Pendahuluan Gabriel Sianturi MT PENGETAHUAN BAHAN Gabriel Sianturi MT Pengetahuan Bahan

Referensi 1. Callister, William.D, Material Science Pendahuluan Referensi 1. Callister, William.D, Material Science and Engineering, an Introduction, 7ed, John Wiley and Sons, 2008 2. Van Vlack, Lawrence, Ilmu dan Teknologi Bahan, Erlangga, Jakarta 3. Handout Pendahuluan Pengetahuan Bahan

Sistem Penilaian TUGAS + Quiz : 20 % UTS : 35 % UAS : 45 % Pendahuluan

Apa itu Material? Pendahuluan

Time Line Pendahuluan

Engineer Merancang dan membuat produk Pendahuluan Engineer Merancang dan membuat produk - Produk harus berfungsi dengan baik sepanjang masa pakainya - Produk layak secara estetika dan ekonomi Dibutuhkan pengetahuan dalam memilih material yang cocok sesuai dengan kriteria perancangan Pendahuluan Pengetahuan Bahan

Pendahuluan

Kegagalan Material Pendahuluan

Material Science and Engineering Material Science: mempelajari hubungan antara struktur material (pada skala atomik atau molekul ) dengan sifat-sifatnya (pada level makroskopik) Material Engineering: mendisain struktur material berdasarkan korelasi struktur dan sifat untuk menghasilkan sekumpulan sifat-sifat seperti yang telah ditentukan Pendahuluan

Mengapa Perlu Mempelajari Material Science? Agar dapat memilih material yang sesuai berdasarkan pertimbangan performansi dan harganya Agar dapat mengetahui batasan serta sifat-sifat yang dimiliki material dan dapat melakukan perubahan terhadap sifat-sifat tersebut - Bagaimana merubah suatu material menjadi lebih keras, lebih kuat, lebih tahan karat? Agar dapat menciptakan material baru yang sifatnya sesuai dengan yang dihendaki Pendahuluan

Struktur Material Struktur material selalu berkorelasi dengan susunan dari komponen internalnya - Level sub atomik: elektron di dalam individual atom dan interaksinya dengan inti atom - Level atomik: susunan atom atau molekul relatif terhadap sesamanya - Level mikroskopik: sekumpulan besar atom yang membentuk kelompok. Dapat diobservasi melalui mikroskop - Level makroskopik: struktur yang dapat dilihat tanpa alat bantu Pendahuluan

ATOM Pendahuluan

Properti Material Properti: jenis dan besar response material terhadap stimulus spesifik yang dikenakan padanya, mis: material yang dikenai gaya akan berdeformasi Properti material (solid): mekanikal, elektrikal, termal, magnetik, optikal, deteriotatif Pendahuluan

Struktur, Proses dan Properti Properti tergantung pada struktur Struktur tergantung pada bagaimana material diproses Performans fungsi dari properti Pendahuluan

Material Selection Process Aplikasi,performans Properti material yang diinginkan. 2. Identifikasi kandidat material Struktur, komposisi material 3. Identifikasi proses yang dibutuhkan Proses untuk merubah struktur dan bentuk Pendahuluan

Klasifikasi Material Material solid dapat dibagi dalam 3 klasifikasi dasar: Logam (Metals) - Ferrous - non Ferrous Keramik (Ceramics) Polimer (Polymers) Sub Klasifikasi : Komposit (Composite) Advanced material Pendahuluan

Logam Tersusun dari satu atau lebih unsur metalik, mis: besi, tembaga, alumunium, baja, besi cor Bersifat konduktor listrik dan termal yang baik Mempunyai sifat magnetik (mis Fe, Co, Ni) Pendahuluan

Keramik Gabungan dari unsur logam dan non logam (oksida, nitrit, karbida) Contoh: Alumunium oksida (Al2O3), Silikon dioksida (SiO2), Silikon Karbida (SiC), gelas, semen, dan lain-lain Sifat: keras, getas, isolator listrik dan panas yang baik, tahan temperatur tinggi Pendahuluan

Polimer Kebanyakan merupakan senyawa organik yang secara kimiawi berbasis karbon, hidrogen, dan non metalik (mis: O, Si, N) Mempunyai struktur molekul yang besar dan berbentuk rantai Contoh: polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC),polystyrene (PS), dll Sifat: berat jenis rendah, duktil, mudah dibentuk menjadi bentuk yang kompleks, tahan bahan kimia, cenderung melunak pada temperatur tinggi, konduktivitas listrik rendah, non magnetik Pendahuluan

Carbonated Beverage Container Materials Metal- Alumunium Keramik-Gelas Polimer-Plastik Pendahuluan

Carbonated Beverage Container Materials Container Requirements: - Tidak dapat melewatkan carbondioksida yang bertekanan - nontoxic, tidak bereaksi dengan minuman - recycleable - relatif kuat dan tahan ketika kontainer yang berisi minuman jatuh dari ketinggian tertentu - murah dan ongkos pembuatan rendah - dapat dibuat dengan berbagai warna dan dapat diberi label yang dekoratif Pendahuluan

Carbonated Beverage Container Materials Alumunium: Pros: non toxic dan tidak bereaksi dengan miuman, relatif kuat, tidak melewatkan carbon dioksida, recyclable, pendinginan cepat, label mudah dicantumkan Cons: optically opaque, ongkos pembuatan relatif mahal Gelas: Pros: Cons: Plastik Pendahuluan

Komposit Tersusun dari kombinasi dua atau lebih jenis material Sifatnya merupakan gabungan dari sifat sifat material yang membentuknya. Contoh: 1. Fiberglass (Glass Fiber Reinforced Ploymer, GFRP): gabungan serat kaca dengan polimer Serat kaca bersifat kuat,kaku, getas Polimer: duktil, lemah, fleksibel Fiberglass: kuat, kaku, fleksibel,duktil, low density 2. Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP): gabungan serat karbon dengan polimer Lebih kuat dan kaku daripada GFRP namun lebih mahal Aplikasi: aircraft dan aerospace, sport 3. Natural Komposit ( mis: Kayu) Pendahuluan

Advanced Material Material yang digunakan untuk aplikasi teknologi tinggi (high-tech) Merupakan material-material tradisional dan baru yang sifat-sifatnya di kembangkan Contoh: semikonduktor, biomaterial, ’material masa depan’ (smart material dan nanomaterial) Pendahuluan

Semikonduktor Mempunyai sifat kelistrikan diantara konduktor dan isolator. Contoh: Silikon (Si), Germanium (Ge) Merupakan material untuk membuat komponen elektronika, transisitor, dioda, led Pendahuluan

Biomaterial Material yang dapat diimplantasi ke dalam tubuh manusia Sifat: tidak menghasilkan substansi yang beracun dan tidak menimbulkan reaksi biologi yang merugikan bagi tubuh Pendahuluan

Smart Materials Merupakan material yang sifatnya dapat merasakan perubahan lingkungannya (mis: disebabkan oleh stimulasi eksternal yang telah diatur, seperti tegangan, temperatur, listrik) dan kemudian merespon perubahan tersebut Contoh: shape memory alloy, piezoelectric ceramics, magnetostrictive material, electrorheological/magnetorheological fluid Shape memory alloy: metal yang setelah berdeformasi akan kembali kebentuk semula jika temperatur berubah Pendahuluan

Smart Materials Shape memory alloy: metal yang setelah berdeformasi akan kembali kebentuk semula jika temperatur berubah Pendahuluan

Smart Materials Piezoelectric ceramics: material yang berekspansi dan berkontraksi sebagai respon dari medan listrik atau tegangan. Juga dapat menghasilkan tegangan listrik jika dimensinya berubah Magnetostrictive material: material yang berekspansi dan berkontraksi sebagai respon terhadap medan magnet Electrorheological fluid: viskositasnya dapat berubah jika ada medan listrik dan magnet Pendahuluan

Pendahuluan