Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
Paduan biner Mg-Gd memiliki potensi sebagai material implan yang mudah larut dalam tubuh. Penambahan sedikit gadolinium dapat memperbaiki sifat mekanik dan laju korosi sehingga memenuhi syarat sebagai material implan yang sesuai dengan kondisi tubuh. Penelitian ini bertujuan untuk merancang paduan Mg-1,6Gd sebagai material implan yang mudah larut yang memiliki sifatsifat mekanik yang baik dan laju korosi terkontrol setelah diproses termomekanik. Paduan tersebut diproses melalui ekstrusi panas dan canai panas dalam rentang temperatur 300-550°C dengn variasi reduksi ketebalan. Sampel diekstrusi panas dengan kecepatan 1 mm/s dengan ratio ekstrusi 30dan sampel canai panas dengan reduksi 30% dan 95%, kecepatan 10 m/min. Proses canai dilakukan dengan dua metode yaitu canai searah dan canai silang. Canai searah dilakukan searah dengan putaran rol, sesuai dengan reduksi dan canai silang membentuk sudut 90° dari setiap tahap rol. Pada rol reduksi 30% dilakukan sekali rol, sementara rol reduksi 95% searah dilakukan multi pass (40%, 40 %, 15% setiap tahap) dan rol reduksi 95% silang dilakukan 23,75% setiap tahap. Paduan Mg-1,6Gd membentuk senyawa intermetallik (Mg5Gd) menyebar di dalam dan dibatas butir untuk semua proses termomekanik. Ekstrusi menghasilkan ukuran butir terkecil dibanding kedua proses canai yaitu mencapai 14um dengan kekerasan 48,7 HVN. Kekuatan tarik dan luluh juga dihasilkan paling tinggi pada proses ini yaitu 232 MPa dan 142 MPa. Sementara proses canai hanya memilki ukuran butir dalam rentang 50-400 um, namun kekerasan rata-rata proses canai lebih tinggi dari ekstrusi yaitu 40-66 HVN. Canai searah 95% menghasilkan kekuatan tarik dan luluh lebih tinggi dari canai 30% yaitu adalah 197 MPa, 157 MPa dan keuletan 26 %. Pada awal perendaman paduan Mg-1,6Gd memiliki laju korosi yang tinggi untuk kedua larutan (SBF dan Ringers). Selanjutnya pada perendaman lama (14 hari) laju korosi cenderung menurun, dikarenakan telah terbentuk lapisan pasif. Ekstrusi menghasilkan laju korosi yang tertinggi dibanding canai yaitu 4.4 mmpy setelah imersi 3 hari dalam larutan Ringers. Melalui polarisasi, canai 95% menghasilkan laju korosi tertinggi (5,7 mmpy). Pengujian sitotoksisitas untuk ketiga proses termomekanik menunjukkan sampel ini tidak menghasilkan toksin karena ratarata hasil % viabilitas diatas viabilitas kontrol (75%). Paduan Mg-1,6Gd setelah proses termomekanik mampu memiliki sifat-sifat mekanik yang baik, laju korosi terkontrol dan tidak toksik untuk digunakan sebagai material implan mampu luruh sesuai kondisi tubuh.

---

Binary Mg-Gd alloys have been the potential as biodegradable implant materials. The small addition of element Gd could improve the mechanical properties and corrosion rate that the alloy can be used as implant materials for the body condition. This study aims to design the Mg-1.6Gd alloy as degradable implant that it has good mechanical properties and corrosion rate after thermomechanical process. The Mg-1,6Gd alloys is processed by the hot extrusion and the severely hot rolled in the temperature range 300-550°C with the different reduction. The samples were hot extruded with a speed of 1 mm/s, a ratio of 30 and a hot rolled with a reduction of 30% and 95% and a speed of 10 m/min. The rolling process is done by two methods: Unidirectional rolling (UR) and cross-rolling (CR). UR is carried out in the direction of rotation of the rolland CR formed an angle of 90 from each stage of the roll. The roll of 30% reduction is done only one roll, while the UR of 95% reductionis done multi pass (40%, 40%, 15% each stage) and the CR of 95% reduction is done at 23.75% per stage.The Mg-1.6Gd alloys forms intermetallic compounds (Mg5Gd) and spread inside and grain boundaries for all thermomechanical processes. The hot extrusion resulted the smallest grain size compared to both the rolling process, which the grain size of 14 um and the hardness of 48.7HVN. The highest strength and yield are 232 MPa and 142 MPa for this the extrusion process.The hot rolled samples have the grain size of 50-130um but the average hardness of the this process is higher than that of 40-66 HVN. The hot rolled with the 95% reduction has the higher tensile strength and yield strength than the 30 % reduction, were 197 MPa and 157 MPa, respectively, while the ductility is 26 %.The highest corrotion rate occur on the short time for the both solutions. Furthermore, in the long immersion (14 days) the corrosion rate tends to decrease, because it formed a passive layer. Extrusion process produced the highest corrosion rate of 4.4 mmpy after 3 days of imersion in the Ringer's solution. The hot rolled of the 95% reduction resulted the high corrosion rate of 5,7 mmpy on the polarization test. The cytotoxicity test for all three thermomechanical processes showed the sample have no cytotoxicity because the % viability result was above viability control (75%). The Mg-1.6Gd alloy after thermomechanical process produced good mechanical properties, corrosion rate and no toxins to be used as degradable implant for the body condition.

Abstrak :
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pengaruh penambahan Fe dan Sr berhadap perubahan struktur mikro paduan hipoeutektik Al-7% Si dan paduan eutektik Al-11% Si terutama terhadap pembentukan fasa intermetalik dan nilai fluiditas paduan dengan metode vakum (vacum suction test). Perancangan dan pembuatan alat uji fluiditas metode vakum ini dilakukan untuk meminimalisasi kekurangan-kekurangan yang didapat dari pengujian fluiditas metode spiral dan metode lainnya. Hasil perancangan dan pembuatan alat ini untuk mendapatkan pengukuran temperatur dan kecepatan tuang yang lebih presisi pada saat melakukan pengujian fluiditas. Penelitian yang telah dilakukan oleh para peneliti sebelumnya, beberapa telah meneliti penggunaan Sr sebagai modifier, akan tetapi belum ada penelitian yang memfokuskan pada keterkaitan antara Sr sebagai modifier dan nilai fluditas dari paduan hipoeutektik Al-7% Si dan paduan eutektik Al-11% Si menggunakan metode vakum. Penelitian yang dilakukan pada prinsipnya dibagi ke dalam beberapa bagian, yaitu pembuatan peralatan uji fluiditas metode vakum dan validitasnya, pembuatan master alloy hipoeutektik dan eutektik serta karakterisasinya, dan rekayasa penambahan unsur Fe dan Sr pada kedua paduan untuk melihat pengaruh penambahan Fe dan Sr terhadap pembentukan fasa intermetalik dan nilai fluiditas kedua paduan. Karakterisasi yang dilakukan adalah analisis struktur mikro, terutama fasa intermetalik yang terbentuk pada paduan Al-7% Si dan Al-11% Si secara kuantitatif dan kualitatif, menggunakan mikrosokop elektron yang dilengkapi spektroskopi sinar-X (SEM/EDX) dan difraksi sinar-X (XRD). Dalam pembuatan peralatan uji fluiditas metode vakum, pengujian validasi dengan menambahkan modifier Sr dan grain refiner Al5TiB pada paduan komersial ADC12 didapatkan hasil yang sesuai dengan literatur. Penambahan 0,03% Sr memberikan nilai fluiditas yang paling baik, sedangkan penambahan 0,15% Al5TiB menghasilkan butir yang halus dan nilai fluiditas yang paling baik. Sementara itu, waktu proses degassing sangat menentukan nilai fluiditas, karena semakin lama waktu degassing yang diberikan akan meningkatkan nilai fluiditas paduan komersial ADC12. Hal ini dapat dipahami karena proses degassing akan menarik gas hidrogen yang ada dalam logam cair, dimana keberadaan gas ini akan menyebabkan cacat pada produk cor. Dari hasil pengujian dan validasi variasi jenis pipa dan tekanan didapatkan bahwa, dalam penelitian ini, pipa tembaga dengan tekanan 8 inHg yang paling baik untuk digunakan. Dari hasil pengujian fluiditas pada paduan Al-7% Si yang ditambahkan Fe, didapatkan bahwa semakin tinggi kadar Fe yang ditambahkan maka nilai fluiditas semakin turun. Hal ini dapat dipahami karena Fe akan membentuk senyawa intermetalik Al-Fe-Si yang mengganggu proses mampu alir paduan aluminium dimana semakin banyaknya fasa intermetalik yang terbentuk akan semakin menurunkan fluiditasnya. Pengujian fluiditas paduan Al-7% Si yang ditambahkan 1,2% Fe; 1,4% Fe; dan 1,6% Fe serta 0,015% Sr- 0,045% Sr memberikan hasil bahwa dengan semakin tingginya temperatur tuang maka nilai fluiditas akan semakin tinggi pada semua komposisi. Pada penambahan 0,03% Sr didapatkan nilai fluiditas yang paling tinggi pada setiap komposisi; dalam hal ini penambahan 0,03% Sr akan memodifikasi silikon primer menjadi lebih bulat dan mengubah morfologi fasa intermetalik menjadi lebih pendek. Dengan bertambahnya kadar Fe maka ukuran panjang dan lebar maupun fraksi luas intermetalik fasa intermetalik ?-Al5FeSi akan semakin meningkat. Pada paduan Al-7% Si didapatkan fasa intermetalik yang paling panjang pada penambahan 1,6% Fe yaitu 22,21 ?m dan yang paling pendek pada penambahan 1,2% Fe yaitu 9,66 _m. Untuk fraksi luas intermetalik yang terbentuk, dengan penambahan Fe yang semakin tinggi, akan menghasilkan fraksi luas intermetalik yang semakin besar. Pada penambahan 1,2% Fe menghasilkan fraksi luas intermetalik 3,67%, sedangkan pada penambahan 1,4% Fe dan1,6% Fe masing-masingnya menghasilkan fraksi luas 4,03% dan 5,23%. Dari hasil pengujian fluiditas pada paduan Al-11% Si yang ditambahkan Fe, juga didapatkan bahwa semakin tinggi kadar Fe yang ditambahkan maka nilai fluiditas semakin turun. Sedangkan pengujian fluiditas paduan Al-11%Si yang ditambahkan Fe dan Sr yang bervariasi juga memberikan hasil yang sama seperti pada paduan Al-7% Si, dimana dengan semakin tinggi kadar Fe yang ditambahkan maka nilai fluiditas paduan akan turun, sedangkan nilai fluiditas yang paling tinggi diberikan oleh penambahan Sr sebesar 0,03%. Pada penambahan 1% Fe memberikan fasa intermetalik yang paling panjang yaitu 50,25 _m, sedangkan fasa intermetalik yang paling pendek diberikan oleh penambahan 0,6 % Fe yaitu 21,3 _m. Pada paduan Al-11% Si umumnya dengan penambahan Fe yang semakin tinggi, akan menghasilkan fraksi luas intermetalik yang semakin besar. Pada penambahan 0,6% Fe menghasilkan fraksi luas intermetalik 1,01%, sedangkan pada penambahan 0,8% Fe dan 1% Fe masing-masingnya menghasilkan fraksi luas 1,16% dan 2,26%. Hasil pengujian fluiditas, baik pada paduan Al-7% Si maupun pada paduan Al-11 %Si memperlihatkan adanya kecendrungan bahwa dengan bertambahnya kadar Fe, akan semakin menurunkan nilai fluiditasnya; akan tetapi apabila ditambahkan dengan Sr, nilai fluiditasnya akan kembali naik. Perubahan nilai fluiditas ini didukung oleh morfologi struktur mikro dari hasil pengujian SEM yang memperlihatkan adanya matrik aluminium, struktur silikon, dan fasa intermetalik. Komposisi yang didapatkan melalui perkiraan hasil EDX diperkuat dengan data dari hasil pengujian XRD yang kemudian mengidentifikasi akan adanya fasa intermetalik ?dan ? . Akan tetapi, jika pada kedua paduan ini ditambahkan modifier Sr maka terjadi perubahan morfologi fasa intermetalik. Dari hal ini dapat disimpulkan bahwa Sr berfungsi mengubah struktur mikro fasa intermetalik yang panjang menjadi lebih pendek dan bulat sehingga akan menaikkan nilai fluiditas dari kedua paduan ini. Pada penambahan 0,03% Sr didapatkan nilai fluiditas paling baik pada setiap komposisi , dalam hal ini penambahan 0,03% Sr akan memodifikasi silikon primer menjadi lebih bulat dan mengubah morfologi fasa intermetalik menjadi lebih pendek.

---

ABSTRACT
The effect of Fe and Sr addition on the intermetallic phase(s) formation and fluidity of the hypoeutectic Al-7% Si and eutectic Al-11% Si alloys has been investigated. Vacuum suction test equipment development for fluidity test was designed to minimize the disadvantages from spiral and other fluidity test methods. This fluidity test design was aiming at obtaining a precise temperature measurement and pouring rate in the fluidity test. Many researchers have investigated the role of Sr as a modifier but none of them focused in the relationship of Sr as a modifier and its effect on the fluidity of the hypoeutectic Al-7% Si and eutectic Al-11% Si alloys by using vacuum suction test. In this investigation, the work is divided into several sections, i.e. vacuum suction test equipment designing and development for fluidity test and its validity, synthesis of the hypoeutectic Al-7% Si and eutectic Al-11% Si alloys (master alloys) and their characterization, and effect of Fe and Sr elements addition into the master alloys on the intermetalic phase(s) formation and fluidity. The characterization that has been carried out including microstructure by using electron microscope (SEM/EDX) and X-ray diffraction (XRD). In the test equipment designing and development for fluidity test, validation test on the addition of Sr and grain refiner Al5TiB into commercial ADC12 alloy gives the same result as in literatures, in which the addition of 0.03% Sr gives the best performance while addition of 0.15% Al5TiB results in fine grain and the best fluidity. At the same time, degassing time affects the flowability greatly in which the more time for degassing the better the fluidity of the commercial ADC12 alloy. This can be understood since the degassing process will reduce the hydrogen gas in the melt, which may cause defect in the casting product. The validation test on the vacuum suction equipment also shows that, in this investigation, copper tube with a pressure of 8 inHg provides the best performance. The fluidity test on the Al-7% Si alloy with the addition of Fe shows that the increasing of Fe content results in decreasing of the fluidity. This can be understood since Fe will form an intermetalic phase of Al-Fe-Si, which will interfere and further slow down the flowability of aluminum alloys. At the same time, addition of 1.2% Fe; 1.4% Fe and 1.6% Fe, and 0.015% Sr ? 0.045% Sr shows that the flowability of the alloy increases with the increasing of temperature at all compositions. In this investigation, addition of 0.03% Sr results in the highest fluidity; in this instance, addition of 0.03% Sr will modify lath primary silicon intermetallic phase to become more round and changes the intermetallic phase morphology shorter than that of without Sr addition. The formation of intermetallic phase ?-Al5FeSi within Al-7% Si alloy increase with Fe content. This can be understood since the ability of Sr to modify the intermetallic phase decreases with the increase of Fe content. With the increase of Fe content, the fraction of ?-Al5FeSi increases both in length and area fraction of the intermetallic phase. In this investigation, the intermetallic phase with the maximum length of 22.2 _m occurs at the addition of 1.6% Fe while the intermetallic phase with the shortest length of 9.66 _m occurs at the addition of 1.2% Fe. In the event that Sr element is added into the alloys containing these Fe contents, the size of the intermetallic phases changes with the average length of 11.3 _m. In general, the increasing content of Fe results in the increasing area fraction of the intermetallic phase. Addition of 1.2% Fe results in intermetallic area fraction of 3.67%, whilst addition of 1.4% Fe and 1.6% Fe results in the intermetallic area fractions of 4.03% and 5.23% respectively. Fluidity test on the Al-11 % Si alloy with the addition of Fe also shows that the more Fe content the less the fluidity of the alloy. At the same time, fluidity test on the Al-11% Si alloy with the addition of various Fe and Sr compositions also results in the same way as that of Al-7% Si alloy, in which the increasing of Fe content results in decreasing of the fluidity, while the highest fluidity is given by the addition of 0.03% Sr. The formation of intermetallic phase ?-Al5FeSi within Al-11% Si alloy also increase with Fe content. With the increase of Fe content, the fraction of ?-Al5FeSi increases both in length and area fraction of the intermetallic phase, in which the intermetallic phase with the maximum length of 50,25 _m occurs at the addition of 1.0% Fe while the intermetallic phase with the shortest length of 21,3 _m occurs at the addition of 0.6% Fe. Addition of 0.6% of Fe results in intermetallic area fraction of 1,01%; while addition of 0.8% and 1.0% results in area fractions of 1.16% and 2.26%, respectively. The fluidity tests of both Al-7% Si and Al-11% Si alloys show the same trend in which the more Fe content the less the fluidity, while addition of Sr increases the fluidity. The change in this fluidity result is supported by morphology and microstructure of the alloys taken from the SEM, which shows an aluminum matrix, silicon structure, and intermetallic phases. The predicted compositions from EDX analysis are supported by XRD data analysis, which identifies the presence of the intermetallic phases of ? and ?. However, in the event that Sr is added into these two alloys, the intermetallic phases will be change. It can be concluded that Sr has an effect on the microstructure of the intermetallic phases, in which the addition of 0.03% Sr gives the best fluidity at all compositions; in this instance, addition of 0.03% Sr modifies primary lath silicon into more round and changes the intermetallic phases morphology to become shorter than that of without Sr addition.