PENGERTIAN MATERIAL TEKNIK
Standard Material adalah suatu zat yang banyak digunakan dalam pembuatan suatu produk yang banyak digunakan oleh manusia. Pemilihannya harus didasarkan pada kriteria-kriteria tertentu, misalnya harga, sifat-sifat mekanis seperti kekuatan, kekuatan, kekerasan, kekerasan, dan lain-lain serta sifat-sifat yang lainnya. Dengan sendirinya kriteria tersebut didasarkan pada kondisi kerja yang dikenakan pada produk tersebut. Material untuk konstruksi tidak sama kriterianya dengan material untuk komponen kom ponen mesin, demikian juga dengan material untuk peralatan elektronik, material untuk peralatan rumah tangga, material untuk pesawat terbang dan lain sebagainya. Jenis material yang digunakan digunakan dalam industri industri sangat banyak banyak jenisnya, misalnya logam dan paduannya, gelas, keramik, kayu, karet, komposit dan masih banyak lagi bahan-bahan lainnya, seperti bahan yang tahan temperatur tinggi, bahan yang memiliki superkondukti!itas superkondukti!itas yang baik, bahan yang sangat keras, bahan yang dapat dibentuk di bentuk dengan deformasi yang besar dan sebagainya. "ntuk melakuk melakukan an pemilihan dari logamlogam tersebut, maka sifat-sifat yang dimiliki oleh masing-masin masing-masing g material tersebut harus diketahui dengan pasti. Material science and engineering adalah engineering adalah suatu #abang ilmu yang mempelajari pengetahuan dasar dari struktur dan dasar-dasar penggunaan dan pemilihan material untuk diaplikasikan pada penggunaan sehari-hari. Skema dari hubungan antara materials science dan science danmaterials materials engineering dijelaskan engineering dijelaskan dalam gambar $%& dan pada gambar $'& dijelaskan hubungan antara materials science and engineering dengan engineering dengan disiplin ilmu lainnya.
Ilmu material atau teknik material atau ilmu bahan adalah sebuah interdisiplin ilmu teknik yang mempelajari sifat bahan dan aplikasinya terhadap berbagai bidang ilmu dan teknik. Ilmu ini mempelajari hubungan antara struktur bahan dan sifatnya. Termasuk ke dalam ilmu ini adalah unsur fisika terapan, teknik kimia, mesin, sipil dan listrik. Ilmu material juga mempelajari teknik proses atau fabrikasi (pengecoran, pengerolan, pengelasan, dan lainlain), teknik analisis, kalorimetri, mikroskopi optikdan elektron, dan lain-lain), serta analisis biaya atau keuntungan dalam produksi material untuk industri. Perkembangan terakhir, ilmu tentang bahan ini mendapat sumbangan yang besar dari majunya bidang nanoteknologi dan mulai diajarkan secara luas di banyak universitas.
Sejarahsunting ! sunting sumber " #imulainya suatu era seringkali ditandai dengan mulai digunakannya suatu bahan baru pada suatu peradaban, misalnya $aman batu, era perunggu, dan era besi. Teknologi bahan bisa dikatakan merupakan salah satu teknologi yang paling tua dalam peradaban, dan merupakan pendahulu dari cabang teknologi lainnya.
Bahan #ari %ikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Material atau bahan adalah $at atau benda yang dari mana sesuatu dapat dibuat darinya, atau barang yang dibutuhkan untuk membuat sesuatu. Bahan kadangkala digunakan untuk menunjuk ke pakaian atau kain. Material adalah sebuah masukan dalam produksi. &ereka seringkali adalah bahan mentah yang belum diproses, tetapi kadang kala telah diproses sebelum digunakan untuk proses produksi lebih lanjut. 'mumnya, dalam masyarakat teknologi maju, material adalah bahan konsumen yang belum selesai. eberapa contohnya adalah kertas dan sutra. Daftar isi sembunyikan" •
&aterial teknik
•
*+ifat-sifat bahan
•
eberapa material penting
•
#aftar pustaka
•
/ihat pula
Material teknik sunting ! sunting sumber " &aterial teknik adalah jenis material yang banyak dipakai dalam proses rekayasa dan industri. &aterial teknik dikelompokkan menjadi 0 golongan, a.l.1 . /ogam 1 baja, besi cor, titanium, logam paduan, dll *. Polimer 1 polietilan, polipropilen, polikarbonat, dll . 2aret 1 isopren, neopren, karet alam, dll . 3elas 1 gelas soda, gelas silika, gelas borosilikat . 2eramik 1 alumina, karbida silikon, nitrida silikon dll 0. 4ibrida 1 komposit, sand5ich, foam
Sifat-sifat bahan sunting ! sunting sumber " . +ifat mekanikal, meliputi kekuatan tarik dan tekan, elastisitas, kekuatan kejut, dll *. +ifat termal, meliputi konduktivitas panas, temperatur kerja maksimum, koefisien ekspansi termal, difusivitas termal, dll . +ifat listrik dan magnetik, meliputi konduktivitas listrik, dielektrika, magnetisasi, dll . +ifat optik, meliputi refraktivitas, reflektivitas, absostif, dll
. +ifat kimia, meliputi korosifitas, oksidasi, ketahanan terhadap sinar ultraviolet, dll
Beberapa material pentingsunting ! sunting sumber " /ogam
•
aja
•
6luminium
•
Tembaga
•
Polimer
•
•
karet
•
plastik
•
2eramik
•
3elas
•
+emen portland
•
atu
•
Tekstil •
+utra
•
2atun
•
%ol
•
/inen
•
7ilon
•
Polyester (Tetoron)
•
8ayon
•
+pandeks &aterial berdasarkan-bio
•
•
2ulit
•
Tulang
•
2ertas
•
/umber 9kayu
•
iomaterial
•
2omposit •
:iberglass
•
;oncrete
Daftar pustakasunting ! sunting sumber " •
(Inggris) 6shby, &ichael< +hercliff, 4ugh< ;ebon, #avid (*==>), ? &aterials - @ngineering, +cience, Processing and #esign?, @lsevier I+7 =->=0-AB-=
Lihat pulasunting ! sunting sumber " •
teknologi
•
sejarah sains dan teknologi
•
&asyarakat pasca-industrial
•
komoditas
•
&ateriel
l
per mi s ik ak ,j ur us ant ek ni kmat er i al i t uapay a?apak ahs audar any a t ek ni kme t al ur gi ?bedak edu an y aa pay a?maafk aks k s dbgthehe. . pengenj ugabi s aki t b: ' ) Khot i j ah Hai Khot i j ah. . Sa t up oi np l u sbu atk a muk a r e nab er a ni me na n y a k anh al y a n gt i d akk a mu k e t ah ui ,di s aa ty a ngl a i nmu ngk i nc umadi am. T ek ni kMat er i al at auMat er i al sSc i enc eandEngi neer i ngadal ahs uat ubi dang y angmempel aj ar i i l mudanmer ek ay as amat er i al .Mat er i aldi bagi menj adi 4 y a i t ul og am,p ol i mer ,k e r a mi kd ank omp os i t .Me man gag akmi r i pde ng an T ek ni kMet al ur gi ,t api s ebenar ny aber beda.T ek ni kMet al ur gi l ebi h me ne k a nk a ne k s t r a k s i b ah ant a mb an gme nj a di b ah ans e t e ng ahj a di .Da n Me t a l ur gi j u gal e bi hme mpe l aj ar i k ear a hLo ga m.Me r ek amu ngk i nt i d ak bel aj armengenai Pol i mer ,Ker ami kdanKompos i t .J adi T ek ni kMat er i al i t u
c ak upann y aj auhl ebi hl uas .Bel um ban y akUni v er s i t asdi I ndones i ay ang membuk aJ ur us anTek ni kMat er i al .T api j ur us anT ek ni kMat er i al s angat popul erdi Uni v er s i t as 2di duni a.Kar enas egal ai nov as idi s emuabi dang T ek ni k ,pas t i ber as al dar i y angnamany aMat er i al .T augadgety gkamu g un ak a nt i a pha r i ?Ke na pap er k e mb an ga nn y as a ng atc e p at ?Ka r e naa da y a ngna man y aT ek ni kMat er i a l . Yu kma s ukFTMDI TBt r u sna nt i ma s u kT e k n i kMa t e r i a l .
Setelah beberapa waktu absen menulis, kali ini saya akan meneruskan topik ini. Dalam postingan yang lalu saya sudah menjelaskan logam, keramik dan polimer, dan kali ini akan dijelaskan tentang komposit.
KM!S"# Komposit adalah kelompok dari material yang terbentuk dengan menggabungkan dua $atau lebih% material dasar. Material yang satu bertindak sebagai matrik sedangkan material yang lainnya bertindak sebagai penguatnya, misalnya polimer sebagai matriknya, serat sebagai penguatnya sehingga dikenal dengan fiber-reinforced polymer matrix composites. Sifat-sifat dari material komposit ini merupakan gabungan dari sifat-sifat material p enyusunnya, di mana sifat gabungan ini tidak bisa di&apai dengan memproses material tunggal. 'ontoh lain dari komposit misalnya kayu lapis, beton, ban karet yang diperkuat dengan baja, aluminium yang diperkuat oleh alumina $alumina-reinforced aluminum matrix composites % dan lain-lain. !enggunaan yang paling umum dari komposit yang diperkuat oleh serat oleh fiber adalah sebagai material struktur yang memerlukan rigiditas, kekuatan dan densitas yang rendah $ringan%. Sekarang ini raket tenis dan sepeda balap terbuat dari komposit epoksi-fiber yang kuat, ringan dan harganya tidak terlalu mahal. Dalam komposit ini, fiber(serat karbon tertanam di dalam matrik epoksi. Serat karbon memiliki kekuatan yang tinggi dan rigid tetapi keuletannya terbatas atau getas. Karena kegetasan ini maka tidak akan praktis jika raket tenis hanya terbuat dari karbon saja. Sedangkan epoksi yang tidak terlalu kuat, dalam komposit ini memiliki dua peran penting. Dia bertindak sebagai media untuk mentransfer beban ke serat, dan antarmuka serat-matrik membelokkan dan menghentikan retak ke&il, sehingga membuat komposit dapat menahan retak lebih baik dari p ada komponen(material tunggal pembentuknya. Kekuatan dan rigiditas komposit serat karbon-epoksi dapat dikontrol dengan mem)ariasikan jumlah serat karbon yang dimasukkan ke dalam matrik epoksi. Kemampuan untuk mengatur sifat-sifat in i
dan dikombinasikan dengan densitas yang rendah dan kemudahan fabrikasinya menjadikan material ini alternatif yang sangat menarik untuk berbagai aplikasi. Disamping untuk peralatan olah raga seperti dijelaskan tadi, komposit tersebut digunakan dalam pesawat udara seperti sudu-sudu kipas $ fan blades% dalam mesin jet dan untuk permukaan kontrol dalam struktur pesawat. Komposit dapat juga dibuat dengan memasukkan serat keramik yang kuat ke dalam matrik logam untuk menghasilkan material yang kuat dan rigid. Sebagai &ontoh, serat Si' dimasukkan ke dalam matrik aluminium. Komposit ini yang dikenal dengan komposit bermatrik logam $metal matrix composites% digunakan sebagai material struktur pesawat untuk komponen yang terkena beban menengah seperti skin badan pesawat. Sedangkan komposit serat logam dalam matrik keramik dibuat untuk mendapatkan keuntungan dari kekuatan keramik dan mendapatkan keuletan dari serat logam yang dapat mendeformasi dan membelokkan retak. !ada waktu retak terbelokkan, dibutuhkan beban yang lebih agar retak tetap menjalar, dan karenanya material menjadi lebih tangguh. Berikut ini beberapa kemungkinan pengembangan baru bagi komposit*
•
!otensi yang besar untuk mengurangi berat pesawat terbang. !enggunaan awal adalah untuk komponen dengan pembebanan ringan seperti penstabil )ertikal dan permukaan kontrol yang terbuat dari komposit serat karbon-epoksi. Dengan komposit bermatrik logam, akan dimungkinkan penggunaan yang lebih luas termasuk untuk komponen dengan pembebanan yang berat.
•
Komposit bermatrik keramik yang tahan suhu tinggi akan meningkatkan suhu operasi dari mesin.
•
!eluang yang signifikan dalam peningkatan penggunaan komposit adalah untuk belajar mendisain dengan material yang mempunyai modus kegagalan yang sangat berbeda dengan material kon)ensional.
Bersambung... +eff* S&haffer et all. D I P O S K A N O L E H E F E N D I M A B R U R I D I 3:14 AM NO C OMM ENT S:
THURSDAY, APRIL 2, 2 009
MENGENAL JENIS-JENIS MATERIAL (2)
!ada kesempatan yang lalu saya telah memperkenalkan sekilas tentang logam dan keramik. Kali ini saya akan meneruskan membahas tentang jenis-jenis material yang lain yaitu polimer.
POLIMER
!olimer terdiri dari molekul-molekul yang membentuk rantai yang panjang dalam bentuk grup-grup yang berul ang. nsur-unsur yang umum dalam rantai utama meliputi ', , dan Si.
Sebagai &ontoh, polimer yang umum dengan struktur yang sederhana adalah polietilen. Strukturnya adalah sebagai berikut*
da dua ma&am ikata dalam polimer yaitu ikatan primer dan sekunder. "katan dalam rantai utama adalah ikatan primer yang ko)alen, karenanya rantai -rantai molekulnya sangat kuat. Sedangkan antar rantai utama ikatannya adalah ikatan sekunder yang relatif lemah. "ni berarti pada umumnya rantairantai mudah mengalamai /sliding/dengan rantai lainnya jika dikenakan beban gaya, dan karenaya kekuatannya relatif rendah. Selain itu, banyak polimer &enderung melunak pada pemanasan ke suhu sedang, sehingga umumnya polimner tidak digunakan untuk aplikasi suhu tinggi. 0alaupun demikian, polimer memiliki sifat-sifat yang yang membuatnya menarik di berbagai aplikasi.Karena polimer mengandung unsur-unsur yang umum dan relatif murah proses sintesanya, atau bahkan terdapat di alam, menjadikan p olimer dapat diperoleh dengan murah. !olimer juga memiliki densitas yang rendah dan mudah dibentuk menjadi bentuk yang komplek. Karenanya polimer dapat menggantikan logam untuk komponen-komponen otomotif dan pesawat terbang, terutama komponen yang tidak mendapat beban yang tinggi. Karena s ifat-sifatnya, dan juga tidak bereaksi dengan senyawa kimia $tapi yang ini masih diperdebatkan%, polimer digunakan sebagai wadah minuman dan sebagai pipa saluran air. Seperti juga logam dan keramik, sifat-sifat polimer dapat dimodifikasi dengan perubahan komposisi dan dengan pemrosesan. Sebagai &ontoh, penggantian salah satu dari empat atom 1 dengan &in&in ben2ena dapat merubah polietilen menjadi polistiren. 3ika grup ben2ena di dalam polistiren digantikan dengan satu atom 'l, akan terbentuk poli)inilklorida $!4'%. tom 'l akan membatasi mobilitas rantai lebih kuat dari atom 1 tetapi lebih lemah dari &in&in ben2ena. #iga jenis polimer ini mengilustrasikan prinsip dasar yang berlaku bagi semua material, yaitu hubungan antara struktur material dan sifat-sifatnya. Beberapa aplikasi polimer yang potensial saat ini adala5
•
!engembangan polimer bio-degradable menawarkan potensi untuk meminimalkan pengaruh negatif pada lingkungan.
•
#eknologi polimer kristal-&air memungkinkan pengembangan material struktur yang ringan.
•
!olimer konduktor listrik dapat menggantikan kawat logam kon)ensional untuk apllikasi kabel listrik yang ringan pada pesawat ruang angkasa.
•
!engembangan komposit matrik polimer dengan penguat serat alam untuk aplikasi bodi otomotif.
Sekian dulu ya...bersambung.... +eferensi5 3.!. S&hsffer et all .
D I P O S K A N O L E H E F E N D I M A B R U R I D I 11:45 PM NO C OMM ENT S:
WEDNESDAY, APRIL 1,
2009
MENGENAL JENIS-JENIS MATERIAL
!ada postingan kali ini saya akan membahas sekilas mengenal apa itu logam, keramik, polimer, komposit dan semikonduktor.
LOGAM
Logam merupakan padatan yang memiliki atom-atom yang tersusun se&ara teratur, letak atau posisi atom-aton tersebut di dalam struktur berulang menurut pola tertentu. Struktur teratur yang berulang ini dikenal sebagai kristal dan memberikan sifat-sifat yang spesifik. Logam adalah konduktor listrik yang bagus, material yang relatif kuat, padat, dapat dideformasi menjadi bentuk yang komplek, dan tahan patah getas terhadap beban impak yang tinggi. Karena sifat-sifat fisik dan mekaniknya ini, membuat logam merupakan salah satu grup material yang sangat p enting untuk aplikasi struktur dan listrik. Logam se&ara ekstensif digunakan pada automobil, pesawat terbang, bangunan, jembatan, perkakas mesin, dan aplikasi lainnya di ma na dibutuhkan kombinasi kekuatan tinggi dan ketahanan terhadap patah getas. !ada kenyataannya kombinasi sifat yang bagus antara kekuatan dan keliatan $ tahan terhadap patah% inilah yang membuat logam sangat umum digunakan sebagai material struktur.0alaupun pengembangan paduan logam sudah hampir pada klimaksnya, usaha meningkatkan kemampuan masih terus dilakukan, misalnya dengan penambahan partikel keramik sebagai penguat pada matrik logam, yang dikenal dengan komposit matrik logam $MM's-Metal Matri6 'omposites%. selain itu perkembangan terakhir memberikan harapan yang menjanjikan
dengan adanya perkembangan teknologi nano. Dengan teknologi ini, dimungkinkan membuat logam yang mempunyai struktur dalam skala ukuran nano meter yang berefek terhadap peningkatan kekuatan logam yang berlipat dari kekuatan logam dengan struktur yang sekarang $ skala mikron%.
KERAMIK
!ada umumnya keramik merupakan senyawa dari unsur logam dan non-logam. nsur non-logam biasanya oksigen seperti pada l78, Mg, 'a yang merupakan &ontoh tipikal dari keramik. !erbedaan keramik dan logam ialah pada ikatan antar atomnya, pada keramik ikatannya adalah ionik dan atau ko)alen, sedangkan pada logam ikatannya adalah ikatan logam. Karenanya tidak ada elektron bebas di dalam keramik, sehingga ia merupakan konduktor listrik yang buruk dan digunakan sebagai penyekat $isolator% pada aplikasi listrik. Misalnya pada busi, digunakan isolator keramik untuk memisahkan komponen logam. Detil mengenai ikatan antar atom akan di posting di lain waktu. #etapi kali ini &ukuplah saya katakan bahwa ikatan ionik dan ikatan ko)alen itu sangat kuat. Karenaya, keramik se&ara intrinsik lebih kuat dari pada logam. kan tetapi karena strukturnya yang lebih komplek, ion-ion atau atom-atom dalam keramik tidak mudah dipindah tempatkan oleh beban atau gaya tertentu dan ia akan &enderung patah getas dari pada melengkung seperti logam. Kegetasan inilah umumnya yang membatasi penggunaan keramik sebagai material struktur, meskipun perkembangan terakhir ada perbaikan dengan memasukkan serat keramik ke dalam matrik keramik dan dengan ino)asi teknologi lainnya. kan tetapi pula struktur ikatan yang rigid ini bagi keramik memberikan keuntungan yang lain, yaitu kestabilan pada suhu tinggi, tahan terhadap serangan kimia, dan tahan terhadap absorpsi senyawa asing. Karena itu keramik &o&ok untuk aplikasi pada suhu tinggi seperti untuk komponen di dalam ruang pembakaran mesin jet, untuk wadah senyawa kimia yang reaktif, dan lain-lain. Kebanyakan keramik adalah kristalin, tetapi beberapa ada yang non-kristalin. 'ontoh yang paling umum adalah ka&a jendela, yang terdiri dari Si 7 dengan penambahan beberapa oksida logam. Sifatsifat optik merupakan sifat yang penting pada gelas, dan dapat dikontrol melalui komposisi dan proses.Selain itu sifat-sifat mekanik dan termal gelasdapat juga dikontrol. 9elas(ka&a pengaman, merupakan gelas yang telah dilakukan siklus termal yang memberikan permukaan gelas dalam keadaan kompresi, sehingga tahan terhadap retak. Bahkan, gelas(ka&a yang diproses seperti ini dapat menahan retak ketika dipukul oleh palu. plikasi keramik yang potensial saat ini dan memberikan pengeruh ekonomi yang besar adalah* - Diindustri otomotif, sifat kekuatan dan termal keramik sangat dibutuhkan untuk komponben mesin. Sebagai &ontoh, lebih dari :;.;;; mobil di 3epang menggunakan turbo&arjer keramik, yang meningkatkan efisiensi automobil. Material ini adalah Si8< atau Si' yang diproses untuk tahan terhadap patah. - Keramik berdasarkan senyawa seperti =B7'u8> danBa7Sr7'a'u76 telah meningkatkan suhu
kritis superkonduktor ke ?@ K. "ni berarti bahwa film superkonduktor dapat digunakan sebagai pelapis peralatan gelombang mikro dan sebagai kawat untuk berbagai ma&am aplikasi. - Komputer generasi mendatang akan menggunakan komponen olektro-optik dari keramik yang akan meningkatkan ke&epatan dan efisiensi. ...Bersambung... +eferensi*3.!.S&haffer et all . D I P O S K A N O L E H E F E N D I M A B R U R I D I 6:11 PM NO C OMM ENT S:
APA SAJA JENIS-JENIS MATERIAL
Se&ara garis besar material dapat digolongkan menjadi lima grup besar yaitu L9M, KA+M"K, !L"MA+, KM!S"# dan SAM"KDK#+. =ang termasuk logam barangkali yang familiar adalah besi, tembaga, aluminium, emas dan lain-lain5 yang termasuk keramik yang umum adalah pasir, batu bata, semen, gelas $jendela%, grafit dan lain-lain5 &ontoh polimer yang umum adalah selulosa, nilon, polietilen, #eflon, Ke)lar, polystiren dan lain-lain5 sedangkan &ontoh komposit misalnya fiber karbon di dalam matrik epo6y yang digunakan dalam raket tenis5 dan &ontoh semikonduktor yang sederhana adalah silikon dan germanium. pa dasar pengolongan material menjadi grup-grup di atas Banyak material-material yang mempunyai struktur atom atau sifat-sifat teknik yang sama atau keduanya sama, maka akan mudah mengelompokkan mereka berdasarkan kesamaan ini menjadi grup-grup besar ini. #entunya pengelompokan ini dapat berubah dengan penemuan baru dan kemajuan teknologi. Komposit, yang juga kadang-kadang disebut material-rekayasa, merupakan &ontoh yang tepat dari klasifikasi grup yang baru. Material ini dibuat dengan menggabungkan dua material atau lebih menggunakan teknologi &anggih untuk mendapatkan sifat-sifat yang tidak dapat di&a pai oleh material yang sudah ada. Karena sifat-sifat material berkaitan dengan strukturnya, penting untuk dipahami bahwa &ara material itu diproses akan mempengaruhi strukturnya dan kemudian sifat-sifatnya. Sebagai &ontoh dari konsep yang penting ini,yaitu misalnya bagaimana proses termal mempunyai pengaruh yang besar terhadap sifat-sifat baja. 3ika baja didinginkan perlahan-lahan dari suhu tinggi, baja akan relatif lunak dan memiliki kekuatan yang rendah. 3ika baja yang sama didinginkan &epat $quenching% dari suhu tinggi yang sama, ia akan sangat keras dan getas. khirnya, jika baja diCuen&h dan kemudian dipanaskan kembali ke suhu sedang $menengah%, ia akan mempunyai kombinasi yang bagus antara
kekuatan $strength% dan keliatan $toughness%. !embahasan setiap grup material diatas, bersamaan dengan beberapa hubungan struktur-sifat akan dibahas pada postingan berikutnya. Sumber* 3.!.Sa6ena et all
