PUTRI MAWARDANI-FST

103 Pages·2006·4.38 MB·Indonesian

PENGARUH KEMURNIAN BAHAN BAKU ALUMINA TERHADAP
TEMPERATUR SINTERING DAN KARAKTERISTIK
KERAMIK ALUMINA

Skripsi
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh
Gelar Sarjana Sains (S.Si)

s
l
o
o
T

d
n
a

r
e
t
i
r
W

e
e
r
F

h
t
i
w

r
o
t
i
d
E

F

D
P
Disusun Oleh :
l
l
i
F
D Putri Mawardani
P
1110097000020

PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2014
PENGARUH KEMURNIAN BAHAN BAKU ALUMINA TERHADAP
TEMPERATUR SINTERING DAN KARAKTERISTIK
KERAMIK ALUMINA

Skripsi
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Sarjana Sains ( S.Si )
s
l
o
o
T

d
n
a

Disusun Oleher :
t
i
r
W
Putri Mawardani

e
e
r
11100F97000020

h
t
i
w

r
o
t
i
d
E

F
D
PPROGRAM STUDI FISIKA

l
l
i
F
FADKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
P
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2014

i
s
l
o
o
T
d
n
a

r
e
t
ri
W
e
e
r
F

h
t
wi

r
o
t
i
d
E

F
D
P

ll
i
F
D

P

ii
s
l
o
o
T

d
n
a

r
e
t
i
r
W

e
e
r
F

h
t
i
w

r
o
t
i
d
E

F
D
P

l
l
i
F
D
P

iii
LEMBAR PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa:
1. Skripsi ini merupakan hasil karya asli saya yang diajukan untuk memenuhi
salah satu persyaratan memperoleh gelar Strata 1 di UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta.
2. Semua sumber yang saya gunakan dalam penulisan ini telah saya
cantumkan sesuai dengan ketentuan yang berlaku di UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta.
s
l
3. Jika dikemudian hari terbukti bahwa karya ini boukan hasil karya saya atau
o
T
merupakan hasil jiplakan dari karya oradn g lain, maka saya bersedia
n
a
menerima sanksi yang berlaku di UIN Sya rif Hidayatullah Jakarta.
r
e
t
ri
W
e Jakarta, Oktober 2014
e
r
F

h
t
wi

r
o Putri Mawardani
t
i
d NIM. 1110097000020
E

F
D
P

l
l
i
F
D
P

iv
ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian “Pengaruh Kemurnian Bahan Baku Alumina
terhadap Temperatur Sintering dan Karakteristik Keramik Alumina”. Riset
dilakukan dengan menggunakan dua jenis bahan baku yaitu alumina PA dan
alumina teknis. Sintesa alumina dilakukan melalui tahapan kompaksi dengan
tekanan sebesar 12 metrik ton (679 MPa), dilanjutkan pembakaran (sintering)
dengan variasi temperatur 12500, 13500, 14500,15500, dan 16000C dengan holding
temperature pada 9500C, heating rate 20C/min dan holding time 2 jam, serta
karakterisasi. Karakterisasi yang dilakukan meliputi uji densitas dan porositas,
observasi struktur mikro, analisa elemen, serta pengujian kekerasan dan fracture
toughness. Dari hasil karakterisasi diketahui bahwa kemurnian bahan baku
s
l
berpengaruh terhadap temperatur sintering keramik oalumina, dimana semakin
o
tinggi tingkat kemurnian bahan alumina, maka Tsemakin rendah temperatur

d
sintering keramik alumina. Hasil ini didukung oleh hasil foto SEM yang
n
menunjukan sampel keramik alumina PA asetelah disinter pada 15500C
r
e
memperlihatkan proses densifikasi keramtik dimulai pada temperatur ini.
i
r
Sementara sampel keramik alumina teWknis baru memperlihatkan proses
densifikasi setelah proses sinter hingg a 16000C. Hasil karakterisasi juga
e
e
menunjukan bahwa kemurnian bahan rbaku alumina berpengaruh terhadap sifat
F
fisis dan sifat mekanis keramik alumin a, dimana semakin tinggi kemurnian bahan
h
t
alumina, dihasilkan keramik aluminia dengan nilai densitas, nilai kekerasan dan
w
nilai fracture toughness yang lebr ih tinggi. Keramik alumina PA memiliki nilai
o
densitas, nilai kekerasan dant nilai fracture toughness yang lebih tinggi
i
d
dibandingkan dengan aluminEa teknis. Karakteristik tertinggi keramik α-alumina
PA dicapai pada saat tempeF ratur sintering 16000C dengan densitas 3.489 g/cm3,
D
nilai kekerasan 1668 VHNP dan ketangguhan retak (fracture toughness) 5.774 MPa
m1/2. Karakteristik tertinlg gi keramik alumina teknis dicapai pada temperatur sinter
l
i
16000C dengan densitaFs 3.082 gr/cm3, nilai kekerasan 999 VHN dan ketangguhan
D
retak (fracture toughPness) 1.564 Mpa m1/2.

Kata Kunci : alumina PA, alumina teknis, temperatur sintering, densitas keramik,
kekerasanvickers, ketangguhan retak (fracture touhgness).

v
ABSTRACT

A research had been done to find out “The Effect of Alumina Raw Material
Purity Level to Temperature Sintering and Alumina Ceramics
Characteristics”. This research was done with two types of raw material of
alumina, PA alumina and technical alumina. Alumina synthesis was done under
compacting step with pressure 12 metrics ton (679 MPa), the next step is sintering
with various heating temperature 12500, 13500, 14500, 15500, and 16000C with
holding temperature 9500C, heating rate 20C/min and holding time 2 hours, and
characterization. Characterization was works with several tests such as test of
s
density and porosity, microstructure observation, eollemental analysis, vickers
o
hardness and fracture toughness. From that characteTrization known that the purity
of raw material affected temperature of sinteringd alumina ceramics, the higher
n
purity made lower temperature. This result is supaported by SEM photo result that

showed sample of PA alumina ceramic aftere rsintered with temperature 15500C
t
i
which the densification process is started at rthat temperature. While on the other
W
hand technical alumina starts its densification process in temperature 16000C. The

e
characterization also showed that the leevel of purity of alumina raw materials
r
F
affected physical and mechanical properties of alumina ceramic, the higher level

h
of purity product makes higher levelt of density, hardness, and fracture toughness.
i
w
PA alumina has higher level of density, hardness, and fracture toughness compare

r
with technical alumina. The higohest characteristic of α-alumina PA ceramics is
t
i
started when sintering temperadture level reached 16000C with density level 3.489
E
gr/cm3, the hardness 1668 FV HN, and fracture toughness 5.774 MPa m1/2. The
D
highest characteristic of alumina technical ceramics is started when sintering
P
temperature level reache d 16000C with density level 3.082 gr/cm3, the hardness
l
l
999 VHN and fractureF itoughness 1.545 MPa m1/2.
D
P
Keywords : PA alumina, technical alumina, sintering temperature, ceramics
density, vickers hardness, fracture toughness.

vi
KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakaatuh
Alhamdulillahirobbil’aalamiin, puji syukur kepada Allah SWT atas segala
kemudahan yang telah diberi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Sholawat serta salam tak lupa selalu tercurahkan untuk baginda Rosululloh SAW,
keluarganya, para sahabatnya, para pengemban risalahnya.
Pada penyusunan skripsi ini, penulis menyadari masih banyak kekurangan
s
l
dan jauh dari kata sempurna. Hal ini dikarenakan keteorbatasan ilmu pengetahuan
o
T
dan kemampuan penulis. Oleh karena itu, d engan hati terbuka penulis
d
n
a
mengharapkan saran dan kritik yang mem bangun sehingga penulis dapat
r
e
t
mengembangkan pengetahuan dan memperbaiiki kesalahan-kesalahan yang ada di
r
W
kemudian hari.
e
e
r
F

Dalam proses penyusunan skriphsi ini penulis mengucapkan terima kasih
t
i
w
kepada:

r
o
t
i
d
1. Prof. Dr. Komarudin HidEayat, MA, selaku Rektor UIN Syarif Hidayatullah

F
Jakarta. D
P

2. Dr. Agus Salim, M.lSi selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif
l
i
F
Hidayatullah JakDarta.
P
3. Dr. Sutrisno, M.Si. Selaku Ketua Prodi Fisika Universitas Islam Negeri
Syarif Hidayatullah Jakarta.
4. Arif Tjahjono, M.Si selaku dosen pembimbing satu yang selalu memberikan
saran dan motivasi.
5. Dr. Tika Mustika, B.Eng, M.T. selaku pembimbing dua sekaligus
pembimbing lapangan saya yang rela meluangkan waktu kepada penulis
ditengah kesibukan beliau dan selalu mensupport penulis.
6. Dr. Ir. Jarot Raharjo M.Sc selaku pembimbing yang selalu mensupport
penelitian penulis.
7. Ambran Hartono, M.Si selaku dosen penguji.
vii
8. Ibu Daumi tercinta yang selalu mendukung dan memotivasi serta mendoakan.
Bapak Sutiyasono yang selalu bekerja keras untuk membiayai pendidikan
penulis hingga selesai.
9. Kakak-kakak tercinta Hapsari Dewi dan Setio Adi Saputro yang selalu setia
menemani Penulis dan selalu memotivasi penulis. Juga teman satu perjuangan
Jayanti Puspita Dewi, Nur Oktiviani, Bella Yunita, yang selalu menghibur
dan menyemangati penulis ditengah kebimbangan saat proses penelitian.
10. Kepada pembimbing lapangan saya Mba Sri, Mba Rina, Mba Idam, Mas
Lukmana seluruh keluarga besar Pusat Teknologi Material.
s
l
11. Seluruh dosen Prodi Fisika UIN Syarif Hidayatuolloh Jakarta, Ibu Riri, Ibu
o
T
Tati, Pak Edi, Pak Oki, Pak Agus, Ibu Nunud ng, Pak Wahyudi dan Pak Pri
n
a
yang tak lelah menjawab semua pertanyaan penulis. Terima kasih semua atas
r
e
t
ilmu yang telah diberikan. ri
W
12. Teman-teman satu perjuangan Mate erial 2010 (Izza Farhatin Ilmi, Desti
e
r
Suryani, Febri Rosandi, MuhammFad Fajar, Deden Mid`zanul Akbar) dan

h
t
Keluarga Besar Fisika (Komikwuis) 2010 Nurul Aqidah, Erlita Lilian, Annisa

r
Nurul Aini, Fitria Ariani, Aopriyanti Nurani, Rizki Maharani, Rahma Dwi
t
i
d
Prasetya, Desri Akbari, MEuhammad Andri, Abdurahman Aziz Akbar, Irman

F
Supriyadi, Bangun BudDiono, Fatturahman Surya Kartadinata, Dewo Kusumo,
P

Agung Nurani, Rilnlo Amalsa, Kevin Bangun Sentono, Nur Taufik Zamari,
i
F
D
Mamduh Dliyaul Jawad, yang saling support satu sama lain.
P
13. Keluarga besar KomDa FaST UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

Akhir kata, saya berharap ALLAH SWT berkenan untuk membalas kebaikan
dari semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat
bagi pengembangan ilmu.
Jakarta, Oktober 2014

Putri Mawardani

viii
DAFTAR ISI

Lembar Judul............................................................................................... i
Lembar Pengesahan Pembimbing.............................................................. ii
Lembar Pengesahan Ujian.......................................................................... iii
Lembar Pernyataan..................................................................................... iv
Abstrak............................................................................s............................. v
l
o
Abstract.......................................................................o.................................. vi
T

Kata Pengantar......................................................d...................................... vii
n
a

Daftar Isi............................................................r........................................... ix
e
t
i
r
Daftar Tabel.................................................W................................................ xii

e
e
Daftar Gambar.....................................r........................................................ xiii
F

h
Daftar Lampiran.............................t............................................................. xv
i
w

or
t
i
d
Bab I Pendahuluan...............E....................................................................... 1

F
D
1.1 Latar Belakang........................................................................................ 1
P

l
l
1.2 Permasalahan PenFeilitian......................................................................... 5
D
P
1.3 Tujuan Penelitian.................................................................................... 5
1.4 Batasan Masalah..................................................................................... 5
1.5 Manfaat Penelitian.................................................................................. 6
1.6 Sistematika Penulisan............................................................................. 6

Bab II Tinjauan Pustaka............................................................................. 7
2.1 Keramik....................................................................................................7
2.2 Keramik Alumina.....................................................................................8
2.3 Metalurgi Serbuk..................................................................................... 14
ix