1. 1 SEJARAH MATERIAL
Sudah menjadi kenyataan bahwa semua yang ada di sekitar dihasilkan dari
material dan kita tergantung pada dan dibatasi oleh material. Revolusi material
dimulai dari abad Batu, tembaga, perunggu, besi dan komposit adalah bukti
pentingnya material. Kemajuan pengembangan material adalah kunci pertumbuhan
teknologi dan kemakmuran ekonomi. Pada dasarnya pengetahuan dan rekayasa
material berkembang selama 25 – 40 tahun terakhir ini. Proses-proses material baru
memungkinkan teknologi baru lainnya dapat dikomersialkan dengan sukses.
1.1 SEJARAH LOGAM
Proses metalurgi dimulai sejak 6000 tahun Sebelum Masehi, saat ini telah
diketahui 86 logam dan hanya 24 jenis ditemukan selama abad 19. Logam awal
ditemukan adalah Emas (6000 SM) dan tembaga (4200 SM). Tujuh logam purbakala
adalah : Emas (6000 SM), Tembaga (4200 SM), Perak (4000 SM), Timbal (3500
SM), Timah (1750 SM), Peleburan Besi (1500 SM) dan Air Raksa (750 SM).
Kecuali besi dan tembaga (dipadu dengan timah) yang bukan logam konstruksi
adalah emas dan perak yang biasanya dipergunakan sebagai alat makan-minum,
perhiasan dan ornamen. Hampir semua logam terkandung di lapisan bumi, manusia
pertamakali belajar memproses biji mengggunakan sulfida atau oksida logam-
melalui proses reduksi dan oksidasi pada temperatur yang bertingkat. Pertama kali
ditemukan tidak sengaja akibat biji logam jatuh kedalam api unggun. Tembaga
ditemukan secara natural di suatu tempat di Siprus, dan ditempa menjadi artefak.
Tetapi selalu rapuh hingga akhirnya ditemukan dengan cara meng-anilnya dalam api
unggun. 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. Material Teknik
Peleburan dilakukan dari malasit (CuCO3 dan Cu(OH)2 ) melalui kalsining dan
pengeringan, dan dari biji cuprit (oksida) dengan karbon sebagai zat pereduksi.
Timbal ditemukan sebagai galena –sulfida timbal – seperti metalik. Galena mudah
direduksi dalam api. Timbal banyak dipergunakan sebagai kotak dan pipa.
Melalui peleburan bijih timah dengan tembaga maka tembaga diproduksi lebih
kuat dan mudah dicetak (perunggu). Besi natural terdapat dalam meteorites, dengan
kandungan nikel 6-8%. Hematite (oxida) dipergunakan bersama-sama untuk melebur
besi, dengan karbon sebagai bahan pereduksi. Peleburan menggunakan biji, arang
dan batu kapur seperti sekarang ini pada dapur tinggi. Bijih besi dihasilkan
mengandung 3-4 % karbon dan 1-2% Si., bercampur dengan terak. Mudah ditempa
saat panas. Besi sangat baik untuk ditempa, besi kasar (wrought iron) dipangggang
dalam udara atau dihembus untuk membuang karbon. Produk menjadi besi ulet dan
sedikit bercampur terak. Melalui tempa (750 M), terak dapat dikurangi. Lapisan-
lapisan materiaal dimana ditempa dan disatukan menghasilkan pedang dari damaskus
dan 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. 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 relatif
jika dibandingkan kekuatan yang diperlukan. Mula-mula batu dan kayu merupakan
material konstruksi utama; batu dalam tekanan dan kayu dalam tekanan dan
tegangan.Mula-mula material dipergunakan apa adanya. Dengan berkembangnya
waktu, metode pengolahan material ditemukan. Kayu merupakan material yang
memiliki SDR tinggi –lebih dari 8 x 105 in. (Gambar 1.2) Logam struktur pertama
kali adalah ; tembaga, paduan tembaga (bronze/perunggu), besi tempa dan besi kasar.
Logam ini lebih kuat dibandingkan kayu dalam kekuatan absoludnya, tetapi lebih
berat dan memiliki SDR’ sekitar 0.4 x 105 in. to 1.2 x 105 in. Besi kasar sebagai
senjata dan alat pertanian menghasilkan revolusi alat perang dan pertanian. Baja
menjadi pada revolusi sipil. 15 tahun terakhir SDR meningkat secara dramatis hingga
50 kali. Contoh, penyangga dengan beban 25 ton dari silinder besi cor ( sf = 50,000
lbs./in2 ) memerlukan luas penampang sekurang-kurangnya 1.0 in.2 ( radius = 0.56
in.), pemberatan 4 lb/ft. Tetapi pada beban yang sama disangga dengan polimer
kekuatan tinggi memerlukan luas penampang 0.1 in2 ( radius = 0.18 in.), pemberatan
sekitar 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. Material Teknik
Kemajuan suatu material diukur dengan kempuan dalam operasi temperatur
dan kontruksi
GAMBAR 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 menghasilkan
efisiensi yang tinggi. Dengan demikian diperlukan material yang memiliki kekuatan
baik dan tahan korosi akibat oksidasi pada temperatur tinggi. Gambar 1.3
menunjukkan kenaikan temperatur 100 C untuk mesin uap dan 1200 C untuk
turbojet memerlukan sudu-sudu dari logam paduan super. (metal superalloy). Sudu
keramik dan rotor sedang diteliti untuk turbin guna mobil penumpang umum kira
kira mencapai 1370C. Dapat mengurangi konsumsi energi dan mengurangi gas
rumah kaca (CO2 ).
Bab 1 –Sejarah material 4

5. Material Teknik
40
PROGRESS IN MAGNETIC MATERIALS
Nd Fe B
35
Samarium Cobalt
30
25
BH 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 diperoleh
dari material ferro-magnetik [baja spesial dan ferritik] Pengembangan paduan Al Ni
Co dalam kurun 1940’an dan 1950’an menghasilkan kenaikan yang signifikan dalam
penyimpanan energi magnetik atau kekuatan ( BH max) Dalam tahun 1960’an
loncatan 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 NdFeB
yang memiliki kekuatan 100 kali ferro-magnet. Magnet kekuatan tinggi mereduksi
berat motor listrik seperti mototr listrik untuk kendaraan, tape, sound-system, CD
dan hard Disk. Walkman dibuat akibat adanya magnet yang memiliki performa
tinggi.
Superkonduktor pada dasarnya adalah suatu bahan yang mempunyai
hambatan sama dengan nol ditemukan pada tahun 1911. Terjadinya hanya dibawah
temperatur kritis (Tc). Pada tahun 1970an, Tc mencapai 23 oK dibawah temperatur
nol absolud (273 oK) atau -250 oC , ini tidak praktis dipergunakan pada berbagai
terapan. Keadaan ini temperaturnya tidak praktis dipergunakan.Kemudian awal
1986, ilmuwan bekerja dengan menggunakan material baru –seperti oksida keramik-
Bab 1 –Sejarah material 5

6. Material Teknik
ditemukan pada temperatur tinggi Tc sekitar 39 oK and akhirnya mencapai rekor
125oK Dengan penemuan ini, material dapat dipergunakan pada temperatur kamar.
Soal-Soal
1. 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 Pustaka
1. ---------“ A Short History of Metals” by Professor Alan Cramb, Carnegie-Mellon
University
2. 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