10/2/2014

1

Module 6

Aluminium Alloys:Aluminium Alloys: Structure and Properties

1. Production of Aluminium2. Characteristic of Aluminium3. Classification of Aluminium4. Corrosion in Aluminium

Aluminium dan Paduannya

Aluminium merupakan unsur ke tiga t b k t l h k i d itterbanyak setelah oksigen dan nitrogen

Mineral-mineral sumber aluminium adalah Bauksit (Al2O3.nH2O)

10/2/2014

2

Karakteristik Aluminium

• Warna : putih mengkilap• Titik lebur 660OCTitik lebur 660 C• Titik didih 1800OC• Kalor jenis 0,2226 kal/gOC• Hantaran listrik 64,94%• Jenis kristal : FCC (kubus pusat muka)• Koefisien pemuaian 23,86 x 10-6 cm/K• Massa jenis 2,702 g/cm3 (ringan)• Afinitas terhadap O2 paling tinggi (mudah terbentuk

Al O sebagai pelapis pencegah korosi) tapi “tahan”Al2O3 sebagai pelapis pencegah korosi), tapi “tahan” korosi.

• Tahan sekali terhadap bahan-bahan kimia tertentu dalam industri

• Dapat dipukul, dicanai, ditarik, dan dituang dengan baik• Kekuatan Al yang dituang adalah 10 kg/mm2, kekuatan

regangnya 18-25%• Kalau dicanai kekuatan tariknya 18-28 kg/mm2, kekuatan

Karakteristik Aluminium

Kalau dicanai kekuatan tariknya 18 28 kg/mm2, kekuatan regangnya 3-5%

• Kekuatan aluminium murni agak rendah, sehingga harus dipadankan dengan bahan lain

• Modulus elastis yang rendah, sehingga aluminium tidak keras (lembek) sehingga mudah diubah bentuk

• Memiliki daya hantar panas dan listrik yang baik• Merupakan reflektor yang baik untuk panas, cahaya, dan

gelombang elektromagnetis• Tidak beracun dan tidak berbau• Tidak beracun dan tidak berbau• Paduan aluminium tidak mudah dilas dan disolder

10/2/2014

3

Aplikasi Aluminium

Aplikasi Aluminium

10/2/2014

4

Aplikasi Aluminium

Aplikasi Aluminium

10/2/2014

5

Aplikasi Aluminium Automotive

10/2/2014

6

Aluminium Processing from Up to Downstream

Production of Aluminium

10/2/2014

7

• Aluminium terdapat di atas kerak bumi dalam bentuk senyawa kimia, namun di alam tidak ditemukan aluminium dalam keadaan murni.

• Bahan dasar terpenting untuk pembuatan aluminium adalah bauksit

Bijih Aluminium

adalah bauksit.• Kandungan bauksit :

– 55-65% Alumina (Al2O3)– 2-28% besi– 12-30% air– 1-8% asam silikat

• gibbsite, Al(OH)3boehmite AlO(OH)boehmite, AlO(OH)diaspore, AlO(OH)

• Warna bauksit bisa merah, putih, kuning, (terganntung impurities yang dikandung)

• Tempat temuan utama bauksit adalah di Eropa (Perancis, Italia, Rusia, Hoingaria, negara-negara Balkan), tetapi di Asia, Australia, Afrika, dan Amerika juga terdapat banyak sumber bauksit.

Aluminium Mining

10/2/2014

8

Dari bauxite into products

Bayer Process to produce Alumina

Al(OH)3 + Na+ + OH- Al(OH)4-

+ Na+

Na-Al-silikat serta oksida besi dan titanium akan mengendap sebagaititanium akan mengendap sebagai padatan

Gibbsite (hydrargillite) α-Al2O3.3H2O

Boehmite α-Al2O3.H2ODiaspore β-Al2O3.H2OHematite α-Fe2O3

Goethite α-FeOOHMagnetite Fe3O4

Siderite FeCO3

Ilmenite FeTiO3

Anatase TiO2

Rutile TiO2

Brookite TiO2

Halloysite Al2O3. 2SiO2.3H2O

Kaolinite Al2O3. 2SiO2.2H2O

Quartz SiO2

10/2/2014

9

Bayer Process

1. Ekstraksi (P tinggi, dan T 110 – 170 oC)Al(OH) N OH Al(OH)

2. Presipitasi

3. Kalsinasi

Al(OH)3 + Na+ + OH- Al(OH)4- + Na+

Al(OH)4- + Na+ ---> Al(OH)3 + Na+ + OH-

2Al(OH)3 ---> Al2O3 + 3H2O

Hall-Heroult Process

10/2/2014

10

Hall-Heroult Process

Reaksi Hall-Heroult2Al2O3 + 3C ---> 4Al + 3CO2

10/2/2014

11

Hall-Heroult Process

10/2/2014

12

Wrought aluminium alloys Cast aluminium alloysSeries Major alloying element Series Major alloying element

Classification of Aluminium

1xxx Pure Al 2xxx Cu3xxx Mn4xxx Si5xxx Mg6xxx Si+Mg7xxx Zn8xxx Others

1xx.x Pure Al2xx.x Cu3xx.x Si+Cu/Mg4xx.x Si5xx.x Mg6xx.x Not used7xx.x Zn8xx x Sn8xxx Others

9xxx Not used8xx.x Sn9xx.x Others

Standar AISI / AA

• Al2024• Kandungan duralumin : Al - 4%

Cu - 0,5% Mg - 0,5% Mn

Al-Cu (Duralumin)

• Kandungan duralumin super : Al – 4,5% Cu – 1,5% Mg – 0,5% Mn

• Kelebihan : kekerasan tinggi• Kekurangan : ketahanan

korosinya jelek, sehingga perlu dilapisi lagi dengan Al murni atau paduan Al tahan karat (pelat alklad)(pelat alklad)

• Aplikasi: body pesawat terbang

10/2/2014

13

• Paduan 3003 : Al – 1-2%

Al-Mn

Paduan 3003 Al 1 2% Mn

• Paduan 3004 : Al – 1,2% Mn – 1% Mg

• Kelebihan : memperkuat tanpa mengurangi ketahanan korosi

• Terapan : untuk membuat paduan yang tahan korosi tanpa perlakuan panas

• Kelebihan : ketahanan korosi baiksangat ringankoefisien pemuaian kecil

Al-Si

koefisien pemuaian kecilkonduktor yang baik

• Terapan : Al – 12% Si untuk paduan cor cetakAl – 5% Si sebagai elektroda dalampengelasan, industri mobil (torak,kepala silinder, pelek)kepala silinder, pelek)

10/2/2014

14

Al-Si

Al-Si

10/2/2014

15

Al-Si

Al-Mg• Kelebihan :

ketahanan korosi sangat baik mudah ditempakuat dan mudah dilaskuat dan mudah dilas

• Terapan : Al – 2-3% Mg untuk bahan tempaan Al – 4,5% Mguntuk tangki LNG,arsitektur

10/2/2014

16

Al-Zn• Paduan 7075 :

Al5 5% Zn5,5% Zn2,5% Mg1,5% Cu0,3% Cr0,2% Mn

• Kelebihan : mempunyai kekuatan mempunyai kekuatan tertinggi diantara paduan lainnya

• Aplikasi : untuk bahan konstruksi pesawat udara

Al micro strusture

Face Centered Cubic

Al 97,9% Si 0,6% Cu 0,28% Mg 1,0% Cr 0,2%

10/2/2014

17

Al Corrosion Resistance

Aluminum owes its excellent corrosion resistance due to the barrier o ide film that is bonded

Aluminum memiliki ketahanan korosi yang sempurna akibat dari pelindung oksida yang terikatbarrier oxide film that is bonded

strongly to its surface and, that if damaged, re-forms immediately in most environments.

pelindung oksida yang terikat dengan kuat di permukaannya, dan jika rusak, akan terbentuk kembali secara cepat di lingkungannya.

.Al2O3 thin film Al O2 O2 O2