Uji Fisis dan Mekanik pada Desain Struktur Keramik Forsterite (Mg2SiO4) dengan Teknik Sintering (Solid State-Reaction)

Jorena Jorena, Hadir Kaban, Ahmad Aminuddin Bama

Abstract


Telah dilakukan penelitian tentang sintesis, uji fisis dan mekanik keramik forsterite dengan metode sol-id state reaction (sintering). Keramik forsterite disintesis dengan menggunakan powder silika dan magnesium oksida sintetik. Selanjutnya silika dan magnesium powder dicampur dan digerus hingga halus. Ke dalam cam-puran tersebut ditambah etanol dan ditirrer dengan magnetik stirrer agar menjadi homogen, dan dikalsinasi pada suhu 110oC hingga membentuk bubuk/serbuk. Selanjutnya serbuk digerus kembali dengan mortar dan pastel untuk menghasilkan serbuk forsterite. Serbuk dicetak menjadi pelet silinder dan kemudian disintering dengan suhu yang berbeda yaitu 850, 950 dan 1050oC. Selanjutnya dilakukan pengukuran/uji porositas, densi-tas dan konduktivitas, hardness/kekerasan dan fracture toughness/keretakan.

Hasil pengukuran menunjukkan bahwa densitas meningkat dengan seiring dengan kenaikan suhu sintering, sebaliknya porositas dan fracture toughness menurun dengan meningkatnya suhu sintering. Hasil analisis frac-ture toughness dengan SEM menunjukkan bahwa keretakan pada suhu sintering 850oC lebih besar dibanding-kan dengan sampel yang disintering pada suhu 950 dan 1050oC. Dengan kata lain, tingkat keretakan pada sampel yang disintering pada 850oC lebih besar dibandingkan dengan sampel yang disintering pada suhu 950 dan 1050oC. Fenomena ini menunjukkan bahwa butiran-butiran semakin besar disertai jumlah pori yang se-makin sedikit. Kekerasan meningkat seiring dengan kenaikan suhu sintering. Semakin tinggi suhu sintering, semakin tinggi kekerasan yang sesuai dengan meningkatnya densitas, serta diikuti menurunnya porositas. Pen-gukuran konduktivitas menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu sintering, konduktivitas semakin kecil yang se-suai dengan meningkatnya densitas dan menurunnya porositas. Berdasarkan karakteristik perubahan konduk-tivitas, keramik forsterite yang diperoleh dalam penelitian ini mendekati sifat isolator sehingga dapat diaplikasi-kan sebagai bahan isolator listrik.


Full Text:

PDF

References


Australian Standard, (1989), “Refractories and Refrac-tory Material Physical Test Methods: The Determina-tion of Density, Porosity and Water Adsorption”, 1774.

Chesters, J.H. 1973. Refractories: Production and Prop-erties. The Iron and Steel Institute: London, UK. (p 3-13).

Diesperova, M I, V A Bron, V.A., Perepelitsyn, V.A., Boriskova, T.A.,Alekseeva, V.A.,

Kelareva, E.I., (1977). "Refract." Ind Ceram, pp. 278.

Damiyanti, Eristian. 2012. Pengaruh Suhu Sintering Terhadap Karakteristik Struktur Dan Mikrostruktur Komposit MgO-SiO2 Berbasis Silika Sekam Padi (Skrip-si). Fisika FMIPA Universitas Lampung. Bandar Lam-pung

Gibson, R F. (1994) Principles of Composite Materal Mechanics. New York: McGraw-Hill Inc.

Jahn, S., (2010). First-Principles Study of Elastic Prop-erties and Displacive Phase Transitions In MgSiO3 Ens-tatites. GFZ. Germany.

Jing, L., Qi., W., Jihui, L., and L. Peng, L., (2009). Syn-thesis Process of Forsterite Refractory by Iron Ore Tail-ings. Journal of Environmental Sciences Supplement. S92–S95.

Kasanovic, Cleo., Stubicar, Nada., Tomasic, Nenad., Vladmir, Bermanec., Stubicar Mirko and Ivankovic, Hrvoje .(2005). Synthesis of Forsterite Powder from Zeolite Precursors. Pp. 203-208. Croatica Chemica Acta. University of Zagreb. Croatia.

Kharaziha, M and Fathi, M.H., (2009). Synthesis and characterization of bioactive forsterite nanopowder. Ceramics International 35. Pp. 2449-2454.

Kharaziha, M and Fathi, M. H. (2010). Mechanically Activated Crystallization of Phase Pure Nanocrystalline forsterite Powders. Pp.534. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. Department of Ma-terials Engineering Isfahan. University of Technology Isfahan. Iran.

Kingrey, W.D, Bowen, H.H, Uhlmann, D.R, (1976),”Introduction to Ceramics” 2nd, Eddition, Jhon Wiley & Sons.

Kudoh, Y and Takeuchi, Y. (1985). The Crystal Struk-ture of Forsterite Mg2SiO4 under High Pressure up to 149 kb. Journal Zeitschrift fur Kristallographie 171:291-302.

Matthew, B.D., Jackson., D., and James, P.F. (1998). Preparation and Characterization of Forsterite (Mg2SiO4) Aerogels. Journal of Non-Crystalline Solids. Department of Engineering Materials: University of Sheffield. 225: 125–129

Pack, A., Palme, H., Michael, J., and G. Shelley, G., (2005). Origin of Chondritic Forsterite Grains. Geochi-mica et Cosmochimica Acta. 69(12): 3159–3182.

Rahaman, I.A. (1995). Ceramics Pressing and Sintering. Department of Ceramics Engineering University of Mis-soury-Rolla Rola. Issouri.

Saberi, A., Alijenad, B., Negahdari, Z., Kazemi, F., (2007). Low Temperature Synthesis of Nanocrystalline Forsterite." Materials Reseach Bulletin, pp.666-673.

Schock, R. N., Duba, A and T. J, Shankland. 1989. Electrical Condition in Olivin. J Geophys. Res., 94, 5829-5839.

Song, K.X. and X.M. Chen, X.M., (2008). Phase Evolu-tion and Microwave Dielectric Characteristics of Ti-Substituted Mg2SiO4 Forsterite Ceramics. Matterials Let-ter. 62: 520-522.

Tavangarian, F and Emadi, R. (2010). Synthesis of Pure Nanocrystallin Magnesium Silicate Powder. pp. 122. Is-fahan University of Technology (IUT).

Xu, P.K. and G.Z. Wei, G.Z., (2005). New Process Tech-nology for Refractory. Metallurgy Industry Press, Beijing. 46–47.


Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
Jurnal Penelitian Sains (JPS) Published by Faculty of Mathematic and Natural Science Sriwijaya University is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.