Diapositiva 1

Phase Stability of -CrFe Intermetallic Compound Under Fast Electron IrradiationKelompok 5AnggotaDavid Jendra(1206238803)Nur M. Abdurrahman(1206247026)Ibnu Agus Kurniawan(1206261005)Fatimah Stevi(1206225605)Asmara Yaumal(1206217370)Satrio Wibowo(1106068245)Fe-Cr Phase Diagram

-FeCrSigma () phase is found in 43 binary alloys system [Hall, 1966]This phase only can be obtained by a high temperature annealing process (793-1113 K) and not by solidification Once formed -> remains stable at lower temp [Cieslak, 2012]Deteriorating Steels mechanical propertyGeneral Process Flowsheet

Input Bahan99.99% Fe99.99% CrPengecoranCold rolledXRDAnnealedXRDTEMElectron IrradiationTEMMenggunakan Arc FurnanceProses dalam keadaan lingkungan kaya akan argon murniDiproses sebelum XRDAkan dilihat hasilnya dengan XRDUntuk melihat mikrostruktur sebelum proses annealed. Sebagai pembanding dengan XRD sebelum annealedUntuk membentuk fasa lain, yaitu -CrFeBerada pada suhu 973 KUntuk melihat fasa yang terbentuk pasca annealedMelihat perubahan fasanya Untuk melihat mikrostruktur sebelum dilakukan irradiation.Mikrostruktur yang terlihat akan menjadi pembanding setelah irradiationGeneral Process Flowsheet Predicted Microstructure

Source : Satoshi Anada, Takeshi Nagase, Keita Kobayashi, Hidehiro Yasuda, Hirotaro Mori: Phase stability of -CrFe intermetallic compound under fast electron irradiationExperiment Flowsheet XRDSAD&TEMSebelum AnnealedSetelah AnnealedSebelum Electron IrradiationSetelah Electron Irradiation60 Detik300 Detik600 Detik

Experiment Flowsheet Hasil Pengujian

TEM dan SAD sebelum dilakukan iradiasi pada suhu 298 K.Hasil Pengujian

TEM dan SAD Iradiasi setelah iradisi 60 sekon pada suhu 298 K. Hasil Pengujian

TEM dan SAD setelah 300 sekon pada suhu 298 K Hasil Pengujian

TEM dan SAD setelah 600 sekon pada suhu 298 KHasil Pengujian

Hasil Pengujian298 K

Gambar bright field area iradiasi fase bcc dengan fase -CrFe disekelilingnya pada suhu 373 K. Hasil PengujianHasil Pengujian

Mikrostruktur sebelum perlakuan electron irradiation pada suhu 103 KHasil Pengujian

Mikrostruktur setelah perlakuan electron irradiation pada suhu 103 KType Of InterfaceInterface yang terdapat pada material sampel ini adalah interface inkoheren. Interface yang berlaku disini adalah interface terhadap BCC dan CrFe & antar butirSeperti yang diberitahukan oleh jurnal, dari skemastik ilustrasi dari hubungan orientasi keduanya adalah aBCC adalah 0.290 nm dan 2c adalah0.912nm sehingga c adalah 0.456Dengan perhitungan ( 0.456-0.290/0.456 )*100%0.364 = 36%Dari perhitungan tersebut dapat dilihat bahwa delta r nya diatas 25% yaitu 36%Type Of InterfaceOrientation Relationship(b) SAD Pattern took from fig 8a. (d) Schematic Illustration of the orientation relationship between the and bcc in real space

Diffusion ProcessElectrons in the energy range of one two MeV possess sufficient momentum to displace atoms from their normal lattice positions [Oen, 1965]

Substitutional Diffusion Diffusion ProcessReasoning : Annealing vs Solidification

Source : Callister, 2010Factors Affect the Characteristic of Interface Absence of Amorphous Phase but Two Phase Mixture of bcc GA = Single Phase of bcc solid solution GB = amourphous sigma CrFe, (Cr2Ti : 10 kJ mol-1 ) GC = Two phase mixture w/ different composition solid solution

Temperature Dependanceunder 2MeV electron irradiation. , presence of bcc phase, X, absence of bcc phase confirmed by TEM

Source : Tiara, Bondan. 2014.Diffusion PowerPoint Slides: .Depok : Universitas Indonesia

Interface Determine Bulk PropertiesInterface dapat menyebabkan perubahan bulk properties material.Seperti halnya pada peristiwa aging.

Semakin semi koheren, material akan semakin kuat, karena adanya lattice strain, yang menyebabkan dislokasi sulit bergerak. Semakin incoherent maka, hardness pada material berkurang, karena dislokasi mudah bergerak,

Terdapatnya fasa sigma-FeCr pada logam paduan Fe dapat menyebabkan antara lain :Embrittlement pada material Menurunkan ductility dan toughness (http://www.saudiaramco.com/content/dam/Publications/Journal%20of%20Technology/Spring2011/Art%2012%20-%20JOT%20Internet.pdf)Ketahanan suhu yang menurun Ketahanan korosi yang menurun (http://www.oxford-instruments.com/getmedia/810228a7-5a0d-49be-86fd-bd2b5d9c1a83/Effect-of-Sigma-Phase-on-the-Environmental-Assisted-Cracking-of-Super-Duplex-Stainless-Steel-in-Oil-field-Environments)Interface Determine Bulk PropertiesKurang relevan ketika yang dipakai proses electron irradiationProses electron irradiation membuang banyak waktu dan biaya, tidak cocok untuk dibuat massal.Ketika akan dibuat dalam skala besar, proses annealing kemudian di solidifikasi dengan suhu diatas 1113 K atau dengan mengubah komposisi kimianya dapat dilakukan. Skala IndustriSolidificationPembuatan ingot Cr48,5Fe51,5 adalah solidifikasi normal, yaitu heterogenous solifidication dengan melelehkan logam Cr dan Fe.

Phase Transformation OccuredTransformasi fasa yang terjadi : Diffusional phase transformationPembentukkan fasa -CrFe terjadi karena proses annealing yang di atas suhu 5000C (9730C) Terjadi diffusi yaitu diffusi substitusional yang memerlukan energi dan waktu yang lama pada matriks fasa BCC dan membentuk fasa -CrFe . Fasa -CrFe tidak terbentuk pada saat solidifikasi karena pendinginan yang terjadi bukan equilibrium.

Fe-Cr Phase Diagram

Kesimpulan-CrFe tidak dapat mempertahankan struktur awalnya bila diberi perlakuan MeV electron irradiation pada 298 K-473 K, tapi dengan transformasi ke fasa BCCTidak ada perubahan signifikan pada struktur -CrFe ketika electron irradiation pada suhu 103 K atau 22 K Dengan bantuan suhu, radiasi akan meningkatkan migrasi atau defect dan atau atom yang dapat mempengaruhi transformasi dari fasa -CrFe menjadi BCCReferensi [1] Anada, Nagase, Kobayashi. 2014. Phase Stability of CrFe intermetallic compound under fast electron irradiation. Acta Materialia[2] Oen, S. 1965. Cross Sections for Atomic Displacements in Solids by Fast Electrons. Tennessee : Oak Ridge [3] Callister, W.D, Materials Science and Engineering: An Introduction, 8 th ed., Wiley., 2008. [4] Hall Ed. Algie SH. Metall Rev 1966;11;61[5] JK, Krupp, Ghosh. Mater Sci Eng A 2009;508;1[6] Haasen, P. 1996. Physical Metallurgy. Netherland : Elsevier