Download - Presentasi Material Refraktori
![Page 1: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/1.jpg)
Precision Cast Sialon-bonded Silicon Carbide for Molten Metal Refractory Applications
Nama : Sigit Prasetyo 13711002Suka Pradita 13711066 Hakim Ginanjar 13711040
![Page 2: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/2.jpg)
Abstrak
•Sialon yang berikatan dengan silikon karbida banyak digunakan di industri manufaktur
•Ketahanan temperatur tinggi & molten metal yang sangat bagus.
•Aplikasinya: molten metal pump parts, thermocouple protection tubes, degassing unit dan silicon crystallization press parts
![Page 3: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/3.jpg)
Klasifikasi Keramik
Berdasarkan komposisi kimia, keramik dapat diklasifikasikan dalam lima kategori utama : •1. Oksida •2. Karbida•3. Silikat •4. Nitrida•5. Keramik gelas
![Page 4: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/4.jpg)
Sialon
•Turunan dari silikon nitrida, maka masuk ke dalam kelompok keramik nitrogen.
•Akronim “sialon” berasal dari material yang berbasis Si-Al-O-N.
•Kekuatan lebih tinggi & ketahanan thermal shock dari silikon nitrida
•Saat ini, digunakan terutama sebagai cutting tool
![Page 5: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/5.jpg)
Silikon Karbida
•Diproduksi pertama kali pada tahun 1891, terbuat dari pasir silika, coke, sejumlah kecil natrium klorida & serbuk gergaji.
•Resistensi yang baik untuk pemakaian, thermal shock, korosi, dan tahan pada temperatur tinggi.
•Sesuai untuk komponen ditemperatur tinggi dalam heat engine & juga sebagai alat pengamplas
![Page 6: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/6.jpg)
Keistimewaan Sialon• Terbuat dari bahan baku yang murah seperti
clay, karbon, silikon, kalsit• Sifatnya lebih mudah dikontrol dengan
pengaturan komposisi• Kandungan O-Sialon dalam komposisi membuat
fired produk tahan terhadap oksidasi • X-Phase sialon resistan terhadap besi dan baja• Kandungan -Sialon membuat produk lebih
mudah disintering memiliki sifat yang tangguh
![Page 7: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/7.jpg)
Prosedur Pembuatan
•Campuran serbuk halus (clay, silica, alumina) dan Coarse Silicon Carbide di bakar dalam Pyrotek Nibek gas fired production kiln pada temperatur 1450oC selama 9 jam (under Nitrogen) untuk ditransformasi menjadi O-sialon bonded silicon carbide composite.
![Page 8: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/8.jpg)
Pengujian
•Distribusi ukuran partikel•Perubahan berat dan panjang•Modulus Elastisitas•Flextural Strenght•Compressive Strenght•Porositas & Densitas•Thermal Expansion•Crystalline Phase Content•Mikrostruktur
![Page 9: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/9.jpg)
Distribusi ukuran partikel
•Distribusi ukuran partikel dianalisis dengan Shimadzu SALD-2001 Laser Diffraction Particle Size Analyser
•Kemudian dihitung dengan persamaan CPFT=(d/Dmax)q
CPFT is the Cumulative Percentage FinerThan (by volume)d is the particle sizeDmax is the largest particle sizeq is the distribution modulus
![Page 10: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/10.jpg)
Perubahan berat dan panjang
•Perubahan berat diukur dengan menghitung perubahan berat sebelum dan setelah pembakaran
•Perubahan panjang diukur dengan menghitung perubahan berat sebelum dan setelah pembakaran
![Page 11: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/11.jpg)
Modulus Elastisitas, Flextural Strenght & Compressive Strenght
•Modulus elastisitas diukur dengan metode impuls berdasarkan ASTM 1259-98
•Flextural strenght diukur dengan pengujian three point bending berdasarkan ASTM C674-88
•Compressive strenght dikur berdasarkan ASTM C773-88
![Page 12: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/12.jpg)
Porositas & Densitas
•Pengukurannya dengan water saturation dan weighing suspended didalam airkemudian dihitung dengan persamaan Archimedes
![Page 13: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/13.jpg)
Thermal Expansion• Sampel dipotong dengan gergaji intan, dengan
ukuran 50x5 mm• Potongan tersebut kemudiandipanaskan pada
temperatur 110°C• Spesimen dimounting kemudian diukur di Harrop
dilatometer dengan IRL-built electronic control. • Tungku dipanaskan di temperatur 1100°C at
2°C/min, dan didinginkan dengan kecepatan yang sama
• Thermal expansion kemudian diukur setelah proses pemanasan
![Page 14: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/14.jpg)
Crystalline Phase Content
•Fasa kristalin dianalisis dengan difraksi sinar X dengan Phillips PW1700 series Diffractometer and the EVA evaluation module in Diffrac Plus Ver.6.0 Release 2000 (Bruker)
![Page 15: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/15.jpg)
Hasil Pengujian & AnalisisDistribusi Ukuran Partikel
• Distribusi ukuran partikel pada campuran diatur agar menyerupai model teori continuous distribution (Andreasen q=0.21) semirip mungkin dengan kondisi komposisi kimia yang dibutuhkan dan bahan material yang tersedia.Pada awalnya pengukuran menunjukan bahwa semakin baik packing, semakin sedikit poros matriks, dan reology yang semakin baik
• Untuk continuous distribution dengan q=0.21, hasil terbaik dari pemaduan bisa dicapai dengan nilai maksimum SiC, di mana terjadi peningkatan kekuatan dan porositas
![Page 16: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/16.jpg)
Mikrostruktur
•Dianalisis dengan metalografi yang dipolish pada 350μm diamond cup wheel.
•Kemudian dilihat strukturnya optical microscope atau dengan scanning electron microscopy (SEM)
![Page 17: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/17.jpg)
Distribusi Ukuran Partikel
![Page 18: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/18.jpg)
Perubahan Berat dan Panjang
• Gambar 4 menunjukan bahwa penyusutan meningkat seiring dengan meningkatnya komposisi sialon pada campuran. Hal ini serupa dengan porositas yang nanti akan dihasilkan
![Page 19: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/19.jpg)
Modulus Elastisitas
•Hubungan antara kekuatan keramik setelah dibakar dengan modulus elastisitas ditunjukan pada gambar 6, dengan titik berwarna abu-abu tidak diperhitungkan. Hal ini dikarenakan data yang kurang baik. Tapi dari data tersebut jika kita bisa meningkatkan kekuatan, maka dengan tetap menjaga nilai modulus elastisitasnya, ketahanan thermal shock juga akan ikut meningkat
![Page 20: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/20.jpg)
Modulus Elastisitas
![Page 21: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/21.jpg)
Flexural Strength
•Kekuatan rata-rata dari sialon matriks ini ditunjukan pada gambar 5. flexural strength tertinggi pada komposisi 24% O-Sialonakan tetapi kita juga bisa melihat pada gambar dimana maksimum komposisi sialon untuk kekuatan maksimum ada pada 25-30% sialon
![Page 22: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/22.jpg)
Flexural Strength
![Page 23: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/23.jpg)
Compressive Strength
•Compressive strength dari ikatan komposit silikon karbida O-Sialon yang divariasikan dengan komposisi matriks sialonnya menunjukan kekuatan maksimumnya antara 25-30% sialon, sama seperti flexural strengthnya. Besarnya compressive strength pada komposisi tersebut adalah 435MPa
![Page 24: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/24.jpg)
Compressive Strength
![Page 25: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/25.jpg)
Porositas dan Densitas
•Dari percobaan ini kembali menunjukan hubungan antara porotitas dan kekuatan, dan sesuai perkiraan semakin tinggi porositas maka akan semakin rendah kekuatannya. Dan juga semakin rendah densitasnya.
![Page 26: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/26.jpg)
Thermal Expansion
•Koefisien ekspansi termal untuk tiap sampel telah ditentukan dengan menghitung lekukan dari kurva antara titik 25°C-1000°C
•Dari hasil tersebut kita mendapatkan koefisien ekspansi termal dengan range 4.37-4.52°C -1
![Page 27: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/27.jpg)
Thermal Expansion
![Page 28: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/28.jpg)
Thermal Expansion
![Page 29: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/29.jpg)
Crystalline Phase Content
• Pengaruh komposisi O-Sialon pada proporsi matriks dibawah 20%, sialon matriks membentuk betha sialondiatas 30% meningkatnya matriks yang tidak bereaksi dengan O-Sialon dan penampilannya berupa unreacted silicon. Hal ini ditandai dengan adanya warna hitam pada pusat rod
• Implikasi dari hasil tersebut adalah untuk ikatan O-Sialon silikon karbida, ada range maksimum dari konten sialon tersebut, yakni berkisar antara 25% - 30%
![Page 30: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/30.jpg)
Crystalline Phase Content
![Page 31: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/31.jpg)
Struktur Mikro
•Struktur mikro yang telah tercapai oleh optimisasi distribusi ukuran partikel dapat dilihat menggunakan gambar yang memiliki ketelitian yang tinggi seperti SEM (Mikroskop Scanning Elektron)
![Page 32: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/32.jpg)
Scanned image of original packing
![Page 33: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/33.jpg)
SEM micrograph image of original packing
![Page 34: Presentasi Material Refraktori](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/563dba57550346aa9aa4cb2d/html5/thumbnails/34.jpg)
Konklusi•Sialon-bonded silicon carbide mempunyai sifat
keuletan dan ketangguhan yang baik•Distribusi ukuran partikel mempengaruhi sifat
dari fired product•Semakin tinggi konten sialon dalam campuran
maka semakin tinggi pula kekuatan fired product (maksimum 25%-30%)
•Semakin tinggi proporsi matriks sialon semakin rendah porositasnya tapi semakin besar shrinkage (maksimum 30%)