tgs material

Upload: tiara-etc

Post on 18-Jul-2015

494 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

LAPORAN MATERIAL

Fisika Material MM/GG Semester Ganji Untuk memenuhi tugas mata kuliah Fisika Material yang dibina Oleh Bpk. Markus Diantoro

Oleh : TIARA INTAN C 409322419810

JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MALANG DESEMBER 2011

RUMUSAN MASALAH

1. Berdasarkan diagram fase biner, tentukan komposisi awal dan komposisi akhir dari senyawa yang disentering! tentukan suhu sinteringnya!gambar diagram! 2. jelakan reaksi kongruen, reaksi inkongruen, reaksi eutektik, reaksi peritektik! jelaskan dilengkapi dg gambar. 3. jelaskan kemungkinan dan jenis cacat pada zat padat. jelaskan dg gambar. dan berikan akibat dari adanya cacat tersebut. 4. jelaskan karakteristik struktur dan sifat logam,(berikan contoh minimum 5 buah) 5. jelaskan karakteristik struktur dan sifat keramik(berikan contoh minimum 5buah) 6. sebutkan beberapa teknik pemrosesan logam dan berikan contoh manfaatnya 7. sebutkan beberapa teknik pemrosesan keramikdan berikan contoh manfaatnya.

DIAGRAM FASE BINER Diagram fase dengan lebih dari dua dimensi dapat dibuat yang menunjukkan efek lebih dari dua variabel pada fase suatu zat. Diagram fasa dapat menggunakan variabel lain disamping atau sebagai pengganti dari suhu, tekanan dan komposisi, misalnya kekuatan listrik yang diterapkan atau medan magnet dan mereka juga dapat melibatkan bahan bahan yangmengambil lebih dari sekadar tiga negara dari materi. Satu jenis plot diagram fase temperatur terhadap konsentrasi relatif dari dua zat dalam biner campuran yang disebut diagram fase biner, seperti gambar di bawah ini :

Gambar diagram fase untuk suatu sistem biner menampilkan titik eutektik

Gambar 3.1 Diagram fasa biner Pb-Sn.

Gambar 3.1 memperlihatkan diagram fasa dari sistem Pb -Sn. Tampak fasa yang ada untuk semua paduan Pb-Sn pada rentang suhu 0 hingga 350 C. Jadi, pada 100 C, paduan terdiri dari 60% Pb (40% Sn) terdiri dari dua fasa, yang disebut dan ; pada 200 C terdapat dan pada 300C hanya terdapat cairan. Sama halnya dengan paduan 20% Pb (80% Sn) yang juga terdiri dari campuran dan pada 100 C; tetapi pada 200 C terdiri dari cairan ditambah . Diagram fasa merupakan suatu kumpulan kurva limit kelarutan. Tiga pasangan kurva seperti ini menghasilkan diagram Pb-Sn pada gambar 3.1 sebagai berikut: 1. Limit kelarutan timah berbentuk fasa fcc yang disebut , dan limit kelarutan timbalberbentuk fasa bct disebut . Kurva ini berlaku untuk suhu tanpa cairan. 2. Limit kelarutan Sn dalam logam cair (61,9% Sn pada 183 C hingga 100% Sn pada 232 C). Limit kelarutan timbal dalam logam cair (38,1% Pb pada 183 C hingga 100% Pb pada 327 C) 3.Limit kelarutan timah dalam dan dari timbal dalam , ketika ada cairan. Kurva pertama turun dari 19,2% Sn pada 183 C menjadi 0 pada titik cair timah (232 C) Gambar 3.1 bukan han ya suatu diagram fasa; melainkan juga merupakan s u a t u d i a g r a m kesetimbangan. Untuk mendapatkan datanya maka segala kemungkinan reaksi antara fasa-fasa dalam sistem dua komponen ini harus tuntas.

REAKSI INVARIAN

Reaksi Kongruen Reaksi kongruen adalah reaksi yang terjadi dalam sebuah fase tanpa terjadi perubahan komposisi. Atau lebih lengkapnya reaksi kongruen adalah suatu fase intermediet terdapat mulai dari temperatur ruang hingga likuidus, dan mencair atau membeku tanpa perubahan komposisi. Titik cair paduan eutektik tidak kongruen, Fase dengan pencairan kongruen dijadikan sarana untuk membagi diagram fasa yang komplek (biner atau terner) menjadi bagian yang lebih mudah dimengerti. Sebagai contoh suatu ordinat melalui verteks fasa intermediet menghasilkan dua subsistem eutektik sederhana. Dengan cara serupa, eutektik dapat dapat ditarik melalui minimum atau maksimumlikuidus larutan padat

Reaksi Inkongruen Reaksi Inkongruen adalah reaksi dimana dalam sebuah reaksi fase dan terjadi perubahan komposisi di dalamnya. Reaksi kongruen dan reaksi inkongruen dapat di gambarkan dalam gambar berikut.

Reaksi Eutektik Reaksi eutektik yaitu reaksi dimana terjadi perubahan fase padat menjadi dua fase padat lainnya pada proses pendinginana atau sebaliknya. Lebih lengkapnya akan di jelaskan dengan sketsa sebagai berikut

didinginkan L S + S Dipanaskan

Berikut adalah diagram fase yang mengandung reaksi atau fase eutektik

Reaksi Peritektik Reaksi peritektik adalah pada proses pemanasan, satu fase padat berubah menjadi satu fase padat dan satu fase cair. Sama halnya dengan reaksi eutektik, reaksi invarian ini mencangkup tiga fase dengan komposisi tetap. Reaksi ini pun berlangsung pada suhu yang spesifik. Bentuk generik reaksi peritektik adalah sebagai berikut : pendinginan S + L Pemanasan Agar lebih mudah untuk memeplajari peritektik akan di tambahkan pada gambar berikut: S

Jenis Cacat Pada Zat Padat

Di alam ini tidak terdapat Kristal yang sempurna dengan susunan atom yang teratur. Selalu terdapat cacat dalam suatu Kristal, dan yang paling sering dijumpai adalah cacat titik. Hal ini terutama ketika temperature Kristal cukup tinggi dimana atom-atom bergetar dengan frekuensi tertentu dan secara acak dapat meninggalkan kisi, lokasi kisi yang ditinggalkan disebut vacancy atau kekosongan. Cacat dapat terjadi karena adanya solidifikasi (pendinginan) ataupun akibat dari luar. Cacat tersebut dapat berupa : A. Cacat Titik (Point Defect)

Gambar disamping menunjukan skema representasi macammacam cacat titik dalam Kristal (1) kekosongan, (2) selfinterstitial, (3) Interstitial impurity, (4) (5) subtitutional impurities. Tanda panah menunjukan tekanan local yang dihasilkan oleh cacat titik.

1.

Cacat kekosongan (Vacancy) yang terjadi karena tidak terisinya suatu posisi atom pada

lattice atau kekosongan sisi kisi, yaitu sisi yang seharusnya ditempati atom, kehilangan atomnya. Vakansi terbentuk selama proses pembekuan, dan juga karena getaran atom yang mengakibatkan perpindahan atom dari sisi kisi normalnya. Dalam kebanyakan kasus difusi atau transportasi massa oleh gerak atom juga dapat disebabkan oleh kekosongan. Semakin tinggi suhu, semakin banyak atom yang dapat meninggalkan posisi kesetimbangannya dan semakin banyak kekosongan yang dapat dijumpai pada Kristal. Banyaknya kekosongan yang terjadi Nv meningkat dengan meningkatnya suhu Kristal dan banyaknya kekosongan ini dapat diperoleh dengan persamaan berikut (distribusi Boltzman) Rj=Ro exp(-Em/kT)

Dalam persamaan ini, N adalah banyaknya atom dalam Kristal, Qv adalah energy yang dibutuhkan untuk membentuk vacancy atau kekosongan, T adalah suhu kristal dalam Kelvin, dan k adalah konstanta Boltzman yang bernilai 1.38 x 10-23 J/atom-K, atau 8.62 x 10-5 eV/atom-K bergantung pada satuan Qv. Dengan menggunakan persamaan tersebut kita dapat mengestimasi

bahwa pada suhu kamar terdapat satu kekosongan dalam 1015 kisi Kristal dan pada suhu tinggi atau suhu mendekati titik leleh zat padat terdapat satu kekosongan dalam 10000 atom. Pada Kristal,atom membutuhkan energy untuk bergerak ke posisi kekosongan (misalnya energi termal) untuk lepas dari tetangga-tetangganya. Energi tersebut disebut energy aktivasi kekosongan, Em. Energi termal rata-rata atom biasanya lebih kecil dari energy aktivasi Em dan fluktuasi energy yang besar dibutuhkan untuk loncat. Peluang untuk fluktuasi atau frekuensi loncatan atom Rj, tergantung secara eksponensial terhadap suhu dan dapat digambarkan oleh persamaan yang ditemukan kimiawan Swedia Arrhenius: Dimana R0 adalah frekuensi percobaan yang sebanding dengan frekuensi getaran atom

(kiri) Skema representasi kekosongan pada Kristal dalam 2 dimensi. (kanan) Skema representasi difusi atom dari posisi asalnya ke posisi kosong. Energy aktivasi Em telah diberikan pada atom sehingga atom dapat memutuskan ikatan antar atom dan pindah ke posisi yang baru 2.Interstitial (sisipan) adalah salah tempat, posisi yang seharusnya kosong justru ditempati atom. Interstitial diffusion secara umum lebih cepat daripada vacancy diffusion karena ikatan dari interstiti terhadap atom-atom sekelilingnya lebih kuat dan terdapat beberapa posisi interstiti dibandingkan posisi kekosongan dalam hal berdifusi. Interstitial yaitu Penekanan atau penumpukan antara tempat kisi teratur. Jika atom interstitial adalah atom yang sejenis dengan atom-atom pada kisi maka disebut self interstitial. Terciptanya self-interstitial menyebabkan distorsi besar disekeliling kisi dan membutuhkan energy lebih dibandingkan dengan energy yang

dibutuhkan untuk membuat vacancy atau kekosongan (Ei>Ev), dan dibawah kondisi kesetimbangan, self-interstitial hadir dengan konsentrasi lebih rendah dari kekosongan. Jika atom-atom interstitial adalah atom asing, biasanya lebih kecil ukurannya (karbon, nitrogen, hydrogen, oksigen) disebut interstitial impurities. Mereka memperkenalkan distorsi kecil pada kisi dan banyak terdapat pada material nyata. Subtitutional yaitu Penggantian atom pada matriks Kristal. Jika atom asing mengganti atau mensubtitusi matriks atom, maka disebut subtitusional impurity 3.Impurity (ketidakmurnian), adanya atom asing yang menggantikan tempat yang seharusnya diisi oleh atom. Impuritas adalah atom asing yang hadir pada material. Logam murni yang hanya terdiri dari satu jenis atom adalah tidak mungkin. Impuritas bisa menyebabkan cacat titik pada kristal. Ada paduan dimana atom impuritas sengaja ditambahkan untuk mendapatkan karakteristik tertentu pada material seperti untuk meningkatkan kekuatan mekanik atau ketahanan korosi. 4. Cacat Schottky dan Frenkel banyak dijumpai pada kristal ionik. Cacat Schottky adalah berupa kekosongan pada suatu titik kisi bersama-sama dengan cacat sisipan di permukaan. Sedangkan bila kekosongan berpasangan dengan sisipan di dalam kristal membentuk cacat Frenkel. Dalam Kristal ionic (misalnya garam dapur- Na+Cl-), ikatannya disebabkan oleh gaya Coulomb antara ion positif dan ion negatif. Cacat titik dalam Kristal ion adalah muatan itu sendiri. Gaya Coulomb sangat besar dan setiap muatan yang tidak seimbang memiliki kecenderungan yang kuat untuk menyeimbangkan diri. Untuk membuat muatan netral, beberapa cacat titik akan terbentuk. Cacat Frenkel adalah kekosongan pasangan ion dan cation interstitial. Atau kekosongan pasangan ion dan anion interstitial. Namun ukuran anion jauh lebih besar dari pada kation maka sangat sulit untuk membentuk anion interstitial. Cacat Schottky adalah kekosongan pasangan kation dan anion. Keduanya cacat Frenkel dan Schottky, pasangan cacat titik tetap berdekatan satu sama lain karena tarikan coulomb yang kuat antara muatan yang berlawanan.

Gambar di atas merupakan skema representasi dari (1) cacat Frenkel (kekosongan dan pasangan interstitial) dan cacat schottky (kekosongan pasangan kation dan anion) dalam Kristal ionic

b. Cacat garis (line defect) Cacat yang menimbulkan distorsi pada lattice yang berpusat pada suatu garis. Sering pula disebut dengan dislokasi. Secara umum ada 3 jenis dislokasi, yakni : dislokasi ulir, dislokasi sisi/pinggir, dan dislokasi campuran. Dislokasi ulir terbentuk karena gaya geser yang diberikan menghasilkan distorsi seperti yang ditunjukkan Gambar 2.4. Daerah depan bagian atas kristal tergeser sebesar satu atom kekanan relatif terhadap bagian bawah. Dislokasi ini disimbolkan dengan (.).

Gambar 2.2 Dislokasi Ulir Dislokasi sisi/pinggir adalah terdapatnya bidang atom ekstra atau setengah bidang, dimana sisinya terputus di dalam kristal. Gambar 2.5 memperlihatkan skematik dari dislokasi sisi. Dislokasi sisi disimbolkan dengan

Gambar 2.3 Dislokasi Sisi/Pinggir

Jika pada material dijumpai kedua jenis dislokasi diatas maka disebut material mempunyai dislokasi campuran. Contoh dislokasi campuran bisa dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.4 Dislokasi Campuran Dislokasi garis dapat dikenal dan dipikiran sebagai bidang kisi tambahan dimasukan kedalam Kristal, tetapi tidak diperpanjang ke seluruh Kristal tapi berakhir di dislokasi garis.

Gambar tiga dimensi penyisipan setengah bidang tambahan melalui pusat gambar. Dislokasi adalah cacat garis. Ikatan interatomik secara signifkan terdistorsi hanya dalam daerah sekitar dislokasi garis yang cepat. Dislokasi juga membentuk deformasi elastic kecil kisi pada jarak yang jauh. Untuk menggambarkan ukuran dan arah distorsi kisi utama disebabkan oleh dislokasi, kita seharusnya memperkenalkan vector Burger b. Untuk menentukan vector burger , kita dapat membuat lintasan dari atom ke atom dan menghitung masing-masing jarak antar atom dalam segala arah. Jika lintasan melingkupi dislokasi, lintasan tidak akan ditutup. Vektor yang menutup loop merupakan vector Burger b. Dislokasi dengan arah vector Burger tegak lurus dengan dislokasi disebut dislokasi tepi atau dislokasi edge. Ada tipe dislokasi kedua yang disebut screw dislocation. Screw dislocation

sejajar dengan arah Kristal yang dipindahkan atau yang digeser (vector Burger sejajar dengan dislokasi garis). Hampir seluruh dislokasi yang ditemukan pada Kristal bahan tidak terdiri daru edge dislocation saja atau screw dislocation saja tetapi terdiri dari campuran keduanya atau disebut mix dislocation.

edge dislocation

screw dislocation

Gerak dislokasi mengikuti slip-deformasi plastis ketika ikatan interatomik patah dan terbentuk kembali. Sebenarnya, slip selalu terjadi melalui gerak dislokasi

Lihatlah pada diagram diatas, kita akan mengerti mengapa dislokasi mengijinkan slip pada tekanan yang kecil yang diberikan pada Kristal yang sempurna. Jika setengah bagian atas Kristal di geser dan pada saat itu hanya fraksi kecil dari ikatan yang patah dan hal ini membutuhkan gaya yang cukup kecil. Pada proses pergeseran ini dislokasi terbentuk dan menyebar melalui Kristal. Penyebaran satu dislokasi melalui bidang menyebabkan setengah bidang atas tersebut bergerak terhadap bagian bawahnya tetapi kita tidak memecah semua ikatan pada tengah bidang secara simultan (dimana akan membutuhkan gaya yang sangat besar). Gerak dislokasi dapat dianalogikan dengan perpindahan ulat bulu. Ulat bulu harus mengadakan gaya yang besar untuk memindahkan seluruh tubuhnya pada waktu yang sama. Untuk itu bagian belakang tubuh akan bergerak ke depan sedikit dan membentuk punggung bukit. Punggung bukit lalu menyebar terus dan memindahkan ulat bulu. Cara yang sama digunakan untuk memindahkan karpet yang besar. Daripada memindahkan seluruhnya pada waktu yang bersamaan, kita dapat membuat punggung bukit pada karpet dan mendorongnya menyebarangi lantai.

C. Cacat bidang (interfacial defect) Pada bahan polikristal, zat padat tersusun oleh kristal-kristal kecil yang disebut butir (grain). Setiap butir dapat berukuran mulai dari nanometer hingga mikrometer. Pada setiap butir atom-atom tersusun pada arah tertentu, dan arah keteraturan atom ini bervariasi dari satu butir ke butir lain. Batasan antara 2 buah dimensi dan umumnya memisahkan daerah dari material yang mempunyai struktur kristal berbeda dan atau arah kristalnya berbeda, misalnya : Batas Butir (karena bagian batas butir inilah yang membeku paling akhir dan mempunyai orientasi serta arah atom yang tidak sama. Semakin banyak batas butir maka akan semakin besar peluang menghentikan dislokasi. Kemudian contoh yang berikutnya adalah Twin (Batas butir tapi special, maksudnya : antara butiran satu dengan butiran lainnya merupakan cerminan) dan ini menimbulkan cacat pada daerah batas butir, sehingga disebut cacat batas butir.

Kristal tunggal terkadang dapat ditemukan dalam material nyata yang tidak sedikit kondisi pertumbuhannya secara khusus di desain dan di atur sebagai contoh ketika memproduksi Kristal tunggal silicon untuk device mikroelektronik atau bilah untuk turbin yang terbuat dari super alloy. Zat padat pada umumnya terdiri dari beberapa Kristal-kristal kecil atau grain. Grain dapat berukuran dari ordo nanometer hingga millimeter dan orientasi bidang atom diputar terhadap grain tetangganya. Material ini disebut polikristal. Grain-grain tunggal dipisahkan oleh batas grain atau grain Boundaries, yaitu daerah yang berdensitas kecil dan twin boundaries. a. Permukaan eksternal Salah satu batas yang selalu ada adalah permukaan luar atau permukaan eksternal, dimana permukaan ada disetiap ujung Kristal. Di permukaan, atom tidak memiliki jumlah tetangga maksimum sehingga jumlah ikatanya lebih kecil dan memiliki keadaan energy yang lebih besar dari atom atom yang berada dibagian dalam. Ikatan atom pada permukaan Kristal yang tidak terikat memberikan energy permukaan yang diekspresikan dalam satuan energy persatuan luas permukaan (J/m2 atau org/cm2). Untuk mengurangi energy tersebut, suatu bahan cenderung untuk memperkecil permukaannya. Namun untuk zat padat hal ini sulit karena memiliki sifat yang kaku. b. Grain Boundaries Jenis lain dari cacat interfacial adalah grain boundaries yaitu batas yang memisahkan dua grain kecil atau Kristal yang memiliki struktur Kristal yang berbeda dalam bahan polikristalin.

Didalam daerah batas, dimana terdapat jarak cukup lebar diantara atom, terdapat beberapa atom yang hilang dalam transisi dari orientasi Kristal dalam satu grain ke grain yang berdekatan. Bermacam-macam ketidak sejajaran kristalografi diantara grain yang berdekatan merupakan hal yang mungkin. Ketika orientasi yang tidak cocok ini diabaikan atau derajatnya kecil maka bentuk sudut kecil grain boundaries digunakan.Batas ini dapat digambarkan dalam bentuk susunan dislokasi. Salah satu contoh sederhana dari sudut kecil grain boundaries dibentuk ketika dislokasi tepi disejajarkan seperti pada gambar 1. Jenis ini disebut tilt boundaries atau batas kemiringan. Jika sudut kecil dibentuk dari susunan dislokasi screw maka disebut twist boundaries. Atom-atom disekitar batas diikat dengan jumlah kurang dari yang diperlukan dan konsekuensinya terdapat energy grain boundary yang serupa dengan energy permukaan eksternal. Besarnya energy ini merupakan fungsi dari derajat misorientasi dan menjadi besar jika sudut batasnya besar. Grain boundaries sifat kimianya lebih reaktif dari grain-grain itu sendiri sebagai akibat dari kehadiran energy tersebut. Lebih jauh lagi atom-atom yang tidak murni terpisahkan secara khusus karena tingkat energinya yang lebih besar. Energi interfacial total material bergrain kasar lebih kecil daripada material bergrain halus karena pada grain kasar memiliki area batas grain total yang kecil. Jumlah grain meningkat dengan meningkatnya suhu untuk mengurangi energy total batas.

Kita dapat membedakan antara sudut batas grain kecil dan sudut batas grain besar. Hal ini mungkin untuk menjelaskan sudut batas kecil grain sebagai kesatuan dislokasi. Gambar disamping merupakan transmisi mikroskop electron dari kemiringan sudut batas grain kecil silicon. Garis merah menandakan dislokasi tepi atau edge dislocation dab garis biru mengindikasikan kemiringan sudut. Jenis lain dari cacat permukaan dalam kisi adalah stacking fault dimana rentetan bidang atom memiliki kesalahan.

Walaupun susunan atom tidak teratur dan ikatan yang seharusnya sangat kurang, material polikristalin sangat kuat. Gaya kohesif didalam dan sepanjang batas terbentuk. Lebih jauh, densitas polikristalin sebenarnya serupa dengan Kristal tunggal pada bahan yang sama

c. Twin Boundaries Twin boundaries atau batas kembar merupakan jenis khusus dari grain boundaries dimana terdapat cermin kisi yang simetri. Atom dalam satu sisi batas ditempatkan sebagai cermin atom pada sisi yang lainnya. Daerah diantara dua sisi tersebut terbentuk bidang twin. Batas kembar dihasilkan dari perpindahan atom yang diproduksi oleh gaya mekanik yang dikerjakan pada bahan (mechanic twin) dan juga terbentuk selama proses annealing panas yang mengikuti deformasi (annealing twins). Perkembaran terjadi pada bidang Kristal tertentu dan arah tertentu juga dan keduannya tergantung pada struktur Kristal. Annealing twin adalah tipe yang ditemukan dalam metal yang berstruktur FCC dan mechanic twin dapat di observasi pada logam berstruktur BCC dan HCP.

d. Cacat Ruang (Bulk defect) Perubahan bentuk secara permanen disebut dengan Deformasi Plastis, deformasi plastis terjadi dengan mekanisme : a. Slip, yaitu : Perubahan dari metallic material oleh pergerakan dari luar sepanjang Kristal. Bidang slip dan arah slip terjadi pada bidang grafik dan arah atom yang paling padat karena dia butuh energi yang paling ringan atau kecil.

b. Twinning terjadi bila satu bagian dari butir berubah orientasinya sedemikian rupa sehingga susunan atom di bagian tersebut akan membentuk simetri dengan bagian kristal yang lain yang tidak mengalami twinning.

Akibat Cacat Pada Zat Padat / Kristal Cacat pada Kristal dapat mengubah sifat listrik dan mekanik bahan. Kekosongan pada Kristal dapat mengubah sifat listrik bahan. Sebagai contoh, kita memanfaatkan kekosongan pada Kristal silicon untuk pendopingan oleh phospor sehingga terbentuk semikonduktor tipe n. Selain itu cacat Kristal seperti kekosongan, dislokasi, dan boundaries dapat meingubah sifat mekanik bahan. Grain Boundaries dapat menghambat difusi atom dan gerak dislokasi sehingga deformasi bahan sulit terjadi. Semakin kecil grain, semakin kuat bahan tersebut. Ukuran grain dapat diatur dengan laju pendinginan. Laju pendinginan yang cepat menghasilkan grain-grain yang kecil sedangkan proses-proses pendinginan yang lambat menghasilkan graingran yang besar

Karakteristik Struktur dan Sifat Logam

Pada temperatur kamar, besi atau baja memiliki bentuk struktur BCC (Body Centered Cubic). Dalam hal ini cell unit dari atom-atom disusun sebagai sebuah kubus dengan atom-atom menempati kedelapan dari sudut kubus dan satu atom berada di pusat kubus. Pada temperatur yang tinggi, besi atau baja memiliki bentuk struktur FCC (Face Centered Cubic). Dalam hal ini, cell unit adalah sebuah kubus dengan atom-atom menempati kedelapan dari sudut kubus dan atom lainnya berada pada pusat masing-masing dari enam keenam bidang kubus. Disamping berbentuk kubus, cell unit lainnya dapat berupa HCP (Hexagonal Close Packed), seperti halnya pada logam seng. Dalam hal ini atom-atom menempati kedua belas sudut, atom lain menempati dua sisi dan ketiga atom lagi menempati tengah. Susunan atom-atom dalam struktur kristal sangat menentukan sifat-sifat logamnya.Logam dengan struktur kristal BCC mempunyai kerapatan atom yang lebih rendah dibandingkan logam dengan struktur kristal FCC. Perbedaan kerapatan atom itu dapat dilihat dari

jumlah bidang gesernya. Pada struktur kristal BCC, jumlah bidang gesernya lebih sedikit dari struktur kristal FCC, sehingga kemampuan atom-atom untuk bergeser lebih sulit. Dengan demikian, logam dengan struktur kristal BCC membutuhkan energi lebih besar untuk mengerakkan dislokasi. Hal ini yang menyebabkan logam dengan struktur kristal BCC lebih sulit dibentuk jika dibandingkan logam dengan struktur kristal FCC yang mempunyai kekuatan rendah tetapi memiliki keliatan yang tinggi.

Gambar struktur Kristal pada logam Struktur logam dapat menjelaskan sifat-sifat khas logam yaitu : a). Berupa zat padat pada suhu kamar, akibat adanya gaya tarik-menarik yang cukup kuat antara elektron valensi (dalam awan elektron) dengan ion positif logam. b). Dapat ditempa (tidak rapuh), dapat dibengkokkan dan dapat direntangkan menjadi kawat.Hal ini akibat kuatnya ikatan logam sehingga atom-atom logam hanya bergeser sedangkan ikatannya tidak terputus. c). Penghantar / konduktor listrik yang baik, akibat adanya elektron valensi yang dapat bergerak bebas dan berpindah-pindah. Hal ini terjadi karena sebenarnya aliran listrik merupakan aliran elektron. Sifat Fisis Meliputi sifat logam yang tidak dipengaruhi oleh tenaga luar, yaitu : berat jenis, daya

hantar listrik dan panas, sifat magnet, dan struktur mikro logam Daya hantar listrik Logam menghantarkan listrik. Elektron yang terdelokalisasi bebas bergerak di seluruhbagian struktur tiga dimensi. Elektron-elektron tersebut dapat melintasi batas butiran kristal. Meskipun susunan logam dapat terganggu pada batas butiran kristal, selama atom saling bersentuhan satu sama lain, ikatan logam masih tetap ada. Cairan logam juga menghantarkan arus listrik, hal ini menunjukkan bahwa meskipun atom logam bebas bergerak, elektron yang terdelokalisasi masih memiliki daya yang tersisa sampai logam mendidih. Daya hantar panas Logam adalah konduktor panas yang baik. Energi panas diteruskan oleh elektron sebagai akibat dari penambahan energi kinetik (hal ini memnyebabkan elektron bergerak lebih cepat). Energi panas ditransferkan melintasi logam yang diam melalui elektron yang bergerak. Struktur Mikro Struktur mikro logam merupakan penggabungan dari satu atau lebih struktur kristal. Pada umumnya logam terdiri dari banyak kristal (majemuk), walaupun ada diantaranya hanya terdiri dari satu kristal saja (tunggal). Tetapi logam dengan kristal majemuk memungkinkan pengembangan berbagai sifat-sifat yang dapat memperluas ruang lingkup pemakaiannya. Dalam logam, kristal sering disebut sebagai butiran. Batas pemisah antara dua kristal pemisah antara dua kristal disebut batas butir (Grain Boundary).Baja dengan butiran yang kasar cenderung kurang tangguh, namun baja jenis ini lebih mudah untuk permesinan dan mempunyai kemampuan pengerasan yang lebih baik. Untuk baja yang berbutir halus, disamping lebih tangguh juga lebih ulet dibandingkan dengan yang berbutir kasar. Besar butir dapat dikendalikan melalui komposisi pada waktu proses pembuatan, akan tetapi setelah menjadi baja, pengendalian dilakukan dengan proses perlakuan panas. Tidak semua baja mengalami pertumbuhan butir yang berarti setelah pemanasan diatas daerah kritis, beberapa jenis baja dapat dipanaskan pada suhu yang lebih tinggi tanpa mengalami perubahan ukuran butirnya. Hal ini merupakan karakteristik baja karbon sedang, suhu pengkasarannya tidak tetap dan dapat berubah-ubah, tergantung pada pengerjaan panas atau dingin sebelumnya.

Karakteristik Struktur dan Sifat Keramik Keramik merupakan material padat, campuran inorganik yang terdiri dari elemen-elemen metalik dan nonmetalik terikat bersama melalui ikatan ionik atau kovalen. Sebagian besar keramik termasuk ke dalam campuran-campuran seperti silika (SiO2) dan alumina (Al2O3). Bila diproses secara tepat sehingga memiliki kemurnian tinggi, mereka menunjukkan biokompatibilitas yang sempurna (satu fungsi dari insolubilitas dan inertnesskimia) dan ketahanan wear yang tinggi (keras, licin, permukaan hidrofilik). Material keramik merupakan material yang sangat kaku dan brittle, namun sangat kuat di bawah beban kompresi. Dalam orthopedi, keramik merupakan material yang baik untuk dua aplikasi yang sangat berbeda. Pertama, termasuk penggunaannya dalam komponen-komponen arthroplastisendi total sebagai keramik penuh, seperti alumina dan zirkonia, dengan ke-inert-an dan ketahanan wear yang lebih superior dibandingkan alloy-alloy metalik. Kedua, termasuk pemakaian keramik, sepert ikalsium fosfat dan bioglass (SiO2-Na2O-CaO-P2O5), sebagai pengganti graft tulang dan sebagai selubungan osteokonduktif untuk implan-implan metalik, memungkinkan permukaan-permukaan di mana tulang akan berikatan dengan peralatan tersebut. Keberhasilan dan keterbatasan keramik pada aplikasi-aplikasi tersebut dapat dipahami melalui pertimbangan akan ikatan-ikatan, struktur, dan sifat-sifat mereka.[4] Struktur mikro keramik Kebanyakan keramik memiliki struktur mikro poligranuler yang sama seperti alloy metalik. Sifat-sifat keramik tercatat luas karena karakteristik mikrostrukturnya, termasuk ukuran grain, porositas, dan tipe dan distribusi fase-fase dalam masing-masing grain. Sebagaimana halnya dengan alloy metalik, struktur mikro keramik dapat diubah secara bermakna melalui teknikteknik pemrosesan thermal. Satu teknik tersering fabrikasi material keramik adalah mencampur partikel-partikel halus dari material dengan air dan satu pengikat organik dan menekan mereka ke dalam satu mold untuk membentuk sesuai yang diinginkan. Selanjutnya dikeringkan melalui pemanasan untuk menguapkan airnya dan membakar habis bahan pengikatnya. Bagian ini kemudian di-fired atau sintered pada satu temperatur yang lebih tinggi. Proses ini menjadikannya densifikasi sebagaimana partikel-partikel masuk ke dalam kontak dekat yang terarahkan oleh mekanismemekanisme seperti difusi, evaporasi, dan kondensasi yang mengurangi energi permukaan total

dalam bagian itu. Sebagaimana halnya dengan casting alloy metalik, mikro struktur yang terjadi (sehingga juga sifat-sifatnya) dari bagian keramik akan bergantung pada kontrol dari variabelvariabel kunci dalam pemrosesannya. Sebagai contoh, strength adalah berbanding terbalik secara proporsional baik dalam hal ukuran grain maupun porositas. Ukuran grain dapat dikontrol melalui ukuran awal partikel-partikel yang akan diguneakan membentuk bagian, di mana semakin kecil ukurannya maka semakin kecil ukuran grain yang didapat. Bagimanapun, ukuran grain akan meningkat selama pemrosesan berlangsung, di mana porositas akan dikurangi, sehingga sintering time adalah sangat penting.[4] Biokeramik Keramik adalah material logam dan non logam yang memiliki ikatan atom ionik atau ikatan ionik dan ikatan kovalen.[3] Sedangkan pengertian biokeramik adalah keramik yang digunakan untuk kesehatan tubuh dan gigi pada manusia (Billote, 2003). Sifat biokeramik antara lain tidak beracun, tidak mengandung zat karsinogik, itdak menyebabkan alergi, tidak menyebabkan radang, memiliki biokompatibel yang baik, tahan lama. [1] Kelebihan biokeramik adalah biokeramik memiliki biokompatibilitas yang baik dengan sel-sel tubuh dibandingkan dengan biomaterial polimer atau logam (Billote, 2003). Oleh karena itu, biokeramik digunakan untuk tulang, persendian, dan gigi (Billote, 2003). Biokeramik juga digunakan untuk melapisi biomaterial logam (Desai et. al, 2008). Selain itu, biokeramik juga digunakan sebagai penguat komponen komposit, dengan menggabungkan kedua sifat material menjadi material baru yang memiliki sifat mekanis dan biokompatibel yang baik. Struktur keramik juga dapat dimodifikasi dengan tulang alami dengan tingkat porosity yang beragam (Hench dan Wilson, 1993). Biokeramik juga memiliki kelemahan, antara lain sangat rapuh, kekuatan rendah, dan kerap dipandang material yang lemah.[1] Biokeramik dapat diklasifikasikan sebagai berikut: [1] Reaksi sel implant Bioinert Akibat Sel membetuk kapsul serabut yang tidak menempel pada disekitar impalnt Bioaktif Sel membentuk ikatan antar muka dengan implant Hidroksi apatit, bio-glass, A-W glass Contoh Alumina (Al2O3), Zirconia (ZrO2) dan karbon

Bioresorable

Sel mengganti implant

-tricalsium fosfat, hidroksi apatit karbonat, kalsium karbonat

Keramik Bioinert Keramik bioinert adalah material keramik yang interaksi dengan sel-sel disekitarnya sangat sedikit di dalam tubuh manusia. Reaktifitas kimianya rendah, pada waktu yang cukup lama ikatan antar muka dengan sel tubuh juga sedikit (Bhat, 2005). Biokeramik jenis ini memiliki kelebihan yaitu, relatif stabil di dalam tubuh manusia, tidak berbahaya, tahan korosi dan tahan lama. Kinerja keramik bioinert dalam tubuh dijelaskan sebagai berikut: Kapsul serabut terbentuk disekitar permukaan implant bioinert dan tidak membuat ikatan dengan tulang. Ketebalan kapsul tergantung dari kompatibeitas sel material bioinert. Semakin baik kompatibelitas sel maka semakin tipis kapsul serabut yang terbentuk. Dengan demikian, fungsi biokeramik ini tergantung pada intergrasi sel dengan implant yang ditanam (Ben Nissan, 2004). Contoh keramik jenis ini antara lain keramik single oxide, alumina, zirconia, karbon termasuk ke dalam jenis keramik bioinert. Sedangkan aplikasinya adalah biasa digunakan untuk pelat tulang, sekrup tulang, sendi buatan, katup jantung buatan, dan komponen bongkol tulang paha (Billote, 2003; Li dan Hastings, 1998). Keramik Bioaktif Keramik bioaktif adalah keramik yang dapat menciptakan respon biologi di permukaan material, yang akan menghasilkan suatu ikatan antara sel dan material. Pada prosesnya terjadi reaksi kimia tetapi hanya dipermukaan saja (Billote, 2003). Kelemahan material ini antara lain sifat mekanisnya lebih buruk dibandingkan dengan keramik bioinert, kecuali A-W glass yang kekuatannya lebih tinggi daripada cortical bone. Oleh karena itu, keramik bioaktif tidak dapat diaplikasikan untuk implant yang menahan beban seperti implant sendi. [1] Kinerja biokeramik bioaktif di dalam tubuh yaitu saat implantasi, permukaan keramik bereaksi membentuk ikatan dengan sel-sel terdekat. Permukaan implant bereaksi terhadap perubahan pH sekitar dengan melepas ion Ca2+, Na+, dan K+ dan membentu membentuk ikatan permukaan dengan sel-sel sekitar (Hench dan Wilson, 1993). Reaksi pertukaran antara implant bioaktif dengan cairan tubuh disekitar implant pada beberapa kasus dapat membentuk lapisan CHA

(Carbonated Hidroxyapatite) yang menyerupai mineral yang terkandung dalam tulang pada implant (Ben Nissan, 2004). Contoh material jenis ini antara lain hidroksi apatit, bioglass, ceravital, keramik A-W glass. Sedangkan aplikasinya adalah untuk pembedahan tulang dan pengisi cacat tulang. Material ini digunakan dalam bentuk blok, material berpori, granula (Hench dan Kokuho, 1998). Keramik bioresorable Keramik bioserorable adalah material yang akan berbaur dan lama-lama tergantikan oleh sel-sel baru yang tumbuh di dalam tubuh manusia. Atau dengan kata lain, implant restorable didisain untuk terdegradasi perlahan dan tergantikan oleh sel-sel tubuh yang baru tumbuh. Kelebihan material jenis ini antara lain dapat menghilangkan implant dan digantikan oleh tulang yang dapat berfungsi dengan baik, sehingga dapat mengurangi efek masalah biokompatibilitas. Kinerja keramik bioresorbable yaitu tingkat peresapan material implant harus sesuai dengan tingkat pertumbuhan sel tubuh karena adanya kemungkinan kapasitas penahanan beban implant melemah dan gagal (Hench dan Wilson, 1993). Contoh material jenis ini antara lain -trikalsium fosfat, kalsium karbonat, kalsium sulfat, carbonate apatite. Aplikasi material jenis ini adalah untuk membantu penyembuhan tulang karena penyakit atau trauma, pengisi cacat tulang, obat (Billote, 2003).[1] Crystalline Ceramic Keramik kristalin ini mempunyai mechanical properties yang bagus. Oleh sebab itu biasanya digunakan untuk ditanamkan didalam tubuh manusia pada bagian yang fungsinya untuk menahan beban. Contoh aplikasinya pada hip prostheses dan dental Implan. [7] Porous Ceramic Merupakan keramik inert, mekanikal stabilitasnya tinggi ketika tulang tumbuh di pori-pori keramik. Biasanya digunakan untuk struktur penghubung atau tempat penggantungan pada formasi tulang. Keramik porous ini hanya digunakan pada aplikasi yang tidak menopang beban dikarenakan kekuatannya yang rendah. Contohnya hydrokxyapatite. [7]

Teknik Pemrosesan Logam dan Contoh Manfaatnya Prinsip dasar pembentukan logam adalah melakukan perubahan bentuk pada benda kerja dengan cara memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastis, contoh : pengerolan, tempa, ekstrusi, penarikan kawan, penarikan dalam, dll. Proses pembentukan logam dengan pengerjaan Teknik pengecoran, Teknik pembentukan, Teknik permesinan, Teknik pengelasan, merupakan proses yang mengubah bentuk benda kerja. Tujuan proses pembentukan logam : 1. mengubah bentuk benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan. 2. memperbaiki sifat logam dengan jalan memperbaiki struktur mikronya, misalnya dengan menghomogenkan dan menghaluskan butir, memecah dan mendistribusikan inklusi, menutup rongga cacat cor-an, serta memperkuat logam dengan mekanisme pengerasan regangan. Proses pembentukan logam diklasifikasikan dengan berbagai cara, yaitu : 1. berdasarkan daerah temperature pengerjaan 2. berdasarkan jenis gaya pembentukan 3. berdasarkan bentuk benda kerja 4. berdasarkan tahapan produk Klasifikasi berdasarkan temperature pengerjaan : 1. Proses pengerjaan panas : proses pembentukan yang dilakukan pada daerah temperature rekristalisasi logam yang diproses. Akibat konkretnya ialah logam bersifat lunak pada temperature tinggi. Keuntungannya : bahwa deformasi yang diberikan kepada benda kerja dapat relative besar, hal ini dikarenakan sifat lunak dan sifat ulet pada benda kerja, sehingga gaya pembentukan yang dibutuhkan relative kecil, serta benda kerja mampu menerima perubahan bentuk yang besar tanpa retak. 2. Proses pengerjaan dingin : proses pembentukan yang dilakukan pada daerah temperature dibawah temperature rekristalisasi, pada umumnya pengerjaan dingin dilakukan pada suhu temperature kamar, atau tanpa pemanasan. Pada kondisi ini, logam yang dideformasi terjadi peristiwa pengerasan regangan. Logam akan bersifat makin keras dan makin kuat, tetapi makin

getas bila mengalami deformasi, bila dipaksakan adanya suatu perubahan bentuk yang besar, maka benda kerja akan retak akibat sifat getasnya. Keunggulan : kondisi permukaan benda kerja yang lebih baik dari pada yang diproses dengan pengerjaan panas, hal ini dikarenakan tidak adanya proses pemanasan yang dapat menimbulkan kerak pada permukaan. Contoh, proses penarikan kawat, dan pembentukan pelat. Klasifikasi berdasarkan gaya pembentukan : 1. pembentukan dengan tekanan, contoh tempa, pengerolan, ekstrusi, pukul putar. 2. pembentukan dengan tekanan dan tarikan, contoh : penarikan kawat, pipa, penarikan dalam, dan penipisan dinding tabung. 3. pembentukan dengan tarikan, contoh : tarik regang, ekspansi. 4. pembentukan dengan tekukan, contoh : proses tekuk, proses rol tekuk. 5. pembentukan dengan geseran. Klasifikasi berdasarkan bentuk benda kerja : 1. pembentukan benda kerja masif atau pejal, ciri : terjadinya perubahan tebal pada benda kerja secara maksimal, atau mencolok selama diproses. 2. pembentukan benda kerja pelat, ciri : tebal dianggap tetap, karena perubahan tebal sangat kecil, tetapi perubahan bentuk tertentu saat dideformasi. Klasifikasi berdasarkan tahapan produk : 1. proses pembentukan primer, proses ini menghasilkan produk setengah jadi. Contoh : pelat dan profil dari bahan baku berupa ingot, slab dan billet. 2. proses pembentukan sekunder, proses lebih lanjut yang dihasilkan oleh proses primer, atau proses final. Contoh, penarikan kawat, penarikan dalam, dan pembuatan pipa dan plat. Teknik penempaan logam sangat banyak diaplikasikan di Industri, dikarenakan logam memiliki ketangguhan (tough) serta sifat bahan yang ulet (ductile) sehingga dapat dibentuk melalui proses penempaan. Proses tempa juga memiliki keunggulan berupa kekuatan dan ketangguhan yang lebih baik dibanding dengan proses lainnya, sehingga sangat cocok untuk membuat komponen yang aplikasinya handal terhadap tegangan yang tinggi ( highly stress ). Keuntungan dari operasi penempaan lainnya yaitu struktur kristal yang halus dari logam, tertutup

lubang-lubang, waktu pemesinan yang menyebabkan meningkatnya sifat-sifat fisis. Bagaimana proses penempaan digunakan di Industri, proses penempaan dilakukan dengan cara menaikkan temperature dan tekanan yang bertujuan untuk menambah kekuatan ikatan antar benda yang akan digabungkan. Perbedaan antara penempaan dengan cetakan terbuka dan cetakan tertutup yaitu penempaan dengan cetakan terbuka, dilakukan diantara dua cetakan datar atau cetakan yang bentuknya sangat sederhana. Penempaan cetakan terbuka digunakan pada pembentukan awal benda kerja untuk penempaan cetakan tertutup. Sedangkan penempaan dengan cetakan tertutup, benda kerja dibentuk diantara dua pasang cetakan yang akan menghasilkan bentuk akhir yang diinginkan. Benda kerja dibentuk dibawah tekanan tinggi dalam suatu rongga tertutup, dan demikian dapat dihasilkan produk yang mempunyai dimensi yang ketat. Pada penempaan cetakan tertutup, semula bilet-bilet tempa diatur pinggirannya agar dapat diletakkan di tempat yang tepat untuk proses penenmpaan berikutnya. Rolling adalah proses pembentukan logam dengan cara menggiling logam tersebut di antara dua atau lebih rol-rol penggiling yang berputar. Penggunaan rolling dalam dunia Industri dikarenakan, sebuah kemudahan dalam proses pengerjaan untuk mengurangi ketebalan logam dan kemudahan dalam membentuk suatu logam. Rolling Mill bisa dilakukan dengan pengerjaan panas maupun pengerjaan dingin. Mesin pembentukan rol terdiri dari pasangan rol yang secara progresif memberi bentuk pada lembaran logam yang diumpankan secara continue. Salah satu akibat dari proses dari pengolahan adalah penghalusan butir yang disebabkan rekristalisasi. Struktur yang kasar, kembali menjadi struktur memanjang akibat pengaruh penggilingan. Pada proses pengerolan suatu logam, ketebalan logam mengalami deformasi terbanyak. Adapun lebarnya hanya bertambah sedikit. Pada operasi pengerolan, keseragaman suhu sangat penting karena berpengaruh pada aliran logam dan plastisitas. Proses pengerjaan panas dengan pengerolan ini biasanya digunakan untuk membuat rel, bentuk profil, pelat dan batang. Keuntungan dari pengerolan adalah benda kerja memiliki strength tinggi, biaya cost produksi lebih rendah dan laju produksi lebih tinggi dibanding dengan proses cutting

Teknik Pemrosesan Keramik dan Contoh Manfaatnya Membuat keramik memerlukan teknik-teknik yang khusus dan unik. Hal ini berkaitan dengan sifat tanah liat yang plastis dimana diperlukan ketrampilan tertentu dalam pengolahan maupun penanganannya. Membuat keramik berbedadengan membuat kerajinan kayu, logam, maupun yang lainnya. Proses membuat keramik adalah rangkaian proses yang panjang yang didalamnya terdapat tahapan-tahapan kritis. Kritis, karena tahapan ini paling beresiko terhadap kegagalan. Tahapan proses dalam membuat keramik saling berkaitan antara satu dengan lainnya. Proses awal yang dikerjakan dengan baik, akan menghasilkan produk yang baik juga. Demikian sebaliknya, kesalahan di tahapan awal proses akan mengasilkan produk yang kurang baik juga. Tahap-tahap membuat keramik Ada beberapa tahapan proses yang harus dilakukan untuk membuat suatu produk keramik, yaitu: 1. Pengolahan bahan Tujuan pengolahan bahan ini adalah untuk mengolah bahan baku dari berbagai material yang belum siap pakai menjadi badan keramik plastis yang telah siap pakai. Pengolahan bahan dapat dilakukan dengan metode basah maupun kering, dengan cara manual ataupun masinal. Didalam pengolahan bahan ini ada proses-proses tertentu yang harus dilakukan antara lain pengurangan ukuran butir, penyaringan, pencampuran, pengadukan (mixing), dan pengurangan kadar air. Pengurangan ukuran butir dapat dilakukan dengan penumbukan atau penggilingan dengan ballmill. Penyaringan dimaksudkan untuk memisahkan material dengan ukuran yang tidak seragam. Ukuran butir biasanya menggunakan ukuran mesh. Ukuran yang lazim digunakan adalah 60 100 mesh.

Pencampuran dan pengadukan bertujuan untuk mendapatkan campuran bahan yang homogen/seragam. Pengadukan dapat dilakukan dengan cara manual maupun masinal dengan blunger maupun mixer.

Pengurangan kadar air dilakukan pada proses basah, dimana hasil campuran bahan yang berwujud lumpur dilakukan proses lanjutan, yaitu pengentalan untuk mengurangi jumlah air yang terkandung sehingga menjadi badan keramik plastis. Proses ini dapat dilakukan dengan diangin-anginkan diatas meja gips atau dilakukan dengan alat filterpress. Tahap terakhir adalah pengulian. Pengulian dimaksudkan untuk menghomogenkan massa badan tanah liat dan membebaskan gelembung-gelembung udara yang mungkin terjebak. Massa badan keramik yang telah diuli, disimpan dalam wadah tertutup, kemudian diperam agar didapatkan keplastisan yang maksimal. 2. Pembentukan Tahap pembentukan adalah tahap mengubah bongkahan badan tanah liat plastis menjadi bendabenda yang dikehendaki. Ada tiga keteknikan utama dalam membentuk benda keramik: pembentukan tangan langsung (handbuilding), teknik putar (throwing), dan teknik cetak (casting). Pembetukan tangan langsung Dalam membuat keramik dengan teknik pembentukan tangan langsung, ada beberapa metode yang dikenal selama ini: teknik pijit (pinching), teknik pilin (coiling), dan teknik lempeng (slabbing). Pembentukan dengan teknik putar Pembentukan dengan teknik putar adalah keteknikan yang paling mendasar dan merupakan kekhasan dalam kerajinan keramik. Karena kekhasannya tersebut, sehingga keteknikan ini menjadi semacam icon dalam bidang keramik. Dibandingkan dengan keteknikan yang lain, teknik ini mempunyai tingkat kesulitan yang paling tinggi. Seseorang tidak begitu saja langsung bisa membuat benda keramik begitu mencobanya. Diperlukan waktu yang tidak sebentar untuk melatih jari-jari agar terbentuk feeling dalam membentuk sebuah benda keramik. Keramik dibentuk diatas sebuah meja dengan kepala putaran yang berputar. Benda yang dapat dibuat dengan keteknikan ini adalah benda-benda yang berbentuk dasar silinder: misalnya piring, mangkok, vas, guci dan lain-lain. Alat utama yang digunakan adalah alat putar (meja putar). Meja putar dapat berupa alat putar manual mapupun alat putar masinal yang digerakkan dengan listrik.

Secara singkat tahap-tahap pembentukan dalam teknik putar adalah: centering (pemusatan), coning (pengerucutan), forming (pembentukan), rising (membuat ketinggian benda), refining the contour (merapikan). Pembentukan dengan teknik cetak Dalam keteknikan ini, produk keramik tidak dibentuk secara langsung dengan tangan; tetapi menggunakan bantuan cetakan/mold yang dibuat dari gipsum. Teknik cetak dapat dilakukan dengan 2 cara: cetak padat dan cetak tuang (slip). Pada teknik cetak padat bahan baku yang digunakan adalah badan tanah liat plastis sedangkan pada teknik cetak tuang bahan yang digunakan berupa badan tanah liat slip/lumpur. Keunggulan dari teknik cetak ini adalah benda yang diproduksi mempunyai bentuk dan ukuran yang sama persis. Berbeda dengan teknik putar atau pembentukan langsung, 3. Pengeringan Setelah benda keramik selesai dibentuk, maka tahap selanjutnya adalah pengeringan. Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk menghilangkan air plastis yang terikat pada badan keramik. Ketika badan keramik plastis dikeringkan akan terjadi 3 proses penting: (1) Air pada lapisan antarpartikel lempung mendifusi ke permukaan, menguap, sampai akhirnya partikel-partikel saling bersentuhan dan penyusutan berhenti; (2) Air dalam pori hilang tanpa terjadi susut; dan (3) air yang terserap pada permukaan partikel hilang. Tahap-tahap ini menerangkan mengapa harus dilakukan proses pengeringan secara lambat untuk menghindari retak/cracking terlebih pada tahap 1 (Norton, 1975/1976). Proses yang terlalu cepat akan mengakibatkan keretakkan dikarenakan hilangnya air secara tiba-tiba tanpa diimbangi penataan partikel tanah liat secara sempurna, yang mengakibatkan penyusutan mendadak. Untuk menghindari pengeringan yang terlalu cepat, pada tahap awal benda keramik dianginanginkan pada suhu kamar. Setelah tidak terjadi penyusutan, pengeringan dengan sinar matahari langsung atau mesin pengering dapat dilakukan. 4. Pembakaran Pembakaran merupakan inti dari pembuatan keramik dimana proses ini mengubah massa yang rapuh menjadi massa yang padat, keras, dan kuat. Pembakaran dilakukan dalam sebuah tungku/furnace suhu tinggi. Ada beberapa parameter yang mempengaruhi hasil pembakaran: suhu sintering/matang, atmosfer tungku dan tentu saja mineral yang terlibat (Magetti, 1982). Selama pembakaran, badan keramik mengalami beberapa reaksi-reaksi penting, hilang/muncul

fase-fase mineral, dan hilang berat (weight loss). Secara umum tahap-tahap pembakaran maupun kondisi api furnace dapat dirinci dalam tabel. Pembakaran biscuit Pembakaran biskuit merupakan tahap yang sangat penting karena melalui pembakaran ini suatu benda dapat disebut sebagai keramik. Biskuit (bisque) merupakan suatu istilah untuk menyebut benda keramik yang telah dibakar pada kisaran suhu 700 1000oC. Pembakaran biskuit sudah cukup membuat suatu benda menjadi kuat, keras, kedap air. Untuk benda-benda keramik berglasir, pembakaran biskuit merupakan tahap awal agar benda yang akan diglasir cukup kuat dan mampu menyerap glasir secara optimal. 5. Pengglasiran Pengglasiran merupakan tahap yang dilakukan sebelum dilakukan pembakaran glasir. Benda keramik biskuit dilapisi glasir dengan cara dicelup, dituang, disemprot, atau dikuas. Untuk benda-benda kecil-sedang pelapisan glasir dilakukan dengan cara dicelup dan dituang; untuk benda-benda yang besar pelapisan dilakukan dengan penyemprotan. Fungsi glasir pada produk keramik adalah untuk menambah keindahan, supaya lebih kedap air, dan menambahkan efekefek tertentu sesuai keinginan. Kesemua proses dalam pembuatan keramik akan menentukan produk yang dihasilkan. Oleh karena itu kecermatan dalam melakukan tahapan demi tahapan sangat diperlukan untuk menghasilkan produk yang memuaskan.

REFERENSI 1. Van Vlack, Lawrance.1989. Elements of Materials Science and Engineering.AddisonWesley Publishing Company, Inc, USA 2. W. D. Callister, D. G. Rethwisch, "Materials Science and Engineering", 8th ed. (2010) 3. Widyastuti. Synthesis and Characterization of Carbonated Hydroxyapatite as Bioceramic Material. 2009.Universitas Sains Malaysia. 4. Surdia, Tata.1985. Pengetahuan Bahan Teknik. PT Pradnya Paramita . Jakarta 5. Djaprie, Sri.1991.Ilmu dan Teknologi Bahan. Erlangga.Jakarta . 6. S. Chu and M. E. McHenry, "Growth and characterization of (Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox single crystals", J. Mater. Res. 13, 589-595 (1998). 7. J. I. Gorina, G. A. Kaljuzhnaia, V. P. Martovitsky, V. V. Rodin, N. N. Sentjurina, and V. A. Stepanov, "Growth and structural and superconducting properties of Bi2Sr2Ca2Cu3O10 (Bi2223) crystals grown in cavities formed in solution-melt KCl", Solid State Commun. 110, 287-292 (1999). 8. D. H. Ha, K. Oka, F. Iga, and Y. Nishihara, "Homogeneity of Bi2Sr2CaCu2O8+d crystal boules grown by the travelling solvent floating zone method", Jpn. J. Appl. Phys. 32, 778-781 (1993). 9. A Revcolevschi and J. Jegoudez, "Growth of large high-Tc single crystals by the floating zone method : A review", Prog. Mater Sci. 42, 321-339 (1997). 10. P. Strobel, J. C. Toledano, D. Morin, J. Schneck, G. Vacquier, O. Monnereau, J. Primot, and T. Fournier, "Phase diagram of the system Bi1.6Pb0.4Sr2CuO6-CaCuO2 between 825 C and 1100 C", Physica C 201, 27-42 (1992). 11. M.J.V. Menken, "High-Tc superconductors : crystal growth, characterization and some physical properties", Ph.D Thesis, University of Amsterdam, 27 (1991). 12. Y. Matsui, H. Maeda, Y. Tanaka, and S. Horiuchi, "Possible model of the modulated structure in high-Tc superconductor in a Bi-Sr-Ca-Cu-O system revealed by highresolution electron microscopy", Jpn. J. Appl. Phys. 27, 372-375 (1988). 13. Y. Kotaka, T. Kimura, H. Ikuta, J. Shimoyama, K. Kitazawa, K. Yamafuji, K. Kishio, and D. Pooke, "Doping state and transport anisotropy in Bi2212 single crystals", Physica C 235-240, 1529-1530, (1994).

14. M.C. de Andrade, G. Triscone, M.B. Maple, S. Spagma, J. Dienderichs, and R.E. Sager, "Dimensional crossover and peak effect in a superconducting Pr1.85Ce0.15CuO4-y", Physica C 273, 268-274 (1997). 15. G. Yang, P. Shang, S. D. Sutton, I. P. Jones, J. S. Abell, and C. E. Gough, "Competing pinning mechanisms in Bi2Sr2CaCu2Oy single crystals by magnetic and defect structural studies", Phys. Rev. B 48, 4054-4060 (1993). 16. [4]http://alitspracticalorthopaedic.blogspot.com/2009/11/material-keramik-sebagaibiomaterial.html 17. [5]Process for producing a bioceramic composite material containing natural bone material on an alumina substrate, Ruey Mo Lin; Nan Chung Wu, Kuang Hsing Liu, all of Tainan, Taiwan. Patent Number : 5,783,248. United States Patent. 18. [6]Farhan Chowdury, dkk. Ceramic,Glass, Metallic Biomaterials, November 30, 2006.