Makalah Metallic Matrix Composites (MMC)

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Perkembangan material semakin tahun semakin maju, hampir semua kehidupan manusia berhubungan dengan material, mulai dari metal, polimer, komposit dan material lainnya. Tentunya perkembangan itu didasarkan atas kebutuhan manusia yang bermacam-macam, mulai dari kebutuhan rumah tangga, bangunan atau konstruksi, mobilitas umum, dan kebutuhan lainnya, hal itulah yang membuat para insinyur dan para ilmuan lainnya berlomba-lomba untuk mengembangkan material yang bisa memenuhi kebutuhan itu semua, dan tidak lepas dari prinsip ekonomi dimana material atau bahan itu dapat diperoleh dengan murah atau terjangkau.

Berdasarkan literatur yang ada material metal, polimer, komposit, dan material lainnya mempunyai sifat, kekurangan dan keunggulan masing-masing. Dimana metal adalah material yang terbuat dari bahan dasar logam, polimer dari bahan dasar sejenis plastik, dan komposit dari bahan dasar keduaya atau bahkan keramik atau bahan dasar lainnya.

Untuk itu makalah ini akan membahas tentang komposit, sebagai material kombinasi yang mempunyai gabungan dari sifat unggul material dasarnya. MMC (Metallic Matrix Composites) yang akan menjadi fokus utama dan bahasan lebih lanjut dari penulisan makalah ini. Tentunya dari MMC itu sendiri sudah mengalami banyak perkembangan sejak ditemukannya material tersebut, mulai dari yang menjadi matrix bahkan sampai reinforcement. Sehingga tulisan makalah ini akan menjadi acuan untuk penelitian berikutnya mengenai MMC.

B. Rumusan Masalah

Dari penjabaran latar belakang diatas, maka yang pelru dibahas lebih lanjut sebagai rumusan masalah diantaranya adalah:

Apa itu pengertian MMC (Metallic Matrix Composites)?
Material apa saja yang dapat digunakan sebagai reinforce pada MMC (Metallic Matrix Composites)?
Material apa saja yang dapat digunakan sebagai Matrix pada MMC?
Bagaimana jenis-jenis proses pembuatan material MMC?
Bagaimana sifat mekanik, thermal, electric, magnetic yang dimiliki dari MMC?

C. Tujuan

Berdasarkan perumusan masalah, maka penulisan makalah ini bertujuan antara lain adalah:

Mengetahui pengertian dasar dari komposit MMC (Metallic Matrix Composites).
Mengetahui jenis-jenis material yang dapat dikombinasikan pada komposit MMC sebagai reinforce.
Mengetahui jenis-jenis material yang dapat dikombinasikan pada komposit MMC sebagai matrix.
Mengetahui jenis-jenis proses pemuatan komposit MMC.
Mengetahui sifat mekanik, thermal, electric, magnetic dari kamposit MMC.

BAB II PEMBAHASAN

Komposit secara umum merupakan penggabungan dua macam material atau lebih dengan fase yang berbeda. Untuk skala micro atomic, logam, polimer, dan keramik dapat digolongkan sebagai komposit. Pada komposit bisa terjadi reaksi antar komponen penyusunan sehingga akan muncul fase ketiga yang memiliki sifat berbeda dari fase pertama maupun fase kedua.

Keuntungan komposit secara umum:

Lebih kuat dan kaku dari pada kepadatan dasar metal
Mampu pada temperatur secara berkelanjutan
Tahan korosi tinggi
Dapat dibuat dengan sifat expansi thermal
Mudah diamati
Ketahanan luar biasa

Kerugian komposit secara umum:

Metode pembuatan yang kompleks
Susah untuk diproses (pemotongan, pembuatan)
Susah disatukan
Kadang tidak mungkin diperbaiki
Kadang bersifat getas
Biaya sangat tinggi

Klasifikasi komposit secara umum: dibagi menjadi tiga pengelompokan komposit berdasarkan matrix dan reinforce.

CMC (Ceramic Matrix Composites)
MMC (Metal Matrix Composites)
PMC (Polymer Matrix Composites)

Berdasarkan klasifikasi komposit secara umum, makalah ini terfokus pada MMC (Metallic Matrix Composites), baik secara pengertiannya, jenis-jenis material apa saja yang menjadi reinforce dan matrixnya, dan membahas sifat mekanik, electric, thermal, dan magnetic dari MMC, berikut penjelasannya:

A. Pengertian MMC (Metallic Matrix Composites)

Metal matrix composite (MMC) adalah material yang terdiri dari matrik berupa logam dan paduannya yang diperkuat oleh bahan penguat dalam bentuk continous fibre, whiskers, atau particulate . Pembuatan metal matrix composite dapat dilakukan dengan beberapa metode antara lain, powder metallurgy, diffusion bonding, liquid phase sintering, squeeze infiltration dan stir casting.

Jenis-jenis MMC, seperti namanya, memiliki matriks logam. Contoh matriks dalam komposit tersebut termasuk aluminium, magnesium, dan titanium. Metal matrix composite mewakili material yang sangat luas, termasuk didalamnya adalah metallic foam, cermets, juga partikel-partikel yang bersifat lebih konvensional, dan fiber yang diperkuat metal.

Baca Juga :

Teknik pembuatan MMC tergantung pada matriks dan penguat yang digunakan, yang diklasifikasikan berdasarkan apakah matriks tersebut berada pada fasa padat, cair atau gas, ketika akan digabungkan dengan penguatnya. Setiap proses atau teknik tersebut memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Pada umumnya kelemahan utama terletak pada prosesnya yang mahal, proses yang paling murah adalah pengolahan MMC berbahan dasar aluminium dengan proses stir casting.

Pada fiber sejenis yang termasuk karbon dan silika karbida, dengan reinforce metal untuk menambah tau mengurangi sifat-sifat mereka untuk memenuhi kebutuhan desain. Sebagai contoh, kekakuan elastis dan kekuatan logam dapat ditingkatkan, dan besar koefisien ekspansi termal dan konduktivitas termal dan listrik logam dapat dikurangi, dengan penambahan serat-serat seperti silikon karbida.

B. Jenis-Jenis MMC (Metallic Matrix Composites)

Pada umumnya MMC dikelompokkan berdasarkan pada bentuk pengikatnya, yaitu sebagai berikut:

1. Particulate MMC

Particulate MMC adalah MMC jenis utama dan paling sering digunakan serta dikembangkan dalam industri, aplikasinya dalam dunia industri juga sangat luas sekali, contohnya: Fan Exit Guide Vanes (FEGV) dari mesin turbin gas, rotating blade sleeves pada helikopter, flight control hydraulic manifold, pisau dari sepatu skies, tongkat baseball, dan bagian pemukul pada tongkat golf.

Gambar 1 (a) Fan Exit Guide Vanes (FEGV), (b) Rotating blade sleeve, (c) Flight control hydraulic manifold, (d) pisau dari ski es, tongkat baseball dan bagian pemukul pada tongkat golf

Bahan penguat yang paling umum adalah SiC atau Al2O3 SiC bereaksi denganAl pada saat meleleh dan SiC bahkan bereaksi dengan Ti pada keadaan padat. Aluminia bersifat kurang efektif, dibandingkan dengan SiC, dalam paduan Al, tetapi Aluminia sangat bereaksi terhadap Ti.

Stabilitas paling baik untuk Al2O3. Adalah dengan matriks Mg. Umumnya particulate MMC maksimal mengandung keramik 25 % vol jika digunakan fungsi struktural, tetapi juga dapat mengandung keramik hingga 80 % volume jika digunakan untuk pengepakan elektri. Particulate MMC pada umumnya dibuat dengan cara dilelehkan dan diteruskan dengan teknik pengecoran atau pencampuran serbuk (powder blending) dan penggabungan (consolidation).

2. Short Fiber MMC

Short fiber MMC pertama kali menarik perhatian publik pada pertengahan tahun 1980, ketika dikembangkannya mesin diesel dimana material yang digunakan diperkuat dengan short alumina fiber. Fiber ini mempunyai butir-butir polycrystalline yang kecil.

Karakteristiknya dipengaruhi oleh derajat reaksi selama proses, yang dipengaruhi oleh susunan kimia permukaan fiber. Sebagai contoh permukaan saffil fiber mempunyai lapisan tipis yang mengandung banyak silica yang cendrung bereaksi dengan lelehan Al selama pemrosesan.

Pengolahan fiber lebih lanjut, seperti forging dan ekstrusi, dapat dilakukan jika memenuhi persyaratan yang telah ditentukan. Kelebihan MMC jenis ini jika dibandingkan dengan particulate MMC adalah ketahanannya terhadap creep. MMC jenis ini biasanya diproduksi dengan metode squeeze infiltration.

Sifat-sifat mekanik yang superior dapat diperoleh jika struktur butirnya diganti dengan sebuah kristal, hal ini dinamakan whisker. Fiber yang tipis dibuat sebagai monocrystals. Whiskers mempunyai diameter , sehingga aspek rationya meningkat beberapa ratus. Kekuatan tariknya sangat tinggi, walaupun biaya pembuatannya sangat mahal.

Namun masalah utama pada material ini adalah whiskers dan fragmen whiskers, jika tersebar di udara dalam ukuran sub-mikron dan terhirup, maka akan merusak paru-paru. Untuk mencegah resiko kesehatan yang lebih lanjut, maka produksi dari material tersebut telah dibatasi. Material tersebut digunakan untuk bahan piston, cylinder liner dan sebagai track shoes dalam tank militer.

3.Long Fiber MMC

Beberapa macam long fiber MMCs ada yang telah dipelajari dan ada yang beberapa diantaranya telah digunakan pada beberapa aplikasi tertentu. Bagaimanapun, sebagai konsekuensi dari sulitnya pengolahan dan batasan pada sifat ketangguhannya, penggunaan MMC jenis ini masih terbatas.

Pengertian dari multifilamen mengarah pada fiber dengan diameter relatif kecil (5-30 ), yang penanganannya cukup mudah dalam bentuk deretan atau rangkaian. Material yang termasuk dalam golongan ini antara lain karbon, SiC, dan berbagai macam oksida. Beberapa multifilamen umum digunakan, namun sebagian besar tidak dapat bertahan pada temperatur yang terjadi selama proses produksi MMC.

Carbon fiber tidak begitu popular untuk digunakan sebagai penguat pada MMC dikarenakan korosi galvanis yang terjadi. Masalah karena reaksi kimia juga muncul pada paduan Al, Ti dan besi. Pada Al, reaksi yang terjadi bersifat higroskopik, dimana Al yang diperkuat dengan graphite fiber akan cenderung mengalami korosi yang terus-menerus dalam lingkungan berair.

Berbagai cara dilakukan untuk melindungi carbon fiber dengan melapisi permukaannya menggunakan titanium nitrida, namun pada umumnya cara ini masih mahal dan sulit dilakukan pada multifilament.

4. Cermets

Struktur mikro cermets terdiri dari rangkaian partikel keramik yang diikat oleh metal (dalam porsi kecil), cermets dapat dianggap sebagai jenis MMC yang spesial. Faktor utama yang menyebabkan cermets banyak diminati oleh dunia industri adalah proses produksinya yang mudah.

Biasanya MMC ini diproduksi dengan mencampurkan serbuk keramik berkisar 1-10 . Untuk produksi cermets dengan base oksida perlu diberikan tekanan hidrostatik untuk menghilangkan porositas.

5. Metallic Foams

Metalic foams telah banyak menarik perhatian akhir-akhir ini, hal ini dikarenakan biaya produksi material yang rendah dan berbagai kombinasi sifat material yang bisa dihasilkan. Ada beberapa cara dapat digunakan untuk memproduksi material ini, terutama dengan membuat close cell structures, yang melibatkan pemrosesan material dalam keadaan cair dan semisolid.

Masalah yang dihadapi dari pembuatan produk ini adalah viskositas logam cair yang rendah. Sering diperlukan untuk menstabilkan foam yang ada dengan mendispersikan keramik, baik dalam bentuk oksida film maupun dalam bentuk serbuk keramik, hal ini akan membantu menaikkan viskositasnya.

C. Tahapan dan Macam Proses Pembuatan MMC

Berbagai macam proses pembuatan atau fabrikasi MMC, tentunya dari setiap macam proses tersebut mempunyai sifat dari komposit yang dihasilkan, bahkan keunggulan dan kekurangan masing-masing dari segi bahan yang digunakan sampai pada cara fabrikasi yang dipilih. Berikut penjabaran dari macam-macam proses fabrikasi MMC:

1.Liquid-State Processes

Pada proses pembuatan material MMC jenis ini terdapat dua tahapan, yaitu casting or liquid infiltration dan squeeze or pressure infiltration. Berikut penjabaran dari masing-masing tahap tersebut:

a.Casting or liquid infiltration

Casting atau infiltrasi cairan melibatkan infiltrasi penguatan preform berserat atau partikulat oleh logam cair. Cair-fase infiltrasi MMC tidak mudah, terutama kesulitan ketika membasahi reinforce keramik dengan logam cair. Ketika infiltrasi dari preform serat terjadi, reaksi antara serat dan logam cair dapat terjadi yang secara signifikan menurunkan sifat-sifat serat.

Fiber pelapis (qv) diterapkan sebelum infiltrasi, penigkatan pembasahan dan kontrol ijin reaksi langsung, telah dikembangkan dan memproduksi beberapa hasil yang sangat bagus. Dalam kasus ini, bagaimanapun, kelemahannya bahwa lapisan serat tidak harus terkena udara sebelum infiltrasi karena oksidasi permukaan lapisan berlangsung. Salah satu proses infiltrasi cairan yang melibatkan partikulat penguatan, yang disebut proses Duralcan, telah cukup berhasil (Gambar. 2).

Partikel keramik dan ingot-grade aluminium dicampur dan meleleh. Lelehan sedikit diaduk di atas suhu cair (600-7000C). Ingot dipadatkan juga dapat mengalami pengolahan sekunder dengan ekstrusi atau bergulir. Proses pembuatan komposit Duralcan partikulat oleh pengecoran logam cair dengan melibatkan penggunaan 8-12 partikel µm. Untuk partikel yang jauh lebih kecil (2-3 µm), hasilnya wilayah antarmuka yang sangat besar dan, dengan demikian, lelehan sangat kental.

Dalam MMC pengecoran kelas, paduan aluminium Si tinggi (misalnya, A356) digunakan untuk mencegah pembentukan senyawa rapuh Al4 C yang terbentuk dari reaksi antar muka antara Al dan SiC. Al4C3 sangat menurunkan sifat mekanik, terutama ketangguhan dan ketahanan korosi.

Gambar 2. Casting process for particulate or short fiber MMCs

b. Squeeze or pressure infiltration

Pengecoran Squeeze atau tekanan infiltrasi melibatkan pemaksaan logam cair ke dalam preform berserat atau partikulat (2-4) (Gambar. 3). Tekanan diterapkan sampai pemadatan selesai. Dengan memaksa logam cair melalui pori-pori kecil dari preform berserat, metode ini menghilangkan syarat keterbasahan baik penguat oleh logam cair.

Komposit dibuat dengan metode ini memiliki keuntungan dari reaksi minimal antara penguatan dan logam cair karena waktu pemrosesan yang terlibat pendek. Komposit tersebut juga biasanya bebas dari cacat pengecoran umum seperti porositas dan penyusutan rongga. Infiltrasi dari preform berserat dengan menggunakan gas inert bertekanan adalah varian lain dari teknik infiltrasi logam cair. Proses ini dilakukan dalam lingkungan yang terkendali dari bejana tekanan dan fraksi volume serat cukup tinggi; Struktur berbentuk kompleks diperoleh (3, 4).

Serat komposit dengan reinforce aluminium intermetalik matriks, misalnya, TiAl, Ni3 Al, dan FeAl bahan matriks, juga telah disiapkan oleh tekanan pengecoran. Teknik ini melibatkan leleh paduan matriks dalam cawan di 3 vakum, sedangkan preform berserat dipanaskan secara terpisah. Bahan matriks cair (di bawah 1000C atas T) Dituangkan ke serat dan gas argon dimasukkan bersamaan. Tekanan gas argon dipaksa mencair, yang mengandung aditif untuk membantu membasahi serat, untuk penyusupan.

Gambar 3. (a) Squeeze casting or pressure infiltration process and (b) microstructure of 6061/SiC/50p composite

2. Solid-State Processes

Jenis proses solid-state processes pada pembuatan material komposit MMC terdapat 5 tahapan, yaitu diffusion bonding, deformation processing, powder processing, sinter-forging dan deposition techniques. Berikut penjelasannya:

a. Diffusion bonding

Diffusion Bonding adalah teknik pengolahan solid-state umum untuk menggabungkan sesama atau berbeda logam. Interdifusi antar atom permukaan logam bersih, pada suhu tinggi secara langsung, menimbulkan terbentuknya ikatan. Keuntungan utama dari teknik ini adalah kemampuan untuk memproses berbagai logam matriks dan kontrol orientasi serat dan fraksi volume.

Di antara kelemahan yang panjang waktu pengolahan, pengolahan suhu tinggi dan tekanan (yang membuat proses mahal), dan pembatasan kompleksitas bentuk yang dapat diproduksi. Ada banyak varian dari difusi dasar. Proses ikatan, meskipun semuanya melibatkan aplikasi simultan tekanan dan suhu tinggi. Paduan matriks foil dan serat array (kawat komposit) atau monolayer lamina ditumpuk dalam order yang telah ditentukan (Gambar 4).

Vacuum hot pressure, merupakan langkah penting dalam proses ikatan difusi untuk komposit matriks logam. Hot isostatic pressure (HIP), bukan pembebanan uniaksial, juga dapat digunakan. Dalam HIP, gas tekanan terhadap kaleng mengkonsolidasikan komposit dalam kaleng. Dengan HIP, relatif mudah untuk menerapkan tekanan tinggi pada suhu tinggi dengan variabel geometri.

Gambar 4. Diffusion bonding process: (a) apply metal foil and cut to shape, ( b) lay up desired plies, (c) vacuum encapsulate and heat to fabrication temperature, (d) apply pressure and hold for consolidation cycle, and (e) cool, remove, and clean part

b. Deformation processing

Deformation processing dapat juga digunakan untuk merubah material komposit. Dalam komposit metal proses mekanik (swaging, ekstrusi, drawing, atau rolling) bahan dua fase ulet menyebabkan dua tahap bersifat cacad, menyebabkan salah satu tahap memanjang dan berserat dalam fase alami lainnya. Bahan-bahan ini kadang-kadang disebut sebagai komposit in situ.

Sifat-sifat proses deformasi komposit sangat tergantung pada karakteristik bahan awal, yang biasanya di billet dari paduan dua-fase yang telah disiapkan untuk proses pengecoran atau metalurgi serbuk (lihat Metalurgi,powder). Teknik bounding yang umum digunakan untuk menghasilkan komposit laminasi yang terdiri dari logam yang berbeda dalam bentuk berlapis.

Seperti komposit lembar dilaminasi komposit logam-matrix. Roll bonding dan Hot Pressure digunakan untuk membuat laminasi Al dan terputus-putus reinforced. Gambar 5 menunjukkan proses roll bonding untuk membuat pelapisan MMC. Contoh lain dari deformasi olahan komposit matriks metal superkonduktor konvensional berbasis niobium dengan matriks perak.

Ada dua jenis utama dari superkonduktor berbasis niobium konvensional: Nb-TiCu dan Nb superkonduktor filamen dengan matriks tembaga dan tinggi TC SnCu. Niobium-titanium (~50~50) membentuk sifat ulet. rods Nb-Ti dimasukkan dalam lubang bor di blok tembaga, dievakuasi, disegel, dan mengalami serangkaian operasi drawing.

Gambar 5. Roll bonding process of making a laminated MMC; a metallurgical bond is produced.

c. Powder processing

Powder processing dalam hubungannya dengan proses deformasi adalah proses yang digunakan untuk membuat partikel atau serat pendek reinforce komposit. Ini biasanya melibatkan pengepresan dingin dan sintering, atau hot pressure untuk membuat particle atau serat pendek reinforce MMC.

Matriks dan reinforcement powder yang dicampur untuk menghasilkan distribusi homogen, Gambar 6. Tahap blending diikuti oleh cold pressing untuk menghasilkan apa yang disebut green body, yaitu sekitar 80% padatan dan dapat dengan mudah dibuat. Cold pressed green body dalam wadah tertutup dan gasnya untuk menghilangkan kelembaban diserap dari permukaan partikel.

Materi yang diperlakukan hot pressing uniaksial atau isostatically, untuk menghasilkan komposit sepenuhnya padat dan ekstrusi. Partikel-partikel kaku atau serat menyebabkan matriks akan cacat secara signifikan. Selain itu, selama ekstrusi panas, rekristalisasi dinamis terjadi pada antarmuka partikel / matriks, menghasilkan biji-bijian yang berorientasi secara acak di dekat antarmuka, dan biji-bijian yang relatif bertekstur jauh dari antarmuka, Gambar 7.

Gambar 6. Powder processing, hot pressing, and extrusion process for fabricating particulate or short fiber reinforced MMCs.

Gambar 7. (a) Microstructure of SiC particle reinforced 2080 Al matrix composite after hot extrusion and (b) Orientation image map showing random orientation of grains at the particle/matrix interface due to dynamic recrystallization, and textured grains away from the interface.

d. Sinter-forging

Sinter-forging adalah teknik baru dan murah dalam pengolahannya. Maka sinter-forging campuran bubuk reinforce dan matriks dingin dipadatkan, disinter, dan ditempa sampai kepadatan hampir penuh, Gambar 8.

Keuntungan utama dari teknik ini adalah penempaan yang dilakukan untuk menghasilkan bahan bentuk dekat net, dan operasi mesin dan bahan limbah diminimalkan. Biaya rendah, komposit sinter-forging memiliki sifat tarik dan fatik yang sebanding dengan bahan yang diproduksi oleh ekstrusi.

Gambar 8. Sinter-forging technique for producing near-net shape, low cost MMCs.

e. Deposition techniques

Deposition Techniques untuk fabrikasi komposit metal matrik melibatkan lapisan serat individu dengan bahan matriks yang berjajar, yang dibutuhkan untuk membentuk komposit diikuti oleh diffusion bonding untuk membentuk pelat komposit bergabung atau bentuk struktural.

Kerugian utama menggunakan teknik deposisi memakan waktu yang lama. Namun, ada beberapa keuntungan. (1) Tingkat ikatan antar muka yang mudah dikendalikan; hambatan difusi antarmuka dan coating compliant dapat terbentuk pada serat sebelum deposisi matriks atau interface dinilai dapat membentuk. (2) Filament-wound serat tipis monolayer dapat diproduksi secara lebih mudah dan lebih mudah untuk membentuk menjadi bentuk struktural daripada bentuk-bentuk precursor lainnya; komposit searah atau angle-ply dapat dengan mudah dibuat dengan cara ini.

3. In Situ Processes

Dalam teknik ini, fase reinforce terbentuk secara in situ. Material komposit yang dihasilkan dalam satu langkah dari paduan awal yang tepat, sehingga menghindari kesulitan dalam menggabungkan komponen yang terpisah seperti yang dilakukan dalam pengolahan komposit secara khusus. Pembekuan dikontrol searah dari paduan eutektik adalah contoh klasik dari dalam pengolahan in situ, Gambar 10. Pembekuan searah dengan paduan eutektik biasanya menghasilkan satu fase yang didistribusikan dalam bentuk serat atau pita dalam fase matriks.

Ukuran relatif dan jarak dari fase penguatan dapat dikontrol hanya dengan mengendalikan tingkat pemadatan, meskipun fraksi volume reinforce akan selalu konstan. Tingkat pemadatan terbatas pada kisaran 1-5 cm/h, karena kebutuhan untuk mempertahankan pertumbuhan awal yang stabil yang membutuhkan gradien suhu tinggi.

Gambar 10. In situ processing by controlled unidirectional solidification of a eutectic alloy.

Proses XD (dipatenkan oleh Martin Marietta) adalah proses in situ yang menggunakan reaksi eksotermik antara dua komponen untuk menghasilkan komponen ketiga. Kadang-kadang teknik pengolahan tersebut disebut sebagai penyebaran sintesis suhu tinggi (SHS) proses.

Secara khusus, proses XD adalah proses eksklusif dikembangkan untuk menghasilkan partikel reinforce keramik paduan logam. Umumnya, paduan master mengandung fraksi reinforce volume tinggi yang diproduksi oleh reaksi sintesis.

Ini dicampur dan dileburkan dengan paduan dasar untuk menghasilkan jumlah yang diinginkan dari partikel reinforce. Reinforcement yang digunakan termasuk SiC atau TiB2 dalam aluminium, nikel, atau matriks intermetalik.

4. Spray-Forming of Particulate MMCs

Proses lain untuk membuat MMC partikel-reinforced menggunakan teknik modifikasi spray yang telah digunakan untuk menghasilkan paduan monolitik untuk beberapa waktu. Salah satu contoh dari kasus ini, proses co-spray, menggunakan spray gun untuk menyemprotkan cairan campuran matriks aluminium partikel silikon karbida dipanaskan dan disuntikkan (Gambar. 11).

Ukuran partikel optimum diperlukan untuk transfer yang efisien, misalnya serat tipis untuk dipindahkan. Preform yang dihasilkan umumnya cukup porous. Metal Matrix Composites costprayed dikenakan scalping, dan proses finishing yang sekunder untuk membentuk komposit wrought. Proses spray umumnya otomatis dan cukup cepat, tapi perlu dicatat bahwa pada dasarnya proses metalurgi liquid pembentukan produk reaksi merugikan umumnya dihindari karena waktu flight dari partikel komposit sangat pendek.

Partikel silikon karbida dari rasio aspek (panjang/diameter) antara 3-4 dan volume fraksi hingga 20% telah dimasukkan ke dalam paduan aluminium. Keuntungan dari proses ini adalah fleksibilitas dalam membuat berbagai jenis komposit, misalnya, dalam laminasi in situ dapat dibuat dengan menggunakan dua spray atau selective rainforce. Proses ini cukup mahal karena peralatan lengkap modal mahal.

Gambar 11. The spray-forming process.

Wilayah antarmuka komposit sangat penting dalam menentukan sifat-sifat utama dari komposit. Pada antarmuka, diskontinuitas terjadi dalam satu atau lebih dengan parameter material seperti modulus elastisitas, parameter termodinamika seperti potensial kimia, dan koefisien ekspansi termal. Pentingnya wilayah antarmuka dalam komposit berasal dari dua faktor utama: Antarmuka menempati area yang luas dalam komposit, dan secara umum, reinforcement dan matriks membentuk suatu sistem yang tidak dalam kesetimbangan termodinamika.

Dalam hal kristalografi, antarmuka ceramic reinforcement dan metal dalam komposit umumnya tidak koheren. Dengan demikian, dapat bertindak sebagai efisien vacancy sinks, dan memberikan difusi secara cepat, dan segregasi. Di antara kemungkinan pengecualian untuk ini adalah komposit eutektik (1) dan jenis XD komposit partikula.

Akhirnya, antarmuka ceramic-metal umumnya terbentuk pada suhu tinggi. Difusi dan reaksi kimia kinetika lebih cepat pada suhu yang tinggi. Pelajaran tentang produk reaksi kimia dan, jika mungkin, sifat yamg dibutuhkan. Oleh karena itu penting untuk memahami termodinamika dan reaksi kinematika sehingga proses dapat dikontrol dan optimum.

D. Kelebihan dan Kekurangan MMC’s

Pada setiap material pasti mempunyai sifat kekurangan dan kelebihan masing-masing, termasuk juga komposit jenis MMC, mempunyai kelebihan dan kekurangan daripada model lain seperti PMC dan CMC. Berikut penjelasan kelebihan dan kekurangan MMC’s:

1. Kelebihan MMC’s

Transfer tegangan dan regangan yang baik
Ketahanan terhadap temperatur tinggi
Tidak menyerap kelembapan
Tidak mudah terbakar
Kekuatan tekan dan geser yang baik
Ketahanan aus dan muai termal lebih baik

2. Kekurangan MMC’s

Biayanya mahal
Standarusasi material dan proses yang sedikit

3. Matrix pada MMC’s

Mempunyai keuletan yang tinggi
Mempunyai titik lebur yang rendah
Mempunyai densitas yang rendah

E. Application of MMC’s

Berdasarkan dari sifat material komposit MMC dengan keunggulannya, MMC banyak sekali kegunaannya. Pengaplikasian dari komposit MMC’s antara lain adalah:

Komponen automotive (block silinder mesin, pulley, poros gardan, dll)
Peralatan militer (sudu turbin, cakram kompresor, dll)
Aircraft/space (space shuttle)
Peralatan elektronik

Kesimpulan

Dari penjabaran materi pada bab sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa Metal matrix composite (MMC) adalah material yang terdiri dari matrik berupa logam dan paduan nya yang diperkuat oleh bahan penguat dalam bentuk continous fibre, whiskers, atau particulate .

Pembuatan metal matrix composite dapat dilakukan dengan beberapa metode antara lain, powder metallurgy, diffusion bonding, liquid phase sintering, squeeze infiltration dan stir casting. Adapun jenis-jenis dari MMC antara lain adalah Particulate MMC, Short Fiber MMC, Long Fiber MMC, Cermets, dan Metallic Foams.

Secara garis besar pembentukan atau fabrikasi dari MMC itu sendiri meliputi tahapan Liquid-State Processes, Solid-State Processes, In Situ Processes, dan Spray-Forming of Particulate MMCs sampai akhirnya jadi utuh menjadi material komposit MMC. Dari material tersebut tentunya mempunyai keunggulan dan kekurangannya, berdasarkan keunggulannya maka MMC dapat digunakan atau diaplikasikan pada sektor komponen automotive, kebutuhan militer, aircraft/space, dan peralatan elektronik.

DAFTAR PUSTAKA

N. Chawla and K.K. Chawla, Metal Matrix Composites, Kluwer Academic Publisher, Boston, 2004.
https://www.teknikmesin.my.id/2022/09/metal-matrix-composites.html
https://www.teknikmesin.my.id/2022/09/fabrication-of-metal-matrix-composites.html
https://www.teknikmesin.my.id/2022/09/metal-matrix-composites-mmc.html
https://www.teknikmesin.my.id/2022/09/metal-matrix-composites-reinforced-by.html

Baca juga :

Go to Link

Mau donasi lewat mana?

Bank Transfer Donate with Paypal

BANK BNI - An.mechanical engineering / Rek - 2345xxx
Gopay-

Traktir creator minum kopi dengan cara memberi sedikit donasi. klik icon panah di atas