Tekstur dan Uji Tarik Paduan Ti~4%beratAl yang Dicanai Silang
Adolf Asih Supriyanto 1 , Emmanuel Agung Nugroho 2
1 Lab Fisika Prodi Teknik Mekatronika, Politeknik Enjinering Indorama, Purwakarta
2 Lab Mekatronika, Prodi Teknik Mekatronika, Politeknik Enjinering Indorama, Purwakarta Kembangkuning, Jatiluhur, 41152 Purwakarta
E-mail: adolf@pei.ac.id
Abstrak-- Telah dilakukan pengukuran tekstur dan uji tarik paduan Ti~4%beratAl. Pengukuran tekstur dilakukan dengan teknik difraksi sinar-x menggunakan metode refleksi yang dinyatakan dengan gambar kutub (0002). Gambar kutub (0002) diperoleh dari cuplikan paduan Ti~4%beratAl yang dicanai silang pada  suhu  600°C  dengan  reduksi  tebal  96%.  Kemudian  cuplikan  tersebut  dianil  pada  suhu  900°C selama 31 jam. Selanjutnya cuplikan tersebut dilakukan uji tarik arah canai, 45 o dan lintang. Hasil yang diperoleh  menunjukan  bahwa  tektur  Ti ~ 4%beratAl  yang  dicanai  silang  memiliki  tekstur  basal  dan sumbu-c sejajar arah normal. Anisotropi uji tarik pada cuplikan paduan Ti~4%beratAl yang dicanai pada suhu 600 o C dan dianil pada suhu 900°C selama 31 jam tidak begitu terlihat.
Kata kunci: Canai silang, Tekstur, Gambar Kutub, Uji tarik, Ti ~ 4%beratAl
Abstract-- Texture  measurement  and  tensile  test  of  the  Ti~4wt%Al  alloys  have  been  done.  Texture measurements were performed by x-ray diffraction techniques using reflection methods expressed with (0002) pole figures. The (0002) pole figures were obtained from Ti~4wt%Al alloys which were rolled at temperatures 600°C with a reduction of 96%. Then the samples were annealed at 900 ° C for 31 hours. Furthermore,  the  samples  were  tensile  tested  on  the  rolling,  45 o and  latitude  directions.  The  results obtained  showed  that  the  texture  of  sample  has  a  basal  texture  and  a  c-axis  parallel  to  the  normal direction. Tensile test of the alloy of Ti~4wt%Al alloys were rolled at temperatures 600°C with a reduction of 96% and annealed at 900°C for 31 hours was not anisotropy.
Kata kunci: Canai silang, Tekstur, Gambar Kutub, Uji tarik, Ti ~ 4%beratAl

## 1.  PENDAHULUAN
Bahan logam atau paduan logam biasa digunakan didalam dunia industri. Umumnya bahan tersebut berbentuk  kristal,  kecuali  beberapa  diantaranya berbentuk khusus seperti amorf. Sebagian besar bahan  logam  atau  paduan  logam  berbentuk polikristal  yaitu  logam  atau  paduan  logam  yang terdiri  dari  banyak  kristal  tunggal  selanjutnya disebut kristalit atau butir yang dibatasi oleh batas butir (Supriyanto, A.A. dan Kurnia, D. 2016).
Masing-masing butir didalam bahan polikristal mempunyai  orientasi  yang  berbeda  dengan tetangganya dan masing-masing butir kristal akan terdistribusi  secara  acak.  Didalam  dunia  industri bahan logam atau paduan logam telah mengalami berbagai perlakuan mekanis dan termal sehingga butir  kristal  didalam  bahan  tesebut  memiliki kecenderungan mengarah ke suatu arah tertentu. Jika  kondisi  tersebut  telah  tercapai  maka dikatakan bahwa bahan tersebut memiliki tekstur (Mukhopadhyay, P and Verma, A. K. 2010).
Berbagai  cara  dilakukan  untuk  menentukan tekstur diantaranya adalah difraksi elektron  yang dapat memberikan tekstur pada permukaan yang tipis dan metode Laue. Teknik pengukuran tekstur yang  sering  digunakan  peneliti  adalah  teknik difraksi baik difraksi neutron maupun sinar-x (Tri Hardi Priyanto, 2009). Tekstur bahan logam atau
paduan logam dapat dinyatakan dengan gambar kutub langsung dan gambar kutub balik.
Tekstur  suatu  bahan  logam  atau  paduan logam dapat memberikan anisotropi suatu bahan tersebut karena anisotropi butir kristal pembentuknya.  Butir  ini  memiliki  bentuk  dan ukuran yang berbeda sehingga penelitian tekstur menarik untuk dipelajari.
Aluminium murni adalah bahan logam ringan yang  memiliki  sifat-sifat  agak  lunak,  mulur  dan tidak  kuat,  sehingga  penggunaan  aluminium menjadi sangat terbatas. Penggunaan aluminium didalam  dunia  industri  dapat  diperbaiki  sifat-sifat fisik  ataupun  mekaniknya  melalui  paduannya dengan  logam  lain  seperti  Fe,  Mg,  Si  dan  Ti. Paduan logam yang paling banyak diminati untuk diteliti adalah paduan Al-Ti, karena bahan ini telah dikenal  sebagai  salah  satu  bahan  yang  dapat digunakan dalam industri luar angkasa, permesinan  dan  dapat  diaplikasikan  pada  suhu tinggi  dengan  ciri-ciri  densitas  yang  rendah,  titik lebur  yang  tinggi  dan  tahan  terhadap  korosi (Supriyanto,  A.  A.  2017;  Hernández  Rivera,  J.L. dkk. 2012; Hafeez Ahamed dan Senthilkumar, V. 2010).
Pada penelitian  ini  telah dilakukan  deformasi tekstur Ti~4%beratAl akibat dari anil rekristalisasi. Pengambilan  data  tekstur  dilakukan  terhadap bahan  Ti~4%beratAl  yang  dicanai  silang  pada
suhu  900 o C  dan  dianil  pada  suhu  900 o C  selama 31  jam.  Pengukuran  tektur  gambar  kutub  (0002) dilakukan  dengan  menggunakan  teknik  difraksi sinar-x.  Terakhir,  dalam  penelitian  ini  juga dilakukan uji tarik terhadap bahan tersebut.

## 2.  BAHAN DAN TATA KERJA

## 2.1 Bahan dan Alat
Pada penelitian ini telah digunakan bahan-bahan sebagai  berikut:  batang  Ti~4%beratAl  dengan ukuran  100mm  80mm  20mm,  larutan  kimia: HClO 4, CH 3 (CH 2 )CH 2 OH  dan  CH 3 OH.  Peralatan yang digunakan adalah alat canai, alat pemotong, ampelas,  mikrosop  optik,  tungku  panas  dengan kemampuan maksimum 1200°C, mikroskop optik, SEM,  mesin universal  testing dan  XRD  beserta goniometer  tekstur  dan  paket  program  tekstur sebagai  pengolah  data  untuk  menggambar  hasil gambar kutub.

## 2.2 Tata Kerja
Batangan  cuplikan  Ti~4%beratAl  dengan  ukuran 100mm  80mm  20mm  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  dicanai  silang  pada  suhu  600°C sampai  diperoleh  ketebalan  akhir  0,8  mm  atau reduksi tebalnya  menjadi 96%.  Skema preparasi cuplikan  Ti~4%beratAl  saat  dicanai  dilukiskan dalam Gambar 1.
Gambar 1. Skema preparasi cuplikan Ti~4%beratAl yang dicanai silang
Gambar  1  adalah  skema  preparasi  cuplikan Ti~4%beratAl  yang  dicanai  silang  pada  suhu 600°C.  Pertama-tama  cuplikan  Ti~4%beratAl dicanai pada arah 1, kemudian dicanai lagi pada arah  2.  Demikian  seterusnya  saling  bergantian sampai diperoleh reduksi tebal 96%.
Langkah  berikutnya  cuplikan  Ti~4%beratAl dengan  reduksi  tebal  96%  tersebut  diampelas untuk  menghilangkan  oksida  akibat  pemanasan waktu dicanai. Selanjutnya cuplikan Ti~4%beratAl dengan  reduksi  tebal  96%,  dianil  pada  suhu 900°C  selama  31  jam.  Cuplikan  Ti~4%beratAl dengan  reduksi  tebal  96%  tersebut  dipoles dengan  larutan  pemoles  dari  campuran  larutan HClO 4 ,  CH 3 (CH 2 )CH 2 OH  dan  CH 3 OH  dengan perbandingan  30  :  17  :  3,  bertujuan  untuk menghilangkan  oksida  akibat  pemanasan  saat dianil.
Pengamatan mikrograf dari cuplikan Ti~4%beratAl  yang  dicanai  silang  pada  suhu
900 o C dan dianil pada suhu 900 o C selama 31 jam digunakan  mikroskop  optik.  Pengukuran  pola difraksi  dari  cuplikan  Ti~4%beratAl  tersebut menggunakan  XRD  dengan  jangkauan  sudut  2  dari 30 o sampai 80 o . Tujuan dari pengukuran pola difraksi adalah untuk memilih puncak bidang yang diinginkan.  Pada  penelitian  ini  puncak  bidang (0002)  dipilih  sebagai  bidang  awal  untuk menentukan  tekstur  cuplikan  Ti~4%beratAl  yang dicanai  silang  pada  suhu  900 o C  dan  dianil  pada suhu 900 o C selama 31 jam.
Pengamatan tekstur anil rekristalisasi cuplikan Ti~4%beratAl  tersebut  di  atas  dilakukan  dengan menggunakan X-ray difraktometer yang dilengkapi dengan goniometer untuk pengukuran tekstur.  Setelah  memasang  goniometer  tekstur kemudian  memasang  cuplikan  pada  tempat dudukan  pada  posisi  sudut  2  dimana  puncak bidang  (0002)  berada.  Skema  dari  pengukuran gambar kutub (0002)  dari  cuplikan  Ti~4%beratAl dengan arah canai, arah lintang dan arah normal ditunjukkan dalam Gambar 2.
Gambar 2 . Skema pengukuran tekstur dengan menggunakan sinar-X
Gambar  kutub  (0002)  diperoleh  dengan melakukan  pengukuran  intensitas  bidang  (0002) dan  pengolahan  data  dengan  menggunakan paket program tekstur.
Cuplikan  Ti~4%beratAl  yang  dicanai  silang pada  suhu  600°C  dengan  reduksi  tebal  96% kemudian dianil pada suhu 900°C selama 31 jam di  atas  dibuat  untuk  cuplikan  uji  tarik  arah  canai (AC),  arah  45 o dan  arah  lintang  (AL).  Masing- masing cuplikan dibuat 3 paket, satu paket untuk mengamati  tegangan-regangan  ( true stress - true strain ),  satu  paket  lagi  untuk  pengamatan  0,2 proof stress dan satu paket sisanya untuk uji tarik dengan perpanjangan bertambah 5%. Pengerjaan uji  tarik  dilakukan  dengan  menggunakan  mesin universal  testing pada  suhu  ruang.  Terakhir pengamatan morfologi setelah uji tarik menggunakan SEM.

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar  4  menunjukkan  morfologi  cuplikan
Sumber Arah lintang Arah canai Arah normal Detektor   2 1 96%
Ti~4%beratAl  yang  dicanai  pada  suhu  600°C dengan  reduksi  tebal  96%  dan  dianil  pada  suhu 900°C selama 31 jam. Ukuran butir dapat diamati dengan  jelas  pada  Gambar  1  dengan  nilai  rata- rata adalah 54  m.
Gambar 4. Morfologi Ti~4%beratAl yang dicanai pada suhu 600°C dengan reduksi tebal 96% dan dianil pada suhu 900°C selama 31 jam sebelum uji tarik
Pola difraksi dari cuplikan Ti~4%beratAl yang dicanai  pada  suhu  600°C  dengan  reduksi  tebal 96% ditampilkan dalam Gambar 5. Terlihat dalam Gambar  5  bahwa  sekurang-kurangnya  ada  lima puncak  dapat  diamati  dengan  jelas  yaitu  bidang (01-10),  (0002),  (01-11),  (01-12)  dan  (11-20). Puncak  tertinggi  terjadi  pada  bidang  (0002) dengan  sudut  2   =  38,15 o ,  sehingga  semua pengukuran tekstur dilakukan pada sudut 2  ini. Bahan titanium murni merupakan bahan yang memiliki  struktur  kristal  berbentuk  heksagonal pada  suhu  ruang.  Beberapa  peneliti  telah melakukan penelitian terhadap titanium murni dan dari  hasil  penelitian  tersebut  diketahui  bahwa titanium  murni  yang  dicanai  searah  pada  suhu ruang  memiliki  tekstur  dengan  bidang  (0002) terpecah  di  daerah  sekitar  35°  dari  arah  normal (AN)  ke  arah  lintang  (AL)  (Supriyanto,  A.  A.  dan Kurnia,  D. 2016).  Keadaan gambar kutub  (0002) dari tekstur titanium murni di atas divisualisasikan seperti dalam Gambar 6.
Gambar 5. Pola difraksi Ti~4%beratAl yang dicanai pada suhu 600 o C
Gambar 6 . Visualisasi gambar kutub (0002) titanium murni yang dicanai searah pada suhu ruang
Pada  penelitian  ini  titanium  telah  dipadu dengan aluminium dalam persen berat yang kecil yaitu  Ti~4%beratAl  kemudian  paduan  ini  dicanai silang  pada  suhu  600°C  dengan  reduksi  tebal 96% dan dianil pada suhu 900°C selama 31 jam. Bahan ini dilakukan pengukuran tekstur. Gambar 7 merupakan tekstur cuplikan Ti~4%beratAl yang dicanai  silang  pada  600°C  dengan  reduksi  tebal 96% kemudian dianil pada suhu 900°C selama 31 jam.  Pada Gambar 7 dapat dilihat bahwa bidang (0002)  sangat  kuat  terkonsentrasi  pada  bidang normal.
Jika  dibandingkan  dengan  tekstur  dari cuplikan titanium murni, maka ada kecenderungan bahwa dengan penambahan 4% berat alumunium kedalam titanium dapat merubah tekstur  titanium  murni  dengan  bidang  (0002) terkonsentrasi  pada  bidang  normal  atau  dengan kata  lain  sumbu-c  sejajar  dengan  arah  normal. Gambar  8  menunjukkan  visualisasi  tekstur cuplikan  Ti~4%beratAl  yang  dicanai  silang  pada suhu  600°C  reduksi  tebal  96%  dan  dianil  pada suhu  900°C  selama  31  jam.  Berdasarkan  pada Gambar  7  dan  8  bisa  dikatakan  bahwa Ti~4%beratAl tidak memiliki sifat-sifat anisotropik.
Gambar 7. Gambar kutub (0002) dari cuplikan Ti~4%beratAl dicanai silang pada suhu 600°C reduksi tebal 96%, dianil selama 31 jam
Gambar 8 . Visualisasi gambar kutub (0002) cuplikan yang dicanai silang pada suhu 600 o C kemudian dianil pada suhu 900°C selama 31 jam
Gambar  9  menunjukkan  kurva  tegangan- regangan Ti-4%berat Al yang dicanai silang pada suhu  600°C  reduksi  tebal  96%  dan  dianil  pada suhu 900°C selama 31 jam, kemudian harga 0,2 proof stress , UTS dan elongation (perpanjangan) dari  cuplikan  Ti~4%beratAl  tersebut  ditampilkan dalam  Tabel  1.  Besarnya  tegangan  yang ditunjukkan dalam Gambar 9 memiliki nilai dalam orde yang sama, seperti yang ditunjukkan dalam Tabel  1.  Harga-harga  0,2 proof  stress terbesar dan  terkecil  masing-masing  adalah  389  MPa untuk uji tarik arah canai (AC) dan 381 MPa untuk uji  tarik  arah  lintang  (AL).  Harga-harga  UTS terbesar dan terkecil masing-masing terjadi pada uji tarik arah canai 451 MPa dan arah lintang 438 MPa.  Harga elongation terbesar  dan  terkecil masing-masing  terjadi  pada  uji  tarik  arah  lintang (AL) yaitu 19 % dan arah canai (AC) yaitu 17,1 %.
Gambar 9 . Kurva tegangan-regangan Ti- 4%beratAldicanai silang pada suhu 600°C reduksi tebal 96%, dianil selama 31 jam
Tabel 1 . Harga 0,2 proof stress , UTS dan elongation Ti-4%berat Al yang dicanai pada
600 o C Uji tarik Proof stress (MPa) UTS (MPa) Elongation (%) AC 45 o AL 389 382 381 451 444 438 17,1 18,8 19,0 Harga-harga  tegangan  dan elongation di  atas menggambarkan  bahwa  anisotropi  uji  tarik  tidak begitu  terlihat  pada  cuplikan  Ti~4%beratAl  yang dicanai  pada  suhu  600 o C  dan  dianil  pada  suhu 900°C  selama  31  jam.  Fenomena  ini  dapat dijelaskan  karena  sebagian  besar  sumbu-c terdistribusi mengarah pada arah  normal. Hal  ini sangat  sesuai  dengan  tekstur  bahan  tersebut seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 7 di atas.
Gambar  10  merupakan  morfologi  cuplikan Ti~4%beratAl yang dicanai pada suhu 600 o C dan dianil pada suhu 900°C selama 31 jam, setelah uji tarik. Elongation yang mencapai 19 % menghasilkan banyak serat seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 10.
Gambar 10 . Morfologi Ti~4%beratAl yang dicanai pada suhu 600°C dengan reduksi tebal 96% dan dianil pada suhu 900°C selama 31 jam setelah uji tarik

## 4. KESIMPULAN
Dari hasil uraian di atas dapat di tarik kesimpulan sebagai berikut: 1.  Gambar kutub (0002) dari cuplikan Ti~4%beratAl yang dicanai silang pada suhu 600°C  dengan  reduksi  tebal  96%  dan  dianil pada  suhu  900°C  selama  31  jam,  berada pada  bidang  normal  untuk.  Ini  berarti  bahwa sumbu-c sejajar dengan arah normal.
2.  Uji  tarik  dari  cuplikan  Ti~4%beratAl  yang dicanai  silang  pada  suhu  600°C  dengan reduksi tebal 96% dan dianil pada suhu 900°C selama  31  jam  tidak  menunjukkan  adanya anisotropi  dari  cuplikan  tersebut.  Ini  berarti bahwa  sumbu-c  sejajar  dengan  arah  normal dan sangat sesuai dengan bentuk teksturnya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Supriyanto,  A.  A.  2017.  Pengaruh  Suhu  dan Waktu Anil terhadap Tekstur Paduan Al TIPE 2024. Jurnal SIMETRIS, Vol 8 (1): 61 – 66.
[2].  Supriyanto,  A.  A.  dan  Kurnia,  D.  2016. Pengaruh Rekristalisasi pada Gambar  Kutub
(0002) Paduan Ti~4%beratAl. Jurnal Momentum, Vol. 18(1): 47 – 52.
[3].  Supriyanto,  A.  A..  2017.  Pengaruh  Waktu Pengadukan  terhadap  Ukuran  Kristalit  dan Hambatan  Jenis  Al-Ti  Menggunakan  Tekni Pemaduan  Mekanik.  Jurnal  Teknik  Mesin (JTM): Vol. 06 (4): 220 – 224.
[4].  Tri  Hardi  Priyanto.  2009.  Analisi  Tekstur Tembaga  dengan  Teknik  Difraksi  Neutron. Jurnal  Sains  Materi  Indonesia  (Indonesian Journal of Materials Science) Vol. 11 (1): 52 – 56
[5].  Mukhopadhyay,  P  and  Verma,  A.  K.  2010. Development of Cube Recrystallisation Texture  and  Microstructure  of  an  Aluminium Alloy Suitable for Cartridge Case Manufacturing.  Defence  Science  Journal 60(3): 330 – 336.
[6].  Hernández Rivera, J.L., Cruz Rivera, J.J., Paz del  Ángel,  V.,  Garibay  Febles,  V.,  Coreño Alonso,  O.  and  Martínez-Sánchez,  R.  2012. Structural and morphological study of a 2024 Al–Al2O3 composite produced by mechanical alloying  in  high  energy  mill.  Materials  and Design 37 (2012) 96–101.
[7].  Hafeez  Ahamed  and  Senthilkumar,  V.  2010. Role  of  nano-size  reinforcement  and  milling on the synthesis of nano-crystalline aluminium alloy composites by
mechanical alloying.Journal  of  Alloys  and  Compounds 505: 772–782.