau GmbH.4. Thermalkonduktometer

Merk HOLOMETRIC.

5. Mikroskop Optik Merk ORTHOMET

Tata Kerja.

Penentuan karakteristik termalbahan AIMgz segar daD AIMgz rol yangdiamati adalah konduktivitas panas (k)

denganTermalkonduktometer, perubahanpanjang (L1 L) daD koefisien muai panjang (a)dengan Dilatometer, panas lebur (dB) denganDifferential Thermal Analysis (DTA) serta

kapasitas panas (Cp) dengan DifferentialScanning Calorimetric (DSC). Pada penentuankonduktivitas panas, bahan AIMgz segarmaupun AIMgz yang di rol dipotong denganukuran 25xlO mm, kemudian dipanaskandidalam tungku Termalkonduktometer padatemperatur program 100°C hingga 400°Cdengan kecepatan pemanasan 5°C/menit. Padapenentuan panas lebur daD kapasitas panas,sampel dipotong dengan ukuran 3x2 mm atausebanding dengan 50 mg , kemudiandimasukkan ke dalam masing-masing cawanDT A daD DSC, lalu dipanaskan didalam pacta

Analisa TermalSifat terrnal ALMg2 sebagai

komponen elemen bakar merupakan salah satu

persyaratan awal yang harus dipertimbangkan

dalam mendesain elemen bakar untuk

menunjang keselamatan operasi reaktor

terutama dalam hal perhitungan perpindahan

panas didalam teras rektor. Prinsip dasar

analisa terrnal adalah pengamatan pengaruh

panas terhadap perubahan ~ifat fisik dari bahan

AIMg2 yang diukur sebagai fungsi temperatur

atau fungsi waktu [ 3 ] .Perubahan sifat

metalurgik yang disebabkan perolan juga akan

mempengaruhi sifat fisik AIMg2. Secara mikro

proses perolan yang dikenakan pada bahanAIMg2 akan menyebabkan deforrnasi dengan

energi dalam tertentu. Perolan akan merubah

struktur mikro atau ukuran butir yang

mengalarni pemipihan serta memanjang ke

arab rol yang disebabkan oleh pergeseran

185

temperatur program 300 C -4500 C dengankecepatan pemanasan 50 C/menit. Sampeldengan ukuran 50 tungku DT A padatemperatur program 30°C -700 °C dengankecepatan pemanasan 5°C/menit dan tungkuDSC x 10 mm digunakan untuk penentuankoefisien muai panjang sekaligus pertambahanpanjang, yang dipanaskan dalam tungkuDilatometer pada temperatur program 300 C-4000 C dengan kecepatan pemanasan5°C/menit. Sedangkan penentuan ukuran butirdilakukan dengan sampel berukuran lOx 10mm, kemudian dipreparasi daD diarnati ukuranbutirnya dengan Mikroskop optik. Hasilpengukuran karakteristik termal dan ukuranbutir bahan AIMgz segar akan dibandingkandengan bahan AIMgz rol. Perolan AlMgz sesuaidengan standard spesifikasi fabrikasinya yaitudaTi ketebalan bahan 8,3 mm secar& bertahapdirol hingga mencapai ketebalan lebih kurang1,3mm.

menyebabkan penurunan konduktivitas bahan.Bahan AIMg2 rol mempunyai konduktivitaspanas yang lebih kecil dari pada AlMg2 segar.Hal ini disebabkan pada proses perolan panasdengan derajat deformasi tertentu akan terjadirekristalisasi spontan yang meliputi pengintiandaD pertumbuhan butir barn. Banyaknya intibarn yang terbentuk daD pertumbuhan butiryang terkontrrol pada temperatur daD waktupemanasan tertentu, akan didapatkan ukuranbutir yang lebih halus. Butir yang halusmempunyai luas batas butir yang lebih besardari pada butiran yang kasar. Akibatnya,dengan batas butir yang banyak atau denganketidakteraturan orientasi kisi kristal yangtinggi, maka terjadilah penghambatan aliranpanas daD penurunan konduktivitas panas (k).Hal ini sesuai dengan basil mikrostruktur(Gambar-6) daD dugaan semula berdasarkanteori yang dikemukakan oleh Van Vlack. [5]

2. Penentuan Panas LeburHASn. DAN PEMBAHASAN

Panas lebur (A H = J/gr) bahanAlMg2 ditukur dengan DTA.Prinsip pengukuran DT A adalah dengan

penentuan perubahan energi (AH)berdasarkanperbedaan suhu sarnpel (T .)dengan suhu pembanding (T ref) daTi suatubahan yang diukur sebagai fungsi temperaturatau fungsi waktu. Jika suhu sarnpel lebihbesar daTi suhu pembanding (T. > Tref) makareaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermik.Jika suhu sarnpel lebih kecil daTi suhupembanding ( T. < Tref) maka yang terjadiadalah reaksi endotermik .

Hasil pengukuran dengan DT A untukbahan AIMg2 segar dan AlMg2 rol ditarnpilkanpada Garnbar-2. Pada suhu 6510 C daD 6280 Cdiperoleh satu puncak endotermik yangmenunjukkan jumlah panas peleburan bahanAIMg2 segar (bahan baku) daD AIMg2 rol.Besarnya panas lebur bahan AIMg2 segaradalah 272,12 J/gr °c, sedangkan panas leburAIMg2 yang di rol secara bertahap mulai daTitahap ke-l hingga ke-4 dengan masing-masingderajat deformasi 15,6%, 20,0%, 38,5% dan77,5% ditunjukkan pada label di Garnbar-2.Panas lebur AIMg2 rol lebih besar dibandingpanas lebur AIMg2 segar. Hal ini sesuaidengan praduga awal bahwa kedudukan dansusunan atom-atom lebih stabil dibanding padaAIMg2 rol. Ketidakstabilan susunan atom padabahan AIMg2 rol disebabkan adanyapembentukan kembali butirlkisi-kisi kristalyang tidak sempurna sehingga terjadi cacatkristal yang mengakibatkan energidalarn/tegangan sisa yang tinggi. Tingginyaenergi dalam tersebut juga dipengaruhi oleh

1. Penentuan Konduktivitas PanasKonduktivitas panas (k = W/m.K)

adalah kemampuan suatu bahan untukmenghantarkan panas daTi kandungan panasyang lebih tinggi ke kandungan panas yanglebih rendah dalam luasan suatu bahan yangdisebabkan oleh perubahan susunan atom danpengaturan kembali susunan atom yang terjadikarena perubahan suhu [5]. Konduktivitaspanas dipengaruhi oleh temperatur, luas, tebal ,komposisi dan densitas daTi suatu bahan.

dQ = -k A dT/dx

-Qdxk = A dT

dimanadQ = Jumlah PanasA = Luas penampang

dT/dx = Temperatur gradienk = Konduktivitas panas

Dari Gambar -1 yaitu pengukurandengan Terrnalkonduktometer diperoleh bahwakonduktivitas panas pada bahan AIMg2 segarmaupun yang di rol pula akan makin tinggisebanding dengan pertambahan temperatur. Halini disebabkan pergerakan getaran' atom -atommeningkat sehingga mobilitas elektron semakin

cepat, yang menyebabkan perpindahan panaspada bahan tersebut semakin cepat dankonduktivitas panas juga menjadi naik.Ketidak-teraturan susunan atom akanmengurangi mobilitas atom-atom yang

186

Dari Gambar-3 daD 4 dapat diketahuibahwa pada proses pemanasan bahan AIMgzsegar mempunyai nilai koefisien muai panjang(cx) dan pertambahan panjang (AL) yangberimpit dengan nilai cx dan AL pada prosespendinginan. Hal ini ditunjukkan bahwa

perlakuan panas pada AIMgz segar sampaidengan suhu 4000 C yang dilanjutkan dengan

proses pendinginan merupakan prosesreversibel atau tidak merubah sifat termalbahan tersebut, dan diperkirakan pada kondisitersebut telah terjadi proses pemulihan(recovery) mikrostruktur. Namun pada bahanAl Mgz yang dirol, nilai cx daD AL pada prosespemanasan cenderung lebih tingi daripadaproses pemanasan AIMgz segar. Demikian pulaterdapat kenaikan nilai cx daD AL pada prosespendinginan AIMgz yang di rol setelahmengalarni pemanasan hingga 4000 C. Hal inidisebabkan karena pada bahan AIMgz tersebuttelah dikenakan proses perolan yangmenyebabkan deformasi plastis dari bahantersebut [4] .

pengontrolan pertumbuhan butir baru selamarekristalisasi pada proses pero1an, dimanafaktor deformasi memegang peranan penting.Pada kondisi perolan AlMgz akhir (tahap ke-4)besarnya energi dalam menurun dibandingkandengan pada perolan sebelumnya. Hal tersebutmenunjukkan peran pengontrolan proses prolanyang dalam kondisi tersebut diperkirakanadanya penurunan ketidak-teraturan susunankisi kristal dari tahap sebelumnya.

--Penentuan Koefisien MuaiPanjang daD Pertambahan

PanjangDilatometer digunakan untuk

menentukan perubahan dimensi, baikperubahan panjang (IlL) maupun koefisienmuai panjang (a) daTi suatu bahan padat yang

mengalami perlakuan panas.Besaran pertambahan panjang daD

koefisien muai panjang dapat dinyatakandengan :

3.

4. Penentuan Kapasitas Panas

Gambar-S menunjukkan pengaruhkenaikan temperatur terhadap nilai kapasitaspanas jenis (Cp) daTi AIMg2 segar dan AIMg2rol. Nilai Cp bertambah besar dengan naiknyatemperatur hingga temperatur rekristalisasi,yang dilanjutkan dengan penurunan Cp sebagaiakibat daTi proses pembentukkan inti daDpetumbuhan butir baru daD selanjutnya nilai Cpdiperkirakan naik secara linier setelahrekristalisasi tercapai sempurna. Ditinjau daTisegi mekanisme fisik, kenaikan temperaturmenyebabkan perubahan energi semakin besarsehingga kemampuan bahan AIMg2 untukmenyerap panas juga lebih besar, ini sesuaidengan hubungan perubahan energi dalamdengan kapasitas pan [S ] .yaitu: AH = m Cp

L\T.Nilai kapasitas panas jenis AIMg2 rol lebihbesar daripada nilai kapasitas panas bahanAIMg2 segar. Hal ini disebabkan karena bahanAIMg2 segar mempunyai energi lebih stabildibanding AIMg2 rol. Bahan AIMg2 yangmengalarni perolan dengan deformasi tertentuakan menyebabkan perubahan bentuk daDukuran butir dengan energi dalam tertentu.Dengan kala lain adanya deformasi danperubahan bentuk butir pada bahan AIMg2 rolakan menyebabkan ketidak-teraturan susunanatom yang menghambat aliran panas dalambahan sehingga dibutuhkan energi yang lebih

besar untuk. melakukan penyerapan panas (L\H)sehingga kapasitas panas bahan tersebut juga

bertambah besar.

dimana :(X = koef muai panjang

Lt = Panjang pada temperatur tLo = Panjang mula-mula.1.T = Perubahan temperatur

Pada Gambar-3 yaitu basilpengukuran dengan Dilatometer dapatdiperoleh pertambahan panjang dan koefisienmuai panjang bahan AIMgz segar dan AlMgzrol bertambah besar dengan naiknyatemperatur. Hal ini disebabkan bahan yang

dipanasi cenderung mengalami pemuaian (M..)yang disebabkan oleh pertambahan jarak rata -

rata antar atom [5].Pertambahan panjang dan koefisien

muai panjang bahan AIMgz rol mengalamikenaikan dibanding dengan AIMgz segar. Halmenunjukkan bahwa bahan AIMgz rolmempunyai energi dalam tinggi yangmenyebabkan proses rekristalisasi lebih cepatdaD pertumbuhan butir lebih cepat sehinggaenergi yang diperlukan pada prosespemuaianpun lebih kecil daD mengakibatkanpertambahan panjang (M..) juga lebih besar.

187

.) 'C

Garnbar 3. Hubungan temperatur dengankoefisien muai panjang (a) padaAIMg2 sebelum daD sesudah dilakukan

perolan

~,-....

l.r.l.hlp" 11.1..I.hlJo.. 1 10'

I _.

I..

5. Penentuan Ukuran Butir.

Perubahan karakteristik akibat perolandidukung oleh data ukuran butir bahan AIMgzsegar daD AIMgz rol yang diamati denganmikroskop optik. Garnbar 6.a. daD 6.b.menunjukkan morfologi ukuran butir dariAlMgz segar daD AIMgz yang di rol. PadaAIMgz yang di rol (6.b.) tampak ukuran butiryang lebih kecil daTi pada ukuran butir AIMgzsegar (6.a). Hal tersebut diakibatkan daTirekristalisasi spontan yang terjadi padatemperatur relatif kecil di alas temperaturrekristalisasi daD dalam waktu pemanasan yangrelatif singkat, yang juga melalui

pengkondisian perolan yang terkontrol,sehingga pada kondisi tersebut terbentukukuran butir yang lebih kecil. Pada kondisimikrostruktur dengan ukuran yang kecil,didapatkan energi dalarn yang tinggi, juga sifat

mekaniknya pun tinggi.Oleh karena adanya energi dalarn yang

tinggi, maka sifat termal (panas lebur,pertambahan panjang, koefisien muai panjangdaD kapasitas panas), juga akan bertambah.,tergantung dari kondisi proses perolan untukmendapatkan karakteristik basil akhir bahanyang dikehendaki

.C°/.aJ._"+ -"

§1~',' "~-"LI' t'

" ",...

..1 I " ..'" ,. ZS8 .M .I~ -)'C, M

Gambar 4. Hubungan temperatur denganpertambahan panjang (DL) padaAlMg2 sebelum dan sesudah dilakukanperolan

Cp.

aIM

I

I'~,..

1.1

I..I I'

I.,;;;=I~ 1= ."

..' '10 ON -'_oW, lOcI

Gambar I. Hubungan temperaturkonduktivitas panas AIMg2

;--:-:--.'-".'. ~--: ~Ii".-~I'

I ,.~ ...rI". ",.., ..,...f::: ::'I' ...,.

..,..I .A M.

:r~I.1,... ~ ~ -~ -~ ~ ~ ~ '~"

..~,_I'CI

Gambar 2. Termogram AlMg2 sebelum dansesudah di rol

dengan

t.1

t....'

I ..,,",, AIII.I ..10.1

,..t 01 ...01 ,. 'M ...t"

7_1- ~CIGambar 5. Hubungan temperatur dengan

kapasitas panas AIMg2

.'

.~

ba

Mikrografi AlMg2 segar dan yangdirol perbesaran SOX

a). AIMg2 segarb). AIMg2 rol

Gambar 6.

188

KESIMPULAN

Dari analisis termal diperoleh bahwaperlakuan perolan jelas merubahnilaikarakteristik termal bahan AIMg2. Nilaikarakteristik termal yang berubah mencakupkonduktivitas panas (k), panas lebur (IlH),pertarnbahan panjang (IlL), koefisien muaipanjang (a) dan kapasitas panas (Cp). Secaraumum nilai karakteristik termal bahan AIMg2segar dan AIMg2 rol bertambah besar dengannaiknya temperatur. Bahan AIMg2 yang

mengalami perolan (AIMg2 rol) mempunyainilai karakteristik termal lebih tinggidibandingkan dengan AIMg2-segar, kecualinilai konduktivitas panas yang mengalamipenurunan berkaitan dengan ketidak-teraturansusunan kristal dan kecilnya ukuran butir yangterbentuk.

Aslina Br Ginting :Reduksi pada proses perolan (tahap IV) yaituLo : 6,1 mm menjadi Lt = 2,9 -3 rom.

1..0 -Lt% reduksi = -x 100 %

1..0

61-3.x 100 % = 50.82 %=

6,1% reduksi divariasikan tetapi yang diamatihanya pada tahap akhir karena preparasisampel untuk uji termal sangat sulit(thermalkonduktometer & dilatometer).Nasanuddin Salam:Dalam literatur perpindahan panas, tidakdiperlihatkan adanya pengaruh prosespengerjaan terhadap penurunan konduktititas.Apakah prosentasi perubahan konduktititascukup besar terhadap proses pengerjaan ?Aslina Dr Ginting :Konduktivitas panas suatu bahan akan berubahdengan adanya proses perolan yang diikutiproses anealing (4250C, 1 jam). Tujuan darianealing ini sebenarnya untuk menghilangkantegangan sisa, tapi tidak akan dapat hilang100% jika waktu anealing hanya 1 jam.Anealing dengan waktu 1 jam dan T = 4250 Cbahan AIMgz sudah terjadi pertumbuhan butiryang menjadi butir-butir yang lebih kecil/halusdibanding butir AIMgz segar yang mempunyaibutir bulat equiaksial. Tetapi jika waktuanaling lebih lama lagi maka butir kecil/halustersebut akan tumbuh menjadi butir yang besarbulat equiaksial (sama seperti AIMgz segar),sehingga tidak akan merubah konduktivitaspanas.

DAFTAR PUSTAKA

1. JOHN, E. HATCH, Aluminium Propertiesand Physical Metallurgi, American Societyfor Metalls. Metals Park, Ohio 1983.

2. M.HUSNA Al HASA, "Urania" BuletinDaur Bahan Bakar Nuklir, PEBN, No.Iffhn.-1/1995,20-21.

3. WILEY HEYDEN, Thermal AnaIysis,AnInternational Forum for ThermalStudies.Akademiai Kiado, Budapest 1987.

4. M. S. SUW ARNO DR., IR., TeknikPembentukan Logam, ITB, 1985.

5. VAN VLACK Prof., Ilmu daD TeknologiBahan, Diterjemahan oleh Ir. SriatiDjaprie ,M.E. Penerbit Erlangga -Jakarta,1983.

DISKUSI

Wagiyo H. :Apakah reduksi pada proses pengerolandivariasikan ?Kalau ya, berapa persen reduksinya ?

189