BAB II DASAR TEORI DASAR TEORI
2.3. Aluminium Dan Paduannya 1. Produksi Aluminium
2.3.3. Paduan Aluminium
Penggunaan aluminium murni terbatas pada aplikasi yang tidak terlalu mengutamakan faktor kekuatan, seperti : penghantar panas dan listrik, perlengkapan bidang kimia, lembaran (plat) dan sebagainya. Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kekuatan aluminium adalah dengan proses pengerasan regangan, tetapi cara ini tidak senantiasa memuaskan bila tujuan utamanya adalah untuk menaikan kekuatan bahan. Pada perkembangan selanjutnya peningkatan kekuatan aluminium dapat dicapai dengan penambahan unsur-unsur paduan ke dalam aluminium. Unsur-unsur yang biasa dipakai dalam paduan aluminium adalah : tembaga (Cu), mangan (Mn), silikon (Si), magnesium
(Mg), seng (Zn), dan lain sebagainya, serta sifat lainnya seperti mampu cor dan mampu mesin juga bertambah baik. Dengan demikian penggunaan aluminium paduan lebih luas dibandingkan dengan aluminium murni. Paduan aluminium diklasifikasikan dalam berbagai standar oleh berbagai negara di dunia. Saat ini klasifikasi yang sangat terkenal dan sangat sempurna adalah standar Aluminium Association di Amerika (AA) yang didasarkan atas standar terdahulu dari Alcoa (Aluminium Company of America). Paduan aluminium diklasifikasikan menjadi dua kelompok umum, yaitu : paduan aluminium tuang/cor (cast aluminium alloys)
dan paduan aluminium tempa (wrought aluminium alloys). Setiap kelompok tersebut dibagi lagi menjadi dua kategori, yaitu dengan perlakuan panas (heat treatable alloys) dan paduan tanpa perlakuan panas (non heat treatable alloys).
Struktur mikro paduan aluminium (berhubungan erat dengan sifat-sifat mekanisnya) terutama tergantung pada laju pendinginan saat pengecoran dilakukan. Laju pendinginan ini tergantung pada jenis cetakan yang digunakan. Dengan cetakan logam, laju pendinginan akan berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan cetakan pasir sehingga struktur logam cor yang dihasilkan akan lebih halus dan menyebabkan peningkatan sifat mekanisnya. Berikut ini adalah beberapa contoh aluminium paduan:
1. Paduan Al-Cu.
Paduan Al-Cu sangat jarang digunakan karena tingkat kecairannya jelek. Sebagai coran dipergunakan paduan yang mengandung 4 – 5 %Cu, ternyata dari fasanya paduan ini mempunyai daerah luas dari pembekuannya, penyusutan yang
besar, resiko besar pada kegetasan panas dan mudah terjadi retakan pada coran. Paduan ini juga memiliki sifat-sifat mekanis dan mampu mesin yang baik sedangkan mampu cor bahan ini agak jelek. Adanya Si sangat berguna untuk mengurangi keadaan itu dan penambahan Ti sangat efektif untuk memperhalus butir, dan juga dapat memperbaiki mempu cornya. Dengan perlakuan panas pada coran dapat dibuat bahan yang mempunyai kekuatan tarik yang sangat tinggi.
2. Paduan Al-Si, Al-Si-Mg, dan Al-Si-Cu.
Paduan Al-Si merupakan paduan aluminium yang paling banyak digunakan dengan kadar Si bervariasi dari 5 – 20 %. Kebanyakan paduan ini memiliki struktur mikro eutektik atau hypoeutektik (komposisi eutektik 12,7 % Si). Paduan ini mempunyai visikositas yang baik dan tahan terhadap korosi serta memiliki mampu cor yang baik, sehingga dipakai untuk elemen-elemen utama mesin. Paduan ini relatif ringan, koefisien pemuaian rendah, penghantar panas dan listrik yang baik. Bila Paduan ini dicor, akan mempunyai sifat mekanis yang rendah karena butiran-butiran Si cukup besar, sehingga pada saat pengecoran perlu ditambahkan natrium untuk membuat kristal halus dan memperbaiki sifat-sifat mekanisnya, tetapi cara ini tidak efektif untuk coran tebal. Sifat-sifat mekanik paduan Al-Si dapat diperbaiki dengan menambahkan Mg, Cu, atau Mn, dan
selanjutnya diperbaiki dengan perlakuan panas. Penambahan unsur Mg ( 0,3 - 1 % ) pada paduan Al-Si akan menghasilkan peningkatan cukup besar terhadap sifat-sifat mekanisnya. Dalam hal ini unsur Mg meningkatkan respon terhadap perlakuan panas bahan. Peningkatan tersebut karena adanya presipitasi Mg2Si. Penambahan unsur Cu ( 3 – 5 %) pada paduan AL-Si dapat juga meningkatkan sifat-sifat mekanis paduan. Paduan AL-Si-Cu, dengan komposisi Si mendekati komposisi eutektik, dapat digunakan pada suhu tinggi dengan koefisien muai panjang relatif kecil. Paduan ini banyak digunakan untuk bahan piston mesin motor bakar (internal combustion engine). Duralumin merupakan salah satu paduan popular dari Al dengan komposisi standar Al – 4 % Cu – 0,5 % Mg – 0,5 % Mn. Bila kandungan unsur Mg ditingkatkan sehingga komposisi standarnya berubah menjadi Al – 4,5 % Cu – 1,5 % Mg – o,5 % Mn dinamakan paduan duralumin super.
3. Paduan Al-Mg.
Paduan aluminium dengan kadar Mg sekitar 4 – 10 % mempunyai ketahanan korosi dan sifat-sifat mekanis yang baik. Paduan ini mempunyai kekuatan tarik di atas 300 Mpa dan perpanjangan di atas 12 % setelah perlakuan panas. Paduan Al-Mg (disebut juga hidronalium) dipakai untuk bagian-bagian dari alat-alat industri kimia, kapal laut, kapal terbang yang
membutuhkan daya tahan yang baik terhadap korosi. Paduan ini mempunyai daya tahan yang sangat baik terhadap korosi dalam air laut dan udara dengan kadar garam relatif tinggi. Paduan Al dengan 2 – 3 % Mg dapat dengan mudah ditempa, dirol dan diekstrusi. Paduan Al dengan 4,5 % Mg setelah dianil merupakan paduan cukup kuat dan mudah dilas. Paduan ini banyak dipakai sebagai bahan tangki LNG.
4. Paduan Al-Mn.
Mangan (Mn) merupakan unsur yang memperkuat aluminium tanpa mengurangi ketahanan terhadap korosi, dan dipakai untuk membuat paduan tahan korosi.
5. Paduan Al-Mg-Zn.
Aluminium menyebabkan keseimbangan biner semu dengan senyawa antar logam Mg-Zn dan kelarutannya menurun apabila temperaturnya turun. Telah diketahui sejak lama bahwa paduan sistem ini dapat dibuat keras sekali dengan penuaan setelah perlakuan pelarutan. Paduan bersifat keras dan getas oleh korosi tegangan. Paduan tersebut dinamakan ESD (duralumin super ekstra).
6. Paduan Aluminium Tahan Panas.
Paduan Al-Cu-Ni-Mg mempunyai kekuatan konstan sampai suhu 300˚C sehimgga paduan ini banyak dipakai untuk piston atau tutup silinder. Paduan Al-Si-Cu-Ni-Mg mempunyai
koefisien muai rendah dan tahan terhadap suhu tinggi sehingga paduan ini banyak dipakai untuk piston.
