1. PF]NCANTAII

Didalam tulisan ini jang diruaksud dengan orientasi krislal dari suatu kristal tunggal, ialah arah dari surrrbu_kristal tcrsebut rclatip tcriradap bidang klistal tertentr-r jang diberi indeks rnenurut sistinr Miller.

Orientasi kristal clari suatu logarn mempunjai p.ngii'th jang besar terhadap sifat-sifat logam tersebut. Pengaruh-pensaruh ini dapat dilihat didalarn beberapa hal dibawah ini:

@ P.ttguruh terhadap sifat fisika

Elektron-clcktron logarn akan lebih bcbas bcrgerak apabila logam tcrsebut mernpunjai orientasi kristal jang tertentu.

q!) P.rrgutrrlr terhadap sifat rcknoloqi

Pada proses "dcep drauinq", "eq$g.', jait,r benttrk jane nienjeruyrai kuping jang disebabkan karena deforrrrasi jang tidah saura, akan terdjadi apabila pelat-pelat logaru jang dipakai scbagai bahan dasar nrernpunjai orientasi jang tertentu.

@))Pengaruh terhadap sifat rnekanika

Pada logarn-loganr jang rrrcnipunjai orientasi kristal jang tcrtentu, kekuatannja akan berubah dengan berubahnja orientasi.

Didalarn artikel ini 'penulis nrencljelaslian hasil-hasil penjclidikannja jan3 dilakuliaq,diluar negeri tentang liristal tungual dali paduan alurriniurn 6061 jang dihasilkan dengan tjara "strain-anneal". Didalarn penjcliclikan tersebut penulis rnelnpergunahan sinar-X sebagai alat utama clalarn perrentuan orientasi kristal tunggal.

2. BAHAN DAN ALAT.ALAT

,a. Bahan-bahan

Bahan jang dipergunakan ialah kawat-kawat kristal tunggal dengan diameter 2 mm. dari paduan aluminium 6061 jang dihasilkan dengan tjara "strain-anneal". Tjara penumbuhan kristal tunggal sematjam ini telah diuraikan. 2) I(omposi,si kimia dari paduan aluminium tersebut diatas adalah sebagai berikut:

b. Alat-alat

Alat jang terpenting ialah unit difraksi sinar-X dengan sasaran wolfram jang berkekuatan 50 KVA. Selain alat ini diperlukan pula kamar gelap jang lengkap dengan fasilitaluntuk mentjutji film hasil pemotretan dengan sinar-X tcrsebut.

3. TIARA MELAKUKAN PENJELIDIKAN

Hal-hal jang dilakukan didalam penjelidikan ini dapat dibagi dalam tiga bagian, jaitu : @ pembuatan kristal tunggal, Q,l pemotretan dengan sinar-X. dan ()penentuan orientasi,.Pengerrdjaan setjara terperintji dari tiaptiap bagian diterangkan berturut-turut dibawah ini:

@rl Pembuatan kristal tunggal 2)

Perlu ditjatat bahwa untuk paduan aluirninir"rrrn ini harus dipergunakan deforrnasi kritik sebesar 3,7o/o dan suhu pernanasan 550tC.

,l lir t t

Bagan pemotretan .dengan sistim "Laue's Back Reflection" Gambar :ro. I

b. Pemotretan dengan sinar-X

Pemotretan ini dilakukan dengan sistim "Laue's Back Reflection" jang susunannja dapat dilihat pada gambar no. 1. Kemudian diambil pemotretan dengan kekuatan 35 KVA. dan waktu penjinaran selama 15 menit.

Hasil pemotretan jang pertama pada umumnja belum dapat dipakai untuk menentukan orientasi dari kristal jang dipotret. Gambar jang didapat dari pemotretan pertama ini biasanja akan terlihat seperti gambar no. 2. Dari hasil ini dipilih satu bidang istimewa, jaitu bidang jang diwakili oleh satu titik jang menjendiri jang merupakan titik potong dari deretanderetan titik jang terdapat. Sesudah itu kedudukan bidang istimewa tersebut terhadap arah datangnja sinar-X diukur dengan mempergunakan diagram Greninger. Berdasarkan hasil pengukuran ini, kedudukan kawat diputar sedemikian rupa sehingga bidang istimewa jang dipilih menghadap kearah datangnja sinar-X, dengan didjaga agar kedudukan kawat tetap vertikal. Kemudian dilakukan pemotretan jang kedua dimana hasilnja dapat dilihat pada gambar no. 3.

Hasil pemotretan jang kedua inilah jang dipakai untuk menentukan orientasi dari kristal jang diselidiki. Pada pemotretan jang kedua ini dapat pula ditentukan bidang apa jang diwakili oleh bidang istimewa tersebut, dengan melihat keadaan simetri dari hasil pemotretannja. Bila terdjadi empat simetri seperti terlihat pada gambar no. 3, maka berarti bahwa bidang istimewa tersebut adalah bidang (100). Kalau terdjadi tiga simetri seperti terlihat pada gambar no. 4, berarti bahwa bidang istimewa jang dimaksud adalah bidang (111). Bila terdjadi dua simetri seperti gambar no. 5, berarti bahwa bidangnja adalah bidang (110).

c. Penentuan orientasi

Setelah mengetahui kedudukan suatu bidang istimewa terhadap arah sinar-X, dengan djalan mengukur besarnja sudut antara normal dari bidang tersebut dan arah sinar-X, maka kedudukan bidang ini terhadap sumbu kristal dapat ditentukan.

Kemudian dengan mempergunakan net stereografi dari Wulff, sumbu atau orientasi dari kristal tersebut dapat ditentukan kedudukannja didalam segitiga standar dari projeksi stereografi.

4. HASIL-HASIL PERTJOBAAN

Orientasi dari kristal-kristal jang diselidiki, setelah diolah seperti diterangkan diatas, digambar didalam segitiga standar dari projeksi stereografi. Hasil-

Gambar no. 2. Hasil pemotretan jang pertama.

Gambar no. 3. Hasil pemotretan kedua jang menundjukkan adanja 4-simetri, jaitu bidang (100).

VOL. 4, No. 2, PROCEEDINGS 1968

Gambar no. 4. Hasil pemotretan dari bidang dengan 3-simetri, jaitu bidang (111).

Gambar no. 5. Hasil pemotretan dari bidang dengan 2-simetri, jaitu bidang (110).

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

hasil seluruhnja dapat dilihat pada gambar no. 6. Dari gambar tersebut dapat dilihat djelas bahwa orientasi dari kristal-kristal jang diperoleh berada disekitar arah [110].

Gambar no. 6. Orientasi kristal dalam segitiga standar dari projeksi stereografi. Angka-angka menundjukkan nomor kristal jang diselidiki.

PEMBAHASAN

a. Pembahasan umum

Struktur achir dari suatu logam sangat dipengaruhi oleh riwajat perlakuan jang telah diterima oleh logam jang bersangkutan. Berhubung dengan hal tersebut, maka didalam tulisan ini akan dibahas selangkah demi selangkah tiap-tiap struktur jang dihasilkan dari tiap-tiap proses, jang dilakukan didalam pembuatan kristal tunggal dengan tjara "strain-anneal" ini.

Proses-proses jang dilakukan didalam pcmbuatan kristal tunggal tersebut dapat disimpulkan dalam tiga tahap, jaitu :

• rt) Pengerdjaan dingin dengan mesin rol jang dilakukan clalarn pe'Inbuatan kawat. Didalam proses ini logam mengalami reduksi luas penampang dari 25 rrim2 mendjadi 3 mmz, atau kira-kira 90% reduksi. Didalanr pembahasan selandjutnja proses ini akan disebut "cold-working".
• 2. P.-urlurun dari kawat.kawat hasil pengerdjaan tersebut diatas sampai 550oC ja.ng selandjutnja akatn diseb,ut "annealin,g".
• I(awat-karvat jang sudah dipanaskan ditarik sehingga terdjadi regangan kritik sebesar 3,7/o dan kernudian dipanaskan lagi pada suhu 550oC. Proses inilah sebenarnja jang merubah kawat-kawat tersebut mendjadi kristal-kristal tunggal dan selandjutnja akan disebut dengan "strainanneal".

Pernbahasan selandjutnja aikan disesuaikan dengan tahap-tahap pengerdjaan seperti diatas, jaitu: orientasi hasil dari "cold-work", orientasi hasil dari "annealing", dan orientasi hasil dari "strain-anneal".

b. Orientasi dari hasil "cold-work"

"Cold-work" jang dilakukan disini ialah pengerolan melalui rol-rol seperti terlihat pada gambar no. 7. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa pengerolan sebenarnja adalah proses deformasi tekan.

Menurut Schmid dan Boas, apabila logam mengalami deformasi karena gaja tekan murni, rnaka arah slip dari logam tersebut akan berputar relatip terhadap sumbu gaja jang mernenuhi persamaan :

\[\frac{\sin X}{\sin X_0} = \frac{h_0}{h}\] dengan

Xo : sudut antara arah slip dan arah gaja sebelum deformasi.

X = sudut antara arah slip dan arah gaja sesudah deformasi.

h0 : tebal logam pertjobaan sebelum deformasi.

h : tebal logam pertjobaan sesudah deformasi.

Gambal no. 7. Bagan pengerolan kawat

Pcrllrtaran tclscbrrt daltat diiihat densan djelas didalam sambar no. B. Dari gambar ini dan dari pcrsamaan Sclimicl dan Boas, dapat diambil kesiri'rpulan balrrva pada deforrnasi tckan arah slip akan bcrputar mendjauhi srrrnbtr eaja. l).je<li clriclalam proses penscrolan cljclaslah bahwa arah slip djug:r akan berprrtar mcncljauhi suntbu gaja atau berputar menclckati sumbu kawat.

Diclalarrr hal alrrnriniLnn, jang tclmasuii dalam djcnis "Facc-centered Cubic Mctals" (logam "FCC"), tcranglah bahrva sesudah rnensalarni "coldrvork". dcrlLi;an clcl'orrnasi scLl)cser kira-liira 90.o/o, kawat-karvat aluminium jang cliliasillian akan rncrnl;Lrnjai orientasi sekitar [110], karena telah diketahui bahr,va arah slip clari log-arnr "FCC" adalah arah [i10].

b. Orientasi hasil dari "anncaling"

Dua orier-itasi rn,trnqiiin terdjadi sebagai hasil "annealing", jaitu :

• 1 . Dipertahankannja orientasi dari "cold-work".
• Terdjadi orientasi bam jang sama dengan orientasi "cold-u'ork", diputar dengan sudut 30o sarnpai 40o dengan arah [111] sebagai sumbu putaran. 2.

(.iarnlrar lo. [J. Bagan proses pcrrt:kanan.

• a. Scbelrun deforrnasi.
• b. Scsudah dcfolnrasi.

Didalarn penjelidikan ini, kecltra hal terscbut diatas ticlak besittr diberiakan. karr:rra "t'olcl-rvork" ticlark nrenjcbabkan orientasi tepat pada arah [110], melainkan disekitar arah.tersebut. Djadi sesudah proses "annealing", \\ralaul)un tcrdjadi oricntasi bam dengan perputaran sampai 40o, kawatkarvat aluttrinium tersebut nrasih akan tetap nrernpunjai orientasi disekitar arah [110], sebab hasil-hasil pertjobaan jang dilakukan masih berada didalam daerah perputaran 40o.

c. Orientasi hasil dari "strain anneal"

Didalanr proses "stLain-anneal" ini karvat alurninium tersebut ditarik dengan deforrnasi kritik sebesar 3,7'/o dan kernudian dipanaskan pada suhu 550oC dalanr rvaktu jang tjukup lama, Deformasi jang dilakukan disini tudjuannja ialah untuk uremberiil<an energi eksitasi dalam pembentukan beberapa inti jang stabil ; sedangkan pemanasan diperlukan untuk menurnbuhkan inti-inti tersebut nrendjadi kristal-kristal. Karena inti jang terbentuk hanja beberapa, maka akan terdjadi kristal-kristal besar jang merupakan kristal-ikristal tunggal apabila kristal-kristal tersebut dipotong sendiri-sendiri.

Sesuai dengan persamaan Schmid dan Boas, regangan tarik kritik sebe.sar 3,7/o ini menjebabkan orientasi kawat berubah sedikit dari orientasi semula. Tetapi karena deformasi kritik tersebut (hanja) ketjil sekali, maka perubahan tersebut tidak membawa perubahan besar terhadap orientasi se- ..1 tt:, i

Djadi djelaslah bahwa kristal-kristal tunggal jang terdjadi akan tetap mempunjai orientasi disekitar arah [10], jaitu suatu orientasi jang hampir sama dengan orientasi hasil "cold-work".

6. KESIMPULAN

• 1. Pengerolan dingin dengart deformasi jang besar menjebabkan kawat aluminium jang terdjadi mempunjai orientasi mendekati arah [110].
• 2. Pemanasan hasil dari pengerdjaan dingin dengan deformasi jang besar pada suhu jang relatip tinggi, tidak banjak merubah orientasi.
• 3. Kristal-kristal tunggal dari kawat alurninium jang dihasilkan dengan tjara "strain-anneal", mernpunjai orientasi hampir sama dengan orientasi dari kawat jang membentuknja.

7. ITEFERENSI

• 1. Harsono Wirjosumarto, "A Study of the Deformation Effect o{ Pre-straining lPrior to the Aging Process of Single Crystals of 6061 Aluminium Alloy", Thesis, University of Kentucky 1963
• 2. Harsono Wirjosumarto, "To Grow Single Crystals of 6061 Aluminium Alloy", Proceedings ITB, 3 (4), 205 (1965)
• 3. Charles S. Barrett, "structure of Metals", Mc Graw Hill Book Company, Inc., New York; 1952, pp. 442-509