## PENGARUH ARAH PENGEROLAN DAN SHEAR CUTTING TERHADAP KARAKTER PADUAN AlMg2 SEBAGAI MATERIAL CLADDING BAHAN BAKAR REAKTOR RISET
Sungkono, Sri Ismarwanti Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir – BATAN Kawasan PUSPIPTEK Serpong Gd.20 Tangerang Selatan, Banten 15314 e-mail: sungkhana@gmail.com
(Naskah diterima: 3 –10–2020, Naskah direvisi: 11–10–2020, Naskah disetujui: 27–10–2020)

## ABSTRAK
PENGARUH ARAH PENGEROLAN DAN SHEAR CUTTING TERHADAP KARAKTER PADUAN AlMg2  SEBAGAI  MATERIAL  CLADDING  BAHAN  BAKAR  REAKTOR  RISET .  Proses pengerolan paduan AlMg2 dilakukan secara bertahap hingga diperoleh ketebalan tertentu dengan syarat perilaku mekanik akhir sesuai spesifikasi cladding bahan bakar reaktor riset. Pada pengujian tarik elemen bakar pasca iradiasi digunakan spesimen mini untuk meminimalkan limbah radioaktif. Tujuan  penelitian  adalah  mendapatkan  pengaruh  arah  pengerolan  dan shear  cutting terhadap karakter paduan AlMg2. Metode yang digunakan adalah pengujian tarik, metalografi dan kekerasan pada sampel pasca pengerolan dan spesimen mini paduan AlMg2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa paduan AlMg2 searah pengerolan mempunyai kekuatan tarik dan kekerasan lebih rendah dan lebih ulet dibandingkan arah melintang pengerolan. Struktur paduan AlMg2 pasca pengerolan panas terdiri atas fasa  (Al) dan presipitat yang terdistribusi di sepanjang butir batang pipih searah pengerolan  sampel. Shear  cutting mempengaruhi  lebar  dan  kekerasan  daerah  deformasi  pada permukaan bekas potong spesimen mini.
Kata kunci : arah  pengerolan, shear  cutting, paduan  AlMg2,  kekuatan  tarik,  kekerasan, mikrostruktur.

## ABSTRACT
THE  INFLUENCE  OF  ROLLING  DIRECTION  AND  SHEAR  CUTTING  ON  THE CHARACTERISTICS  OF AlMg2 AS FUEL CLADDING MATERIAL FOR RESEARCH REACTOR FUEL. Gradual rolling process of AlMg2 alloy has been carried out to obtain a certain thickness with final mechanical behavior suitable  for fuel cladding of research reactor.  The post-irradiation testing  of  fuel  element  used  mini  specimens  to  minimize  radioactive  waste.  The  purpose  of  this study was to study the influence of rolling direction and shear cutting on AlMg2 alloy characteristics. The  tests performed  include    tensile, metalographic and  hardness tests  after rolling. The results show that AlMg2 alloy rolled by same direction has lower tensile strength and hardness and is more ductile than that rolled by transverse direction. The structure of AlMg2 alloy after hot rolling consists of  (Al) phase with precipitates distributed along the elongated grains in the rolling direction. Shear cutting affects the width and hardness of the deformation area on the cut surface of the specimens.
Keywords: rolling direction, shear cutting, AlMg2 alloy, tensile strength, hardness, microstructure.
Pengaruh Arah Pengerolan dan Shear Cutting Terhadap Karakter Padauan AlMg 2 Sebagai Material Cladding Bahan Bakar Reaktor Riset
(Sungkono, Sri Ismarwanti)

## PENDAHULUAN
Elemen bakar tipe pelat (PEB) U 3 Si 2 dengan densitas 2,96 gU/cm 3 sampai saat ini digunakan sebagai bahan bakar reaktor riset G.A.  Siwabessy  di  Serpong.  Bahan  bakar tersebut  menggunakan  bahan  struktur  dari paduan  Aluminium.  Dalam  hal  ini,  material cladding dibuat  dari  paduan  AA  5052 (AlMg2). Cladding merupakan  bagian  dari elemen  bakar  yang  memberikan  kekuatan struktur dan sebagai wadah untuk melindungi lepasan  produk  fisi  dari  bahan  bakar  ke  air pendingin [1, 2].
Paduan AlMg2 dipilih sebagai material cladding bahan  bakar  reaktor  riset karena mempunyai tampang lintang serapan neutron termal rendah (=0,23 barn), ketahanan  oksidasi  dan  kekuatan  mekanik cukup  baik  pada  temperatur  sekitar  100  C, konduktivitas termal tinggi (=137 W/m.K), dan ketahanan  korosi  tinggi  pada  temperatur operasi, mudah difabrikasi, mampu las baik, murah dan  mudah diperoleh  di  pasaran  bila dibandingkan  paduan  Aluminium  lainnya [1,3].  Selain  itu,  paduan  AlMg2  mempunyai densitas 2,68 g/cm 3 , titik lebur 650  C, serta perilaku  mekanik  pada  temperatur  kamar, yaitu kekuatan tarik 170 MPa, kekuatan luluh 58  MPa,  perpanjangan  18 –21%,  dan modulus elastisitas Young 71 GPa [1, 4].
Di  dalam  reaktor  nuklir, cladding bahan  bakar  mengalami  beban  akibat swelling bahan  bakar,  produk  fisi  yang terbentuk  dan  panas  hasil  reaksi  fisi. Sehubungan  hal  tersebut,  maka  material cladding harus  mempunyai  kekuatan  dan keuletan  tinggi  agar  mampu  menahan tegangan internal yang terjadi [5]. Ketebalan cladding AlMg2  yang  dibutuhkan  PEB U 3 Si 2 /Al dengan densitas 2,96 gU/cm 3 adalah 0,38  mm,  sehingga  dimensi  PEB  U 3 Si 2 /Al adalah  panjang  70  cm,  lebar  7  cm  dan ketebalan  1,34  mm  [6].  Ketebalan cladding tersebut ditentukan berdasarkan pada beberapa persyaratan, antara lain: temperatur cladding maksimum  145  °C, temperatur meat maksimum 207 °C,
perbandingan  antara  kecepatan  pendingin terhadap  kecepatan  kritisnya  antara  0,63 hingga  0,85  dengan  harga  ketidakstabilan aliran lebih besar dari 2,67 [3, 6].
Salah satu tahapan proses fabrikasi bahan  bakar  nuklir  adalah  penyiapan material cladding sesuai  dengan  spesifikasi yang  dipersyaratkan.  Bahan  awal  yang dipakai  adalah  paduan  AlMg2  dengan ketebalan  6  mm.  Bahan  tersebut  direduksi ketebalannya dengan cara pengerolan dingin secara bertahap hingga ketebalan 3,10 mm. Selanjutnya, AlMg2 dipanaskan pada 400  C dan ditahan 60 menit kemudian dirol secara bertahap  dan  terakhir  dirol  dingin  hingga diperoleh ketebalan 1,15 mm [6]. Pengerolan panas digunakan untuk mereduksi ketebalan bahan dengan deformasi besar tanpa retak, sedangkan pengerolan dingin dengan reduksi  ketebalan  kecil  untuk  meratakan permukaan  dan  meningkatkan  kekuatan mekanik  bahan.  Produk  material cladding pasca pengerolan harus mempunyai perilaku mekanik sesuai spesifikasi yang  dipersyaratkan  bahan  bakar  reaktor riset [7, 8].
Setelah proses fabrikasi selesai akan dihasilkan  PEB  yang  kualitasnya  dapat diketahui  dari  data  hasil  uji  pra  dan  pasca iradiasi,  meliputi  uji  tak  merusak  dan  uji merusak.  Salah  satu  uji  merusak  elemen bakar nuklir adalah uji tarik.  Dalam pengujian tarik PEB pasca iradiasi yang dilakukan di hot cell 111 perlu dipertimbangkan beberapa hal, seperti  kemudahan  dalam  penanganan  dan limbah  yang  dihasilkan  minimal  karena berpotensi  meningkatkan  paparan  radiasi dan kontaminasi di dalam hot cell . Salah satu solusi  yang  digunakan  dalam  mengatasi permasalahan  tersebut  adalah  pemakaian spesimen  mini  untuk  menentukan  perilaku tarik material cladding PEB[9]. Permasalahan yang timbul dalam pembuatan spesimen mini adalah  deformasi  pada  permukaan  bekas potong  material  dengan  mesin punching . Efek shear cutting tersebut dapat dihilangkan dengan  cara  pengampelasan  permukaan
bekas potong atau pemotongan pada daerah deformasi dari spesimen mini.
Prochaska et al. dalam penelitiannya
yang menggunakan spesimen mini mendapatkan  bahwa  kekuatan  tariknya sebanding  dengan  kekuatan  tarik  spesimen standar,  sedangkan  regangannya  lebih sensitif  dibandingkan  dengan  regangan spesimen  standar  karena  berkaitan  dengan kekasaran  permukaan  dan  mikrostruktur spesimen  mini  [9].  Bo  Wang et  al. ,  telah melakukan  penelitian  terhadap  paduan Al  5052 as  cast yang  dihomogenisasi  pada 470  C  selama  15  jam  dengan  pendinginan sampel di udara. Sampel tersebut kemudian dirol  dingin  dengan  reduksi  ketebalan 15 –  87%.  Bo  Wang  mendapatkan  bahwa meningkatnya reduksi ketebalan yang
diterapkan pada paduan AA 5052
menyebabkan
butir-butir
ekuiaksial terelongasi  di  sepanjang  arah  pengerolan. Butir-butir  tersebut  terakumulasi  sehingga meningkatkan  efek  pengerasan  regangan yang memberikan dampak pada peningkatan kekuatan  dan  penurunan  plastisitas  paduan AA  5052  [7].  Menurut  Rabenberg,  perilaku tarik  spesimen  mini  paduan  aluminium teriradiasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain kekasaran permukaan, ketebalan spesimen, dan kerusakan akibat radiasi [10].
Berdasarkan  uraian  tersebut  di  atas diketahui  bahwa  para  peneliti  sebelumnya hanya melakukan penelitian berkaitan dengan  pengaruh  kekasaran  permukaan, ketebalan  dan  reduksi  ketebalan  terhadap perilaku  tarik  spesimen  mini  paduan  AA 5052. Sehubungan hal tersebut, maka dalam penelitian  ini  akan  dilakukan  karakterisasi paduan  AlMg2  dengan  ketebalan  1,40  mm dan  3,15  mm  pasca  pengerolan  serta spesimen  mini  dengan  ketebalan  1,40  mm. Penelitian  ini  mempunyai  tujuan  untuk mendapatkan  pengaruh  arah  pengerolan terhadap  karakter  paduan  AlMg2  yaitu mikrostruktur,  kekerasan,  dan  kekuatan tarikya,  sedangkan  spesimen  mini  untuk mengetahui daerah deformasi dan kekerasannya akibat shear cutting . Hipotesa
penelitian  yang  diajukan  adalah  arah pengerolan dapat mempengaruhi bentuk dan ukuran  butir  dalam  mikrostruktur  dan shear
cutting dapat menyebabkan terjadinya deformasi sehingga diduga dapat
berpengaruh terhadap karakter mekanik dan mikrostruktur paduan AlMg2.

## METODOLOGI
Bahan yang digunakan dalam penelitian  ini  adalah  pelat  AA  5052  (AlMg2) yang  telah  mengalami  proses  pengerolan panas dan dingin dengan ketebalan 1,40 mm dan  3,15  mm.  Selain  itu  juga  digunakan bahan  preparasi  metalografi,  seperti  resin acryfic dan  pengeras,  kertas  ampelas,  kain poles,  pasta  intan, larutan etsa,  dan  alkohol untuk degreasing sampel metalografi.
Peralatan  yang  digunakan  dalam penelitian  ini adalah  mesin punching ,  mesin accutom ,  mesin  gerinda  dan  poles  untuk preparasi dan mikroskop optik untuk pengamatan struktur mikro sampel
metalografi. Spark  spectrometer digunakan untuk  pengujian  komposisi  kimia  paduan AlMg2.  Selain  itu,  mesin  uji  tarik  digunakan untuk  pengujian  tarik  dan microhardness Vickers  tester untuk  pengujian  kekerasan sampel paduan AMg2.
Cara  kerja  yang  dilakukan  dalam penelitian ini adalah pembuatan sampel tarik dan  spesimen  mini,  pengujian  komposisi kimia, tarik dan kekerasan serta pengamatan mikrostruktur  sampel  tarik  dan  spesimen mini.  Kedua  tipe  sampel  tersebut  dibuat searah dan melintang terhadap arah pengerolan  material  AlMg2.  Selanjutnya, sampel  dipilah  untuk  pengujian  komposisi kimia,  tarik,  mikrostruktur,  dan  kekerasan. Sampel  AlMg2  diuji  komposisi  kimianya dengan  menggunakan spark  spectrometer, sedangkan pengujian tariknya menggunakan mesin uji tarik kapasitas 5 kN.
Proses metalografi terhadap sampel pasca  uji  tarik  dan  sampel  mini  dilakukan dengan  beberapa  tahapan  yaitu  proses pemotongan  untuk  mendapatkan  sampel metalografi,  pembingkaian,  penggerindaan,
Pengaruh Arah Pengerolan dan Shear Cutting Terhadap Karakter Padauan AlMg 2 Sebagai Material Cladding Bahan Bakar Reaktor Riset
(Sungkono, Sri Ismarwanti)
pemolesan, dan pengetsaan. Penggerindaan sampel menggunakan mesin gerinda dengan kertas  ampelas  grit  320  sampai  dengan 2.000 mesh ,  dengan  tujuan  mendapatkan sampel yang datar, rata, dan bebas goresan. Pemolesan  sampel  menggunakan  mesin poles  dengan  bahan  poles  pasta  intan  grit 0,1 µm,  hingga diperoleh sampel yang datar, rata,  licin,  bebas  goresan,  dan  mengkilap. Langkah berikutnya, sampel dietsa menggunakan metoda celup dengan Poulton Reagant [6]. Sampel pasca uji tarik di daerah patahan  dan base  metal serta  daerah deformasi  spesimen  mini  diamati  struktur mikronya dengan mikroskop optik, sedangkan kekerasan mikro sampel ditentukan  dengan microhardness  Vickers tester menggunakan beban 100 gf.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Komposisi Kimia
Komposisi kimia sampel diuji menggunakan spark  spectrometer dengan tujuan  untuk  meyakinkan  bahwa  material tersebut  adalah  benar  dan  sesuai  material yang dipersyaratkan sebagai material cladding bahan  bakar  nuklir  untuk  reaktor riset.  Data  hasil  pengujian  komposisi  kimia paduan aluminium ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi kimia paduan Aluminium.
Unsur Komposisi, (wt.%) Sampel uji ASTM B-209M-14 Aluminium (Al) 96,7565 Balance Magnesium (Mg) 2,7300 2,2 - 2,8 Khrom (Cr) 0,1839 0,15 - 0,35 Besi (Fe) 0,1230 0,40 max Silikon (Si) 0,1090 0,25 max Mangan (Mn) 0,0660 0,10 max Zinc (Zn) 0,0150 0,10 max Tembaga (Cu) 0,0053 0,10 max Timah putih (Sn) 0,0043 - Nikel (Ni) 0,0030 - Timbal (Pb) 0,0010 - Talium (Ta) 0,0010 - Berilium (Be) 0,0010 - Kalsium (Ca) 0,0010 -
Pada  Tabel  1  diketahui  komposisi utama paduan aluminium
adalah Al  (96,7565%),  Mg  (2,73%),  Cr  (0,1839%), Fe  (0,123%),  Si  (0,109%),  Mn  (0,066%), Zn (0,015%), dan  Cu (0,0053%), sedangkan Sn, Ni, Pb, Ta, Be dan Ca merupakan unsur pengotor  karena  kandungannya  sangat rendah  <  0,005  wt.%.  Dari  komposisi  unsur sampel  paduan  aluminium  diketahui  berada dalam  rentang  komposisi  paduan  AlMg2, yaitu  Mg  (2,2-2,8%),  Cr  (0,15-0,35%), Fe (0,40% max), Si (0,25% max), Mn (0,10% max.), Zn (0,10% max), Cu (0,10% max), dan Al  setimbang[11][12].  Dengan  demikian, sampel  merupakan  paduan  AlMg2  yang digunakan  sebagai  material cladding bahan bakar uranium silisida.

## Perilaku tarik
Perilaku  tarik  pelat  paduan  AlMg2 dapat  diketahui  dengan  cara  pengujian sampel tarik dengan dimensi seperti ditunjukkan  pada  Tabel  2.  Pengujian  tarik sampel  AlMg2  menggunakan  mesin  uji  tarik kapasitas  5  kN.  Pada  Tabel  3  diketahui bahwa untuk sampel arah melintang pengerolan  yang  mempunyai  ketebalan  dan lebar yang sama dengan gauge length lebih besar  (sampel  B)  menunjukkan  bahwa kekuatan tarik (UTS= 190,16 MPa), kekuatan luluh  (  y =  117,28  MPa),  kekuatan  patah (  f = 172,84 MPa) dan regangan (e = 8,77%) lebih  tinggi  dibandingkan  sampel  dengan gauge length lebih kecil, yaitu sampel A yang mempunyai  UTS  =  165,70  MPa,  y =  98,01 MPa,  f = 146,50 MPa dan  e = 6.67%. Hal ini disebabkan gauge length menentukan besarnya  regangan  (=  L/L 0 )    dan  nisbah kerampingan (=L 0 /  A 0 ) suatu material. Gauge length semakin besar maka regangan rekayasa  semakin  kecil,  hal  ini  berarti kekuatan  tarik  rekayasa  (  )  material  AlMg2 semakin  besar  sesuai  dengan  persamaan:
 = E/e, dengan E adalah modulus elastisitas dan  e  adalah  regangan  rekayasa  paduan AlMg2.
Tabel 2. Dimensi sampel uji tarik paduan AlMg2. No Sampel Panjang (l 0 ), mm Lebar (w), mm Ketebalan (t), mm Luas Penampang (A), mm 2 Kode Arah 1 A Melintang pengerolan 100,00 6,00 1,35 8,10 2 B Melintang pengerolan 150,00 6,00 1,35 8,10 3 C Searah pengerolan 25,00 6,00 1,40 8,40 4 D Melintang pengerolan 25,00 6,00 3,15 18.90 Tabel 3. Data perilaku tarik paduan AlMg2. No Sampel Kekuatan rerata, MPa Regangan (e), % UTS  y  f 1 A 165,70 98,01 146,50 6,67 2 B 190,16 117,28 172,84 8,77 3 C 159,24 72,42 125,00 27,55 4 D 217,59 191,88 167,55 14,27 Sementara itu, sampel arah
melintang  pengerolan  (sampel  D)  yang mempunyai lebar sama dengan gauge length lebih  kecil  dan  ketebalan  lebih  besar menunjukkan bahwa kekuatan tarik, kekuatan luluh, kekuatan patah dan regangannya  lebih  tinggi  dibandingkan sampel A. Hal ini disebabkan luas penampang  sampel  memiliki  efek  yang signifikan  terhadap  perpanjangan,  sehingga sampel D yang mempunyai nisbah kerampingan lebih kecil maka perpanjangan atau  regangannya  lebih  besar  dibandingkan sampel  A.  Oleh  karena  besarnya  kekuatan tarik  rekayasa  berbanding  terbalik  dengan regangan rekayasa maka sampel D mempunyai  perilaku  tarik  lebih  tinggi dibandingkan sampel A. Dari Tabel 3, sampel searah  pengerolan  (sampel  C)  dengan  luas penampang  sama  dengan  sampel  arah melintang pengerolan menunjukkan perilaku tarik yang  lebih  ulet dibandingkan sampel  A dan B. Berdasarkan perilaku tariknya terlihat bahwa  arah  pengerolan  mempunyai  efek lebih  dominan  dibandingkan gauge  length dari sampel.
Sampel paduan AlMg2 pasca pengerolan  panas  mempunyai  struktur  butir berbentuk  batang  pipih  searah  bidang
pengerolan.  Apabila  mendapat  tegangan tarik  yang  sama,  maka  tegangan  yang diterapkan  pada  struktur  butir  searah pengerolan  akan sejajar dengan bidang slip sehingga  dislokasi  dapat  bergerak  dengan mudah.  Sebaliknya,  tegangan  tarik  yang diterapkan pada struktur butir arah melintang pengerolan akan tegak lurus terhadap bidang slip  sehingga  dislokasi  akan  sangat  sulit bergerak. Pergerakan dislokasi ini berpengaruh  terhadap  kekuatan  material. Dislokasi  yang  semakin  mudah  bergerak pada bidang slip maka kekuatannya semakin rendah, sebaliknya apabila dislokasi semakin sulit  bergerak  pada  bidang  slip  maka kekuatan material semakin tinggi [13,14,15]. Dengan  demikian,  sampel  searah  dengan pengerolan  (sampel  C)  kekuatannya  lebih rendah  dan  regangannya  lebih  besar dibandingkan  sampel  A  dan  B.  Keempat sampel A, B, C, dan D  mempunyai  regangan cukup  besar.  Hal  ini  menunjukkan  paduan AlMg2 pasca pengerolan merupakan material  ulet  yang  ditandai  dengan  adanya fenomena necking sebelum  patah  pada proses  pengujian  tariknya.  Fenomena  ini diperkuat  dengan  struktur  mikro  di  daerah patahannya yang diperlihatkan pada
Gambar 2.
Pengaruh Arah Pengerolan dan Shear Cutting Terhadap Karakter Padauan AlMg 2 Sebagai Material Cladding Bahan Bakar Reaktor Riset
(Sungkono, Sri Ismarwanti)
(a)
(b)
(c) (d)
Gambar 2. Mikrograf sampel AlMg2 pasca uji tarik.
a)  Daerah base metal untuk ketebalan sampel 1,40 mm
b)  Daerah patahan unuk ketebalan sampel 1,40 mm
c)  Daerah base metal untuk ketebalan sampel 3,15 mm d)  Daerah patahan untuk ketebalan sampel 3,15 mm
Gambar 2(a) dan (c) memperlihatkan struktur  mikro base  metal paduan  AlMg2 masing-masing  dengan  ketebalan  1,40  dan 3,15 mm. Struktur kedua base metal adalah sama yaitu fasa  (Al) (berwarna terang) dan sejumlah  besar  senyawa  fasa  kedua (presipitat)  yang  terdistribusi  di  sepanjang butir-butir  batang  (berwarna  gelap)  searah dengan  pengerolan  sampel.  Menurut  Bo Wang,  presipitat  tersebut  adalah  Mg 2 Si, Al 3 Fe,  dan  Mg 2 Al 3 [7].  Struktur  mikro  pada daerah patahan sampel tarik AlMg2 ketebalan 1,40 mm (Gambar 2 b) mempunyai struktur  butir  pipih  memanjang  searah dengan penarikan [13,14]. Struktur butir pipih
ini  lebih  panjang  dan  lebar  dibandingkan struktur  butir  pipih  di  daerah  patahan  dari sampel  AlMg2  dengan  ketebalan  3,15  mm. Butir  yang  lebih  pipih  memiliki  rasio  luas permukaan  yang  lebih  besar  terhadap volume, yang berarti rasio batas butir dengan dislokasi yang  lebih besar. Semakin banyak batas  butir  yang  ada,  semakin  tinggi kekuatannya.  Pada  butiran  lebih  pipih, semakin sulit dislokasi yang dapat menempuh jarak lebih dari 1 (satu) unit. Jenis penguatan  ini  dikenal  sebagai  penguatan Hall-Petch, yang dinyatakan dengan persamaan,  y =  i + k y .d -1/2 dengan  y adalah kekuatan luluh,  i adalah kekuatan internal, k y
adalah  konstanta  tegangan  dan  d  adalah ukuran butir [1]. Dengan demikian,  kekuatan luluh  dan  regangan  paduan  AlMg2  dengan ketebalan 1,40 mm lebih besar dibandingkan ketebalan 3,15 mm.
Gambar 3 menunjukkkan kekerasan base metal dan daerah patahan tarik sampel paduan  AlMg2.  Dari  Gambar  3  diketahui bahwa untuk sampel tarik ketebalan 1,4 mm, kekerasan bagian patahan (46,2 VHN) lebih tinggi dibandingkan kekerasan dekat patahan (40,1  VHN)  dan base  metal ,  (38,6  VHN). Demikian  pula  untuk  sampel  tarik  ketebalan 3,15  mm,  kekerasan  bagian  patahan  (45,6 VHN)  lebih  tinggi  dibandingkan  kekerasan dekat  patahan  (43,5  VHN)  dan base  metal (42,1 VHN). Kekerasan dekat patahan kedua sampel  tarik  lebih  tinggi  dibandingkan base metal nya.  Kekerasan  di  daerah  patahan sampel tarik paduan AlMg2 relatif sama  pada ketebalan  1,4  mm  dan  3,15  mm.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  ketebalan  pelat  AlMg2 tidak  berpengaruh  terhadap  kekerasan  di daerah  patahan.  Kekerasan  di  daerah patahan  disebabkan  adanya  fenomena pengerasan  regangan  ( strain  hardening ) yang menyebabkan kekuatannya lebih tinggi. Hal  ini  sesuai  dengan  persamaan  empiris untuk material ulet: VHN  (UTS/3), dengan VHN adalah nilai kekerasan Vickers dan UTS adalah kekuatan tarik rekayasa (MPa) [16].
Gambar 3. Kekerasan  daerah  patahan  tarik sampel paduan AlMg2

## Spesimen Mini
Spesimen  mini  merupakan  salah satu  solusi  untuk  meminimalkan  limbah radioaktif  dalam  pengujian  mekanik  pelat elemen  bakar  nuklir.  Permasalahan  timbul di daerah bekas pemotongan spesimen yang dibuat  dengan  mesin punching .  Gambar  4 menunjukkan mikrograf spesimen mini paduan  AA  5052  ketebalan  1,35  mm.  Pada Gambar  4  terlihat  adanya  daerah  deformasi pada  bagian  kiri  (Gambar  4a)  dan  bagian kanan spesimen searah pengerolan (Gambar 4b),  bagian  kiri  (Gambar  4c)  dan  bagian kanan  spesimen  arah  melintang  pengerolan (Gambar  4d).  Daerah  deformasi  pada spesimen  disebabkan  adanya  gaya  geser pada  proses  pemotongan  ( shear  cutting )
spesimen mini menggunakan mesin
punching [6].  Selanjutnya,  masing-masing daerah deformasi pada spesimen mini diukur lebarnya  dan  hasilnya  ditunjukkan  dalam Tabel  4.  Dari  Tabel  4  diketahui  lebar  rerata daerah  deformasi  untuk  spesimen  searah pengerolan, yaitu sisi kiri dalam rentang 0,22 –0,546 mm dan sisi kanan 0,233 – 0,404 mm. Lebar  rerata  daerah  deformasi  spesimen arah  melintang  pengerolan  untuk  sisi  kiri dalam  rentang  0,269 –  0,400  mm  dan  sisi kanan 0,296 – 0,317 mm. Oleh karena lebar daerah  deformasi  relatif  sama,  maka  lebar daerah  deformasi  tidak  dipengaruhi    arah pengerolan,    tetapi  hanya  dipengaruhi  oleh ketebalan  dan  ketajaman  pisau  pemotong mesin punching .  Semakin  tipis  dan  tajam pisau  pemotong,  akan  dihasilkan  daerah deformasi semakin sempit atau sebaliknya.
Daerah  deformasi  pada  spesimen dapat dihilangkan dengan cara mekanik yaitu dipotong  menggunakan diamond  cutting yang  sangat  tipis  dengan  kecepatan  lambat atau  menggunakan  mesin grinding dengan kecepatan putar rendah untuk meminimalkan terjadinya  daerah  deformasi.  Selanjutnya, kekerasan spesimen mini pasca pemotongan daerah  deformasi  dibandingkan  dengan kekerasan  pada  daerah  deformasi,  seperti ditunjukkan dalam Tabel 5.
38,6 40,1 46,2 42,1 43,5 45,6 0 10 20 30 40 50 Base metal Dekat patahan Bagian patahan
Keker as an, VHN Ketebalan 1,40 mm Ketebalan 3,15 mm
Pengaruh Arah Pengerolan dan Shear Cutting Terhadap Karakter Padauan AlMg 2 Sebagai Material Cladding Bahan Bakar Reaktor Riset
(Sungkono, Sri Ismarwanti)
(a) (b) (c) (d)
Gambar 4. Mikrograf  spesimen mini paduan AA 5052 ketebalan 1,35 mm.
a.  Daerah dekat potongan bagian kiri spesimen searah pengerolan.
b.  Daerah dekat potongan bagian kanan spesimen searah pengerolan.
c.  Daerah dekat potongan bagian  kiri spesimen arah melintang pengerolan.
d.  Daerah dekat potongan bagian kanan spesimen arah melintang pengerolan.
Tabel 4. Daerah deformasi sampel mini akibat shear cutting . Sampel Daerah deformasi  Lebar rerata, mm Searah pengerolan Sampel-1 Sisi kiri 0,220 Sisi kanan 0,266 Sampel-2 Sisi kiri 0,247 Sisi kanan 0,233 Sampel-3 Sisi kiri 0,546 Sisi kanan 0,404 Arah melintang pengerolan Sampel-1 Sisi kiri 0,313 Sisi kanan 0,317 Sampel-2 Sisi kiri 0,400 Sisi kanan 0,296 Sampel-3 Sisi kiri 0,269 Sisi kanan 0,299
Tabel 5. Kekerasan spesimen mini paduan AlMg2.
Sampel Kekerasan rerata, VHN Daerah deformasi Pasca pemotongan daerah deformasi Searah pengerolan Sisi kiri 66,9 53,6 Sisi kanan 66,9 Arah melintang pengerolan Sisi kiri 73,6 53,0 Sisi kanan 65,0
Pada  Tabel  5  terlihat  kekerasan daerah  deformasi  spesimen  mini  searah pengerolan  adalah  66,9  VHN  relatif  sama dengan  arah  melintang  pengerolan,  yaitu 65,0 – 73,6 VHN. Hal ini menunjukkan bahwa kekerasan  di daerah deformasi tidak dipengaruhi  oleh  arah  pengerolan,  tetapi gaya geser pada saat pembuatan spesimen mini  [6,11].  Kekerasan  rerata  spesimen searah  pengerolan  tanpa  daerah  deformasi adalah  53,6  VHN  relatif  sama  dengan spesimen  arah  melintang  pengerolan  yaitu 53,0  VHN.  Hal  ini  berarti  bahwa  efek shear cutting dapat  ditiadakan  dengan  cara perlakuan  mekanik,  yaitu  pemotongan  atau pengampelasan  pada  permukaan  bekas potong  sampel  mini cladding bahan  bakar reaktor riset.

## SIMPULAN
Perilaku tarik paduan
AlMg2
dipengaruhi  oleh gauge  length ,  ketebalan dan arah pengerolan sampel uji. Sampel arah melintang  pengerolan  dengan gauge  length lebih  besar  mempunyai  kekuatan  tarik, kekuatan luluh, kekuatan patah dan regangan  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan gauge  length lebih  kecil.  Sampel  arah melintang  pengerolan  dengan gauge  length lebih  kecil  dan  ketebalan  lebih  besar mempunyai  kekuatan  tarik,  kekuatan  luluh, kekuatan  patah  dan  regangan  lebih  tinggi dibandingkan  dengan gauge le ngth lebih besar  dan  ketebalan  lebih  kecil.  Sampel searah  pengerolan  lebih  ulet  dibandingkan sampel  arah  melintang  pengerolan.  Paduan AlMg2  pasca pengerolan panas merupakan material ulet dengan struktur terdiri atas fasa
 (Al)  dan  presipitat  yang  terdistribusi  di sepanjang butir batang pipih searah dengan pengerolan sampel.
Lebar  rerata  daerah  deformasi searah  pengerolan  yaitu  0,22 –  0,546  mm, sedangkan    arah  melintang  pengerolan adalah 0,269 – 0,400 mm. Kekerasan daerah deformasi  searah  pengerolan  adalah  66,9 VHN dan arah melintang pengerolan adalah 65,0 –  73,6  VHN.  Gaya  geser  pada pembuatan  spesimen  mini  berpengaruh terhadap  lebar  dan  kekerasan  daerah deformasi. Efek shear cutting dapat ditiadakan dengan pemotongan atau pengampelasan  pada  permukaan  bekas potong spesimen mini cladding bahan bakar reaktor riset.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada  Juan  Carlos  Sihotang,  Guswardani dan Purwanta yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] C.  R.  F.  Azevedo,  “Selection  of  fuel cladding  material  for  nuclear  fission reactors,” Engineering Failure Analysis . pp. 1943 –1962, 2011.
[2] W.  R.  Marcum,  D.  M.  Wachs,  A.  B. Robinson, and M. A. Lillo, “Aluminum cladding  oxidation  of  prefilmed  in-pile fueled  experiments,” J.  Nucl.  Mater. , vol. 471, pp. 136 –148, 2016.
[3] A.  Bhowmik  and  D.  Mishra,  “A Comprehensive Study of an Aluminum Alloy AL- 5052,” Adv. Phys. Lett. , vol. 3,
2018.
[4] D. Gong, S. Huang, G. Wang, and K. Wang,  “Heat  Transfer  Calculation  on Plate-Type Fuel Assembly of High Flux Research Reactor,” Sci. Technol. Nucl. Install. ,  vol.  2015,  no.  Article  ID 198654, 2015.
[5] K. Yanagisawa, T. Fujishiro, O. Horiki, K.  Soyama,  H.  Ichikawa,  and  T.
Kodaira, “Transient  behavior  of  low enriched  uranium  silicide  plate-type fuel  for  research  reactors  during reactivity initiated accident conditions,”
J.  Nucl.  Sci.  Technol. ,  vol.  30,  no.  8,
pp. 741 –751, 1993.
[6] Sungkono,  M.  K.  Ajiriyanto,  and  S. Ismarwanti,
“Microstructural characterization and mechanical
properties  of  mini  specimen  of research reactor fuel cladding,” Indian
J.  Eng.  Mater.  Sci. ,  vol.  27,  pp.  490 – 495, 2020.
[7] W. Bo, X. Chen, F. Pan, J. Mao, and F. Yong, “Effects of cold rolling and heat treatment on microstructure and mechanical  properties  of  AA  5052 aluminum  alloy,” Trans.  Nonferrous Met.  Soc.  China ,  vol.  25,  no.  8,  pp.
2481 –2489, 2015.
[8] D.  Singh,  P.  N.  Rao,  and  R. Jayaganthan,  “Effect  of  deformation temperature on mechanical properties of  ultrafine  grained  Al –Mg  alloys processed by rolling,” Mater. Des. , vol.
50, pp. 646 –655, 2013.
[9] R.  Procházka,  J.  Džugan,  and  M. Kövér,  “Miniature  specimen  tensile testing  of  AZ31  alloy  processed  by ECAP,” Arch. Mater. Sci. Eng. , vol. 76,
no. 2, pp. 134 –139, 2015.
[10] E.  M.  Rabenberg,  “Small  Specimen Test Techniques for Evaluating Radiation-Induced Changes in Mechanical Properties,” 2012. [11]  ASTM B209M-14, Standard Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy  Sheet  and  Plate . ASTM International.
[12]  V. Mugendiran, A. Gnanavelbabu, and R.  Ramadoss,  “Tensile  behaviour  of Al5052  alloy  sheets  annealed  at different  temperatures,”  in Advanced Materials  Research ,  2014,  vol.  845,
pp. 431 –435.
[13]  X.  Xiaojing,  J.  Ling,  L.  Wenjun,  L. Yudong,  F.  Zhendan,  and  C.  Cheng, “Effect of Rolling and Subsequent Heat Treatment  on  Tensile  Property  and Crystal  Orientation  of  5052  Al  Alloy,” Rare Met. Mater. Eng. , vol. 43, no. 1, pp. 245 –248, 2014.
[14]  O. V Mishin, A. Godfrey, D. J. Jensen, and  N.  Hansen,  “Recovery  and recrystallization  in  commercial  purity aluminum  cold  rolled  to  an  ultrahigh strain,” Acta Mater. , vol. 61, no. 14, pp.
5354 –5364, 2013.
[15]  S.  L.  Xia,  M.  Ma,  J.  X.  Zhang,  W.  X. Wang, and W. C. Liu, “Effect of heating rate on the microstructure, texture and tensile  properties  of  continuous  cast AA 5083 aluminum  alloy,” Mater.  Sci. Eng. A , vol. 609, pp. 168 –176, 2014.
[16]  P.  Zhang,  S.  X.  Li,  and  Z.  F.  Zhang, “General relationship between strength and hardness,” Mater. Sci. Eng. A , vol. 529, pp. 62 –73, 2011.