Post on 16-Jul-2016
description
DEFINISI KOMPOSIT
• KOMPOSIT adalah kombinasi dari 2 material atau lebih yang memiliki fasa yang berbeda menjadi suatu material baru yang memiliki properti/sifat lebih baik dari keduanya
• KOMPOSIT terdiri dari 2 fasa, yaitu :
- fasa matriks kontinyu, mengelilingi fasa lainnya. berfungsi untuk perekat atau pengikat dan pelindung fasaterdispersi dari kerusakan eksternal
- fasa terdispersi diskontinyu. berfungsisebagai penguat dari fasa matriks
Fungsi penting material matriks
a) Material matriks mengikat serat atau serbuk bersama-sama dan menghantarkan beban ke serat dan serbuk. Matriks memberikan kekakuan dan bentuk terhadap struktur.
b) Matriks mengisolasi serat atau serbuk sehingga masing-masing dapat bekerja secara terpisah. Hal ini dapat menghentikan atau memperlambat propagasi retak.
c) Matriks memberikan kwalitas permukaan akhir yang baik dan membantu produksi bentuk jadi atau mendekati bentuk jadi (bentuk akhir komponen).
Fungsi penting material matriks
d) Matriks memberikan perlindungan untuk serat atau serbuk penguat terhadap serangan kimia (misalnya korosi) dan kerusakan mekanik (misalnya aus).
e) Bergantung pada bahan matriks yang dipilih, mempengaruhi karakteristik unjuk kerja seperti duktilitas (liat, kenyal), kekuatan impak, dan lain lain. Sebuah matriks yang kenyal akan meningkatkan ketangguhan struktur. Untuk persyaratan ketangguhan yang lebih tinggi, bisa dipilih komposit berbasis thermoplastik.
f) Mode kegagalan sebagian besar dipengaruhi oleh jenis bahan matriks yang digunakan dalam komposisi dan juga kompatibilitasnya terhadap serat.
Fungsi utama serat atau serbuk
• Untuk membawa beban. Dalam komposit struktur, 70 –90% beban didukung oleh serat.
• Untuk memberikan kekakuan, kekuatan, stabilitas panas, dan sifat struktur lainnya dalam komposit.
• Menyediakan penghantaran atau insulasi elektrik, tergantung pada jenis serat atau serbuk yang digunakan.
Skema Fasa Terdispersi yang dapat mempengaruhi sifat komposit
konsentrasi ukuran bentuk
distribusi orientasi
Tipe Komposit berdasarkan Jenis Penguatnya
Tipe Komposit berdasarkan Sifat Penguatnya
DEFINISI KOMPOSIT DILIHAT DARI MATRIKS PENYUSUNNYA
-Spheroidite steel
matrix: ferrite () (ductile)
particles: cementite (Fe3C)
(brittle)
-WC/Co cemented carbide
matrix: cobalt (ductile)
particles: WC (brittle, hard)
-Automobile tires
matrix: rubber (compliant)
particles: C (stiffer)
60m
Vm:
10-15vol%! 600m
0.75m
Contoh Particle Reinforced Composites
Large particle composites• Large particle composites
– Involves large particles that are harder or stiffer than matrix.– The matrix transfers applied stress to the particles,
which thus bear a fraction of the load.– Bonding at the interface is necessarily important.
• Particles should be:– Equiaxed– Uniformly distributed– Properties generally determined by the rules of mixtures.
pc
pm
c
mupperc E
VV
EVVE ,Upper bound:
mppm
pmclowerc
pc
p
mc
m
lowerc
EVEVEEV
E
EVV
EVV
E
,
,
1Lower bound:
• Elastic modulus, Ec, of composites:-- two approaches.
Particle-reinforced
Data: Cu matrix w/tungsten particles
0 20 40 60 80 100
150200250300350
vol% tungsten
E(GPa)
lower limit:1
Ec Vm
Em
Vp
Ep
c m m
upper limit:E V E VpEp
(Cu) (W)
“rule of mixtures”
Large Particle Composite Examples• Cermets (not cements) are ceramic-metal composites
– Cermented Carbide—cutting tools• WC or TiC particles (incredibly hard)• Metal matrix (Co or Ni)
– The particles will crack under the high stresses in cutting applications, so the matrix prevents crack propagation between particles by separating them.
– Up to 90 volume percent of particles.• Polymer/Carbon composites include
– Tires• Elastomer matrix with carbon black particles (15-30 vol%).• Improved tensile strength, tear and abrasion resistance, and toughness.• Small particles are optimal, <50 nm.
• Ceramic-ceramic composites include– Concrete is:
• ~70 vol% sand and gravel particles (different sizes promotes better packing).• Portland cement is the binder once water is added.
– Improved tensile, compressive, and shear response by reinforcing with steel rods, bars (rebar), wires, or wire mesh (ceramic-ceramic-metal composite).
• Steel is selected for thermal expansion coefficient• Not corroded during cement hardening• Strong composite/matrix bond is possible, especially if the steel surface is contoured
– Pre stressing
mekanisme penguatan melibatkan interaksi antara partikel dan dislokasi dalam matriks
diperkuat dan mengeras oleh dispersi seragam beberapa persen volume dari partikel halus dari bahan yang sangat keras dan inert.
Large-Particle vs. Dispersion-Strengthened Composites
Strong Particle>500 nm
Strong Particle<100 nm
Shear t
Dislocation stopped
Stress field of dispersion
Dislocation shears through the dispersion
Dispersion Strengthened
Large-Particle