PENGARUH DEFORMASI PADA KARAKTERISTIK KRISTALIT DAN KEKUATAN LULUH ZIRCALOY-4

Sari

ABSTRAK

PENGARUH DEFORMASI PADA KARAKTERISTIK KRISTALIT DAN KEKUATAN LULUH ZIRCALOY-4. Pengaruh deformasi (perolan) pada regangan mikro, kristalit, dan tegangan luluh Zircaloy-4 dikarakterisasi dengan difraksi sinar–X. Tujuan penelitian adalah karakterisasi bahan kelongsong PWR dengan sasaran perolehan data kristalografi Zircaloy-4. Bahan (as-received) dengan komposisi pemadu utama 1,3% Sn, 0,22% Fe, dan 0,10% Cr dipotong menggunakan diamond blade dengan ukuran 10 mm ´ 100 mm. Setelah dibersihkan, sampel dipanaskan pada suhu 1100 °C selama 2 jam, kemudian didinginkan cepat (quenched) dalam air dingin. Sampel dibersihkan dan dipanaskan pada suhu 750 °C selama 2 jam. Selanjutnya sampel dirol dingin (cold rolled) dengan reduksi tebal 40%, 75%, dan 80%. Setelah preparasi selesai, dilakukan identifikasi kristal dengan difraksi sinar-X. Proses yang dianalisis ialah proses kuencing diikuti anil, proses deformasi plastis dari anil dan direduksi dari 40% hingga 80%, dan konstansi rasio c/a. Dari analisis tersebut diperoleh tiga kesimpulan. Pertama, proses anil 750 °C Zry-4 dari hasil kuencing mengakibatkan terjadinya rekristalisasi dan pertumbuhan  butir yang terbukti dengan naiknya regangan mikro dari 25,05% menjadi 32,83%, naiknya ukuran kristalit dari 10,1015 Å menjadi 287,4798 Å, turunnya densitas dislokasi dari 2,94E+16 m/m³ menjadi 3,63E+13 m/m³, turunnya kekuatan luluh dari 1125,52 MPa menjadi 304,44 MPa. Kedua, proses reduksi Zry-4 dari sample hasil anil yang direduksi sampai 80% mengakibatkan deformasi plastis dan menghasilkan kristalit yang terbukti dengan turunnya regangan mikro dari 32,83% menjadi 3,15%, turunnya ukuran kristalit dari 287,4798 Å menjadi 10,9764 Å, naiknya densitas dislokasi dari 3,63E+13 m/m³ menjadi 2,49E+16 m/m³, dan naiknya tegangan luluh dari 304,44 MPa menjadi 1057,69 MPa. Ketiga, proses deformasi plastis Zry-4 dibatasi oleh konstansi rasio c/a terbukti dengan turunnya tegangan mikro dari 3,22% menjadi 3,15%, turunnya ukuran kristalit dari 25,8199 Å menjadi 10,9764 Å, naiknya densitas dislokasi dari 4,5E+15 m/m³ menjadi 2,49E+16 m/m³, dan naiknya tegangan luluh dari 607,47 MPa menjadi 1057,69 MPa dari sampel yang direduksi dari 75% menjadi 80%.

KATA KUNCI: deforomasi,regangan mikro, kristalit, dislokasi, kekuatan luluh, difraksi sinar-x,  zircaloy-4, kelongsong PWR

ABSTRACT

EFFECT OF DEFORMATION ON CRYSTALLITE CHARACTERISTIC AND YIELD STRESS OF ZIRCALOY-4. The effect of deformation (rolling) on micro strain, crystallite size, crystallite density, and yield strength of Zircaloy-4 was characterized by x-ray diffraction. The goal of this investigation is to characterize the cladding materials of PWR and the target is to have data on the crystallography of Zircaloy-4. The as-received material with the composition 1.3% Sn, 0.22% Fe, 0.1% Cr, and Zr balanced was cut 10 mm × 100 mm in size using diamond blade. The samples were cleaned and heated at 1100 °C for 2 hours and then quenched in cold water. Then the sample were cleaned and heated at 750 °C for 2 hours. Afterward the samples were cold rolled with 40%, 75%, and 80% reduction in thickness. After the preparation was completed, the crystals of the samples were characterized using X-ray diffraction. The processes being analysed were quenching followed by annealing, plastic deformation of annealing and reduction from 40% to 80%, and the constancy of the c/a ratio. From the analyses, three conclusions were obtained. Firstly, the annealing process at 750 °C of Zry-4 from the quenched samples resulted in the recrystallization and the grain growth which was proven by  the increase of microstrain from 25.05% to 32.83%, the increase of crystallite size from 10.1015 Å to 287.4798 Å, the decrease of dislocation density from 2.94E+16 m/m³ to 3.63E+13 m/m³, and the decrease of yield strength from 1125.52 MPa to 304.44 MPa. Secondly, the process of reduction of Zry-4 from the annealed samples reduced to 80% resulted in the plastic deformation and crystallite which was shown by the decrease of microstrain from 32.83% to 3.15%, the decrease of crytalite size from 287.4798 Å to 10.9764 Å, the increase of dislocation density from 3.63E+13 m/m³ to 2.49E+16 m/m³, and the increase of yield strength from 304.44 MPa to 1057.69 MPa. Thirdly, the process of plastic deformation of Zry-4 was limited by the constancy of the c/a ratio which was verified by the decrease of microstrain from 3.22% to 3.15%, the decrease of crytalite size from 25.8199 Å to 10.9764 Å, the increase of dislocation density from 4.5E+15 m/m³ to 2.49E+16 m/m³, and the increase of yield strength from 607.47 MPa to1057.69 MPa for samples undergoing reduction from 75% to 80%.

FREE TERMS: deformation, microelongation, cystalite, dislocation, yield strength, x-ray difraction, zircaloy-4, cladding of PWR