Bab 1 sejarah material 1

5,466 views
5,204 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
5,466
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
131
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Bab 1 sejarah material 1

  1. 1. 1 SEJARAH MATERIAL Sudah menjadi kenyataan bahwa semua yang ada di sekitar dihasilkan darimaterial dan kita tergantung pada dan dibatasi oleh material. Revolusi materialdimulai dari abad Batu, tembaga, perunggu, besi dan komposit adalah buktipentingnya material. Kemajuan pengembangan material adalah kunci pertumbuhanteknologi dan kemakmuran ekonomi. Pada dasarnya pengetahuan dan rekayasamaterial berkembang selama 25 – 40 tahun terakhir ini. Proses-proses material barumemungkinkan teknologi baru lainnya dapat dikomersialkan dengan sukses.1.1 SEJARAH LOGAM Proses metalurgi dimulai sejak 6000 tahun Sebelum Masehi, saat ini telahdiketahui 86 logam dan hanya 24 jenis ditemukan selama abad 19. Logam awalditemukan adalah Emas (6000 SM) dan tembaga (4200 SM). Tujuh logam purbakalaadalah : Emas (6000 SM), Tembaga (4200 SM), Perak (4000 SM), Timbal (3500SM), Timah (1750 SM), Peleburan Besi (1500 SM) dan Air Raksa (750 SM).Kecuali besi dan tembaga (dipadu dengan timah) yang bukan logam konstruksiadalah emas dan perak yang biasanya dipergunakan sebagai alat makan-minum,perhiasan dan ornamen. Hampir semua logam terkandung di lapisan bumi, manusiapertamakali belajar memproses biji mengggunakan sulfida atau oksida logam-melalui proses reduksi dan oksidasi pada temperatur yang bertingkat. Pertama kaliditemukan tidak sengaja akibat biji logam jatuh kedalam api unggun. Tembagaditemukan secara natural di suatu tempat di Siprus, dan ditempa menjadi artefak.Tetapi selalu rapuh hingga akhirnya ditemukan dengan cara meng-anilnya dalam apiunggun. Antara tahun 5000 SM lembaran tembaga dibuat dengan cara dipukul.Artefak tembaga lebur dari tahun 3600 SM ditemukan di lembah sungai Nil.Bab 1 – Sejarah material 1
  2. 2. Material Teknik Peleburan dilakukan dari malasit (CuCO3 dan Cu(OH)2 ) melalui kalsining danpengeringan, dan dari biji cuprit (oksida) dengan karbon sebagai zat pereduksi.Timbal ditemukan sebagai galena –sulfida timbal – seperti metalik. Galena mudahdireduksi dalam api. Timbal banyak dipergunakan sebagai kotak dan pipa. Melalui peleburan bijih timah dengan tembaga maka tembaga diproduksi lebihkuat dan mudah dicetak (perunggu). Besi natural terdapat dalam meteorites, dengankandungan nikel 6-8%. Hematite (oxida) dipergunakan bersama-sama untuk meleburbesi, dengan karbon sebagai bahan pereduksi. Peleburan menggunakan biji, arangdan batu kapur seperti sekarang ini pada dapur tinggi. Bijih besi dihasilkanmengandung 3-4 % karbon dan 1-2% Si., bercampur dengan terak. Mudah ditempasaat panas. Besi sangat baik untuk ditempa, besi kasar (wrought iron) dipangggangdalam udara atau dihembus untuk membuang karbon. Produk menjadi besi ulet dansedikit bercampur terak. Melalui tempa (750 M), terak dapat dikurangi. Lapisan-lapisan materiaal dimana ditempa dan disatukan menghasilkan pedang dari damaskusdan Toledo. Senjata dari Besi sebagai peralatan perang seperti halnya alat bertani.1.2 EVOLUSI MATERIAL KETEKNIKAN Evolusi kemajuan material salah satu ukuran kemajuan adalah kekuatan-ke-rasio kerapatan- disebut kekuatan spesifik s = Kekuatan/Strength ( lbs./in2 , N/m2 ),r = Kerapatan/Density ( lbs./in3 , kg/m3 ), s/r = Strength/Density (dalam, N m/Mg)Bab 1 –Sejarah material 2
  3. 3. Material Teknik STRUCTURAL MATERIALS PROGRESS 1.20E+07 Fibers 1.00E+07 Ceramics 8.00E+06 SPECIFIC STRENGTH ( in.) 6.00E+06 Composites CFRP, GFRP 4.00E+06 Stone 2.00E+06 Wood Steel Cast Iron Bronze Aluminum Copper 0.00E+00 1800 1975 1980 1985 1985 2000 YEAR Rasio kekuatan-kerapatan(SDR) diukur terhadap penghematan berat relatifjika dibandingkan kekuatan yang diperlukan. Mula-mula batu dan kayu merupakanmaterial konstruksi utama; batu dalam tekanan dan kayu dalam tekanan dantegangan.Mula-mula material dipergunakan apa adanya. Dengan berkembangnyawaktu, metode pengolahan material ditemukan. Kayu merupakan material yangmemiliki SDR tinggi –lebih dari 8 x 105 in. (Gambar 1.2) Logam struktur pertamakali adalah ; tembaga, paduan tembaga (bronze/perunggu), besi tempa dan besi kasar.Logam ini lebih kuat dibandingkan kayu dalam kekuatan absoludnya, tetapi lebihberat dan memiliki SDR’ sekitar 0.4 x 105 in. to 1.2 x 105 in. Besi kasar sebagaisenjata dan alat pertanian menghasilkan revolusi alat perang dan pertanian. Bajamenjadi pada revolusi sipil. 15 tahun terakhir SDR meningkat secara dramatis hingga50 kali. Contoh, penyangga dengan beban 25 ton dari silinder besi cor ( sf = 50,000lbs./in2 ) memerlukan luas penampang sekurang-kurangnya 1.0 in.2 ( radius = 0.56in.), pemberatan 4 lb/ft. Tetapi pada beban yang sama disangga dengan polimerkekuatan tinggi memerlukan luas penampang 0.1 in2 ( radius = 0.18 in.), pemberatansekitar 1 oz/ft. Keuntungan dalam menggunakan yang ringan adalah frame kacamata,stik golf, raket dan mobil ringan dan pesawat terbang dapat menghemat bahan bakar.Bab 1 –Sejarah material 3
  4. 4. Material Teknik Kemajuan suatu material diukur dengan kempuan dalam operasi temperaturdan kontruksiGAMBAR 1.3 Kurva naik ke atas yang menunjukkan suhu ketika mesin beroperasi, selama abad ini hanya bisa dilakukan oleh material modern. Mesin kalor yang beroperasi pada temperatur tinggi berarti menghasilkanefisiensi yang tinggi. Dengan demikian diperlukan material yang memiliki kekuatanbaik dan tahan korosi akibat oksidasi pada temperatur tinggi. Gambar 1.3menunjukkan kenaikan temperatur 100 C untuk mesin uap dan 1200 C untukturbojet memerlukan sudu-sudu dari logam paduan super. (metal superalloy). Sudukeramik dan rotor sedang diteliti untuk turbin guna mobil penumpang umum kirakira mencapai 1370C. Dapat mengurangi konsumsi energi dan mengurangi gasrumah kaca (CO2 ).Bab 1 –Sejarah material 4
  5. 5. Material Teknik 40 PROGRESS IN MAGNETIC MATERIALS Nd Fe B 35 Samarium Cobalt 30 25BH max (MGOe) 20 Rare Earth Cobalt Alloys 15 AlNiCo Alloys 10 5 Ferromagnetic 0 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 YEAR Sebelum pertengahan 1930-an, hanya material magnet permanen diperolehdari material ferro-magnetik [baja spesial dan ferritik] Pengembangan paduan Al NiCo dalam kurun 1940’an dan 1950’an menghasilkan kenaikan yang signifikan dalampenyimpanan energi magnetik atau kekuatan ( BH max) Dalam tahun 1960’anloncatan besar dalam BH max menjadikan pengembangan seperti paduan cobalt,khususnya samarium- paduan cobalt 30 kali lebih baik dibanding paduan ferro-magnetik. Dalam tahun 1980an, terjadi kulminasi pengembangan magnet NdFeByang memiliki kekuatan 100 kali ferro-magnet. Magnet kekuatan tinggi mereduksiberat motor listrik seperti mototr listrik untuk kendaraan, tape, sound-system, CDdan hard Disk. Walkman dibuat akibat adanya magnet yang memiliki performatinggi. Superkonduktor pada dasarnya adalah suatu bahan yang mempunyaihambatan sama dengan nol ditemukan pada tahun 1911. Terjadinya hanya dibawahtemperatur kritis (Tc). Pada tahun 1970an, Tc mencapai 23 oK dibawah temperaturnol absolud (273 oK) atau -250 oC , ini tidak praktis dipergunakan pada berbagaiterapan. Keadaan ini temperaturnya tidak praktis dipergunakan.Kemudian awal1986, ilmuwan bekerja dengan menggunakan material baru –seperti oksida keramik-Bab 1 –Sejarah material 5
  6. 6. Material Teknikditemukan pada temperatur tinggi Tc sekitar 39 oK and akhirnya mencapai rekor125oK Dengan penemuan ini, material dapat dipergunakan pada temperatur kamar.Soal-Soal1. Uraikan sejarah material dari jaman purbakala sampai material superkonsuktor!2. Apa manfaatnya saudara mengetahui sejarah material?3. Perkembangan peradaban selalu diikuiti oleh perkembangan material, jelaskan!4. Jelasakan Sejarah perkembangan material Logam dan non logam!5. Awal ditemukan jenis material tidak bisa langsung diterapkan, jelaskan apa maksudnya?Daftar Pustaka1. ---------“ A Short History of Metals” by Professor Alan Cramb, Carnegie-Mellon University2. Mangonon. P.L, 1999 .’ The Principles of materials Selection for Engineering Design’, Printice-Hall International,Inc.3. Samuel J. S. , 1991,” Ceramics and Glasses “; Volume 4; ASM International Handbook Committtee.Bab 1 –Sejarah material 6

×