Dr. Eko Pujiyanto , S.Si., M.T. Homepage Homepag e : eko.staff.uns.ac. eko.staff.uns.ac.id/3-mat id/3-material-t erial-teknik eknik
Pendahuluan Cacat titik Beberapa jenis cacat lainnya
Ketidaksempurnaan Material Padat
Pendahuluan Cacat titik Beberapa jenis cacat lainnya
Ketidaksempurnaan Material Padat
Susunan yang sempurna ada di keseluruhan material kristal pada skala atom atom tidak tidaklah lah ada. ada. Semua Semua materi material al padat padat mengan mengandung dung sejumlah besar cacat atau ketaksempurnaan.
Ketidaksempurnaan Material Padat
Why are defects important?
Ketidaksempurnaan Material Padat
Defects have a profound impact on the various properties of materials: ◦
◦
Defects are responsible for color (& price) of a diamond crystal. Forging a metal tool introduces defects and increases strength of the tool.
Ketidaksempurnaan Material Padat
Defects can be introduced/ removed during processing
Ketidaksempurnaan Material Padat
Defects in Crystals A 2D representation of a crystal with regular arrangement of atoms.
But … structures of real materials can be better represented by the schematic drawing to the left.
Ketidaksempurnaan Material Padat
◦
◦
◦
◦
atoms missing or in irregular places in the lattice (lattice vacancies, substitutional and interstitial impurities, selfinterstitials) groups of atoms in irregular positions (e.g. screw and edge dislocations) the interfaces between homogeneous regions of the material (e.g. grain boundaries, stacking faults, external surfaces) extended defects (pores, cracks) Ketidaksempurnaan Material Padat
Ketidaksempurnaan Material Padat
Vakansi adalah 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. Interstisi-Diri(self-interstitial) adalah sebuah atom dari bahan kristal yang berdesakan ke dalam sisi interstisi, yaitu ruang kosong kecil dimana dalam kondisi normal tidak diisi atom. Ketidaksempurnaan Material Padat
Ketidaksempurnaan Material Padat
Impuritas ◦
◦
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.
Ketidaksempurnaan Material Padat
Ketidaksempurnaan Material Padat
•
•
Dislokasi adalah cacat linier atau satu dimensi dimana didekatnya beberapa atom tidak segaris. Ada 3 jenis dislokasi yaitu : 1. dislokasi sisi 2. dislokasi ulir 3. dislokasi campuran.
Ketidaksempurnaan Material Padat
1. Dislokasi sisi/pinggir adalah terdapatnya bidang atom ekstra atau setengah bidang, dimana sisinya terputus di dalam kristal.
Ketidaksempurnaan Material Padat
2.
Dislokasi ulir terbentuk karena gaya geser yang diberikan menghasilkan distorsi seperti yang ditunjukkan Gambar disamping. Daerah depan bagian atas kristal tergeser sebesar satu atom kekanan relatif terhadap bagian bawah.
Ketidaksempurnaan Material Padat
3. Dislokasi campuran : Jika pada material dijumpai kedua jenis dislokasi diatas
Ketidaksempurnaan Material Padat
3. Dislokasi campuran
Ketidaksempurnaan Material Padat
•
•
Cacat antar muka adalah batas yang mempunyai dua dimensi yang biasanya memisahkan daerahdaerah pada material yang mempunyai struktur kristal dan/atau orientasi kristalografi yang berbeda. Cacat jenis ini antara lain: 1. Permukaan luar 2. Batas butir 3. Batas kembar 4. Kesalahan tumpukan 5. Batas fasa.
Ketidaksempurnaan Material Padat
Ketidaksempurnaan Material Padat
Ketidaksempurnaan Material Padat
Ketidaksempurnaan Material Padat
•
•
Cacat lainnya yang ada pada semua material padat dimana cacat ini lebih besar dari yang sudah dibicarakan adalah pori, retak, inklusi benda asing dan fasafasa lainnya. Cacat-cacat ini timbul biasanya selama tahap-tahap proses dan pabrikasi.
Ketidaksempurnaan Material Padat
Ketidaksempurnaan Material Padat
Pendahuluan Mekanisme difusi Flux difusi
Difusi stabil dan non-stabil
Faktor yang mempengaruhi difusi
Difusi
What is diffusion? Diffusion is material transport by atomic motion
Difusi
Interdiffusion (or impurity diffusion) occurs in response to a concentration gradient. Self-diffusion is diffusion in onecomponent material, when all atoms that exchange positions are of the same type.
Difusi
Difusi
Self-diffusion - The random movement of atoms within an essentially pure material. Vacancy diffusion - Diffusion of atoms when an atom leaves a regular lattice position to fill a vacancy in the crystal. Interstitial diffusion - Diffusion of small atoms from one interstitial position to another in the crystal structure.
Difusi
Difusi
Difusi
Steady state diffusion: the diffusion flux does not change with time. Nonsteady-State Diffusion: In many real situations the concentration profile and the concentration gradient are changing with time. The changes of the concentration profile can be described in this case by a differential equation, Fick’s second law.
Difusi
Temperature and the Diffusion Coefficient (D) Types of Diffusion - volume diffusion, grain boundary diffusion, Surface diffusion Time Dependence on Bonding and Crystal Structure Dependence on Concentration of Diffusing Species and Composition of Matrix
Difusi
r e d n u n i e r e h d e s u k r a m e d a r t a s i
™
g n i n r a e L n o s m o h T e . . s c n n e I c i , l g n i n r a e L n o s m o h T f o n o i s i v i d a , e l o C / s k o o r B 3 0 0 2 ©
Difusi
Difusi
Difusi
Difusi
Difusi
1.
2.
3.
W. D. Callister, Jr. and D. G. Rethwisch, 2010, Materials Science and Engineering: An Introduction, 8 th edition, John Wiley. ( Chapter 4) Leonid Zhigile, Lecture Note, MSE 209: Introduction to the Science and Engineering of Materials, http://www.people.virginia.edu/~lz2n/mse209/ ( Chapter 4) Donald R. Askeland and Pradeep P. Phulé, The Science and Engineering of Materials, 4 th edition ( Chapter 4)
Ketidaksempurnaan Material Padat
1.
2.
3.
W. D. Callister, Jr. and D. G. Rethwisch, 2010, Materials Science and Engineering: An Introduction, 8 th edition, John Wiley. ( Chapter 5) Leonid Zhigile, Lecture Note, MSE 209: Introduction to the Science and Engineering of Materials, http://www.people.virginia.edu/~lz2n/mse209/ ( Chapter 5) Donald R. Askeland and Pradeep P. Phulé, The Science and Engineering of Materials, 4 th edition ( Chapter 5)
Difusi
