Skip to main content

Nanostructural Hierarchy dan High pressure torsion Membuat Aluminium Sekuat Logam Baja

loading...
Tinuku
KeSimpulan - Kekuatan sebuah puntung rokok dengan boot 10-ton tentu berlebihan, tetapi kekuatan setara logam tertentu dapat menghasilkan material yang luar biasa.

Pukulan keras membuat aluminium sekuat logam baja. Dengan memukul aluminium diantara dua landasan, para peneliti telah menciptakan sebuah logam sekuat baja dengan berat jauh lebih ringan. Jika proses ini dikomersialkan dapat menghasilkan komponen yang lebih baik bagi pesawat terbang atau mobil serta perangkat berbasis logam baja ringan yang dipakai tentara dalam pertempuran.

Keuntungan utama Aluminium dari baja adalah lebih ringan. Tetapi kedua material berada di kerak bumi. Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah mencari cara untuk membuat aluminium setara titanium (logam ringan yang lebih kuat dari baja) tetapi dengan biaya lebih murah.

Dalam studi baru, tim peneliti material internasional berpaling pada teknik pengolahan logam disebut high-pressure torsion (HPT). Pada dasarnya HPT melibatkan clamping disk tipis logam ke landasan silinder dan ditekan oleh landasan lain dengan kekuatan sekitar 60.000 kilogram per sentimeter persegi, sambil mengeser salah satu landasan secara perlahan.

Para peneliti juga menyimpan sampel yang diproses pada suhu kamar selama lebih dari sebulan dalam proses metalurgi umum yang disebut penuaan alami. Deformasi di bawah tekanan besar ditambah dengan proses penuaan alami akan mengubah struktur dasar logam pada skala nano atau jarak diukur dalam miliar per satu meter.

Dan memang, ketika tim melakukan prosedur aluminium disebut aluminium 7075 (yang berisi persentase kecil magnesium dan seng) untuk diproses, logam memperoleh kekuatan 1 gigapascal, para peneliti melaporkan ke jurnal Nature Communications. Ini sama dengan kekuatan beberapa baja dan lebih dari tiga kali lebih kuat dari aluminium konvensional. Sebuah plat satu meter persegi diproses bisa menahan berat satu pesawat terbang.

Untuk mencari tahu mengapa dapat begitu jauh lebih kuat, tim meneliti sampel menggunakan teknik yang disebut atom probe tomography (menyerupai kombinasi mikroskop elektron dan scanner CT). Metode ini menunjukkan bahwa HPT telah mengisi cacat kisi atom dengan luar biasa.

Jangankan struktur normal yang ditemukan pada logam konvensional, HPT telah menciptakan apa yang disebut peneliti sebagai hierarchical nanostructure: ukuran butir aluminium dikurangi serta atom seng dan magnesium berkumpul bersama dalam kelompok dengan berbagai ukuran, tergantung pada apakah mereka terletak di dalam butir aluminium atau di pinggiran (lihat foto).

Bagaimana secara persis regulasi dalam menciptakan aluminium kuat? Belum jelas, kata Simon Ringer, anggota tim dan direktur Electron Microscope Unit di University of Sydney di Australia. Ringer mengatakan butir atom tampaknya terikat erat di tepi butir atom. Dalam fisika apapun, struktur hirarkis "sangat ampuh untuk memperkuat."

Ringer mengatakan meskipun jumlah eksperimen laboratorium hanya dihasilkan dari superstrength alloy, namun proses cepat bisa diadaptasi untuk memproduksi komponen kecil yang membutuhkan kekuatan tinggi tetapi memiliki bobot sangat ringan, seperti implan biomedis.

Yuntian Zhu, materiolog dari North Carolina State University di Raleigh mengatakan ada insentif yang kuat untuk meningkatkan proses karena sangat aplikatif, "ringan, hemat energi untuk keperluan aerospace, transportasi, dan pelindung tubuh."

Eksperimen "telah mencapai kekuatan yang luar biasa" dalam aluminium konvensional komersial, kata Terence Langdon, materiolog dari University of Southern California di Los Angeles. Tim peneliti juga menunjukkan "kemampuan luar biasa yang disediakan melalui pengolahan dengan torsi bertekanan tinggi," teknik yang ditekuni Langdon dan peneliti lain selama beberapa tahun.

Yuri Estrin, materiolog dari Monash University di Melbourne, Australia, menyebut temuan ini menarik dan sependapat bahwa hierarchical nanostructures "tampaknya penting untuk peningkatan spektakuler [kekuatan] material ini."

Peter V. Liddicoat, Simon P. Ringer (Australian Centre for Microscopy and Microanalysis and ARC Centre of Excellence for Design in Light Metals, The University of Sydney, Sydney, New South Wales 2006, Australia); Xiao-Zhou Li (School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering, The University of Sydney, Sydney, New South Wales 2006, Australia); Yonghao Zhao, Enrique J. Lavernia (Department of Chemical Engineering & Materials Science, University of California, Davis, California 95616, USA); Yuntian Zhu (Department of Materials Science and Engineering, North Carolina State University, Raleigh, North Carolina 27695, USA); Maxim Y. Murashkin, Ruslan Z. Valiev (Institute of Physics of Advanced Materials, Ufa State Aviation Technical University, 12K. Marx Street, Ufa 450000, Russia). Nanostructural hierarchy increases the strength of aluminium alloys, Nature Communications, Volume: 1, Article number: 63, 07 September 2010, DOI:10.1038/ncomms1062
Kesimpulan.com menerima konten tentang teknologi, sains, lingkungan dan bisnis dari siapa saja. Kami siap untuk publikasi dan press release. Informasi lanjut kunjungi laman ini.

Comments