PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP SIFAT BAHAN PADUAN ALUMINIUM FERO NIKEL

Sari

ABSTRAK

PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP SIFAT BAHAN PADUAN ALUMINIUM FERO NIKEL. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur terhadap struktur fasa, sifat kekerasan paduan aluminium sebagai cladding bahan bakar. Paduan aluminium AlFeNi hasil sintesis dengan kadar 1%Fe dan 1%Ni dikenai pemanasan pada temperatur450 ^oC, 500 ^oC dan 550 ^oC.Pemanasan pada temperatur tersebut dapat berdampak terhadap perubahan struktur fasa, sifat kekerasan dan termal.  Pengujian sifat kekerasan paduan AlFeNi dilakukan dengan menggunakan  metoda Vicker.  Analisis struktur fasa dilakukan berdasarkan pola difraksi sinar x dan diagram fasa. Pengamatan mikrostruktur dilakukan dengan metalografik-optikal dan scanning electron microscope,SEM.Analisis unsur senyawa fasa diamati dengan electron dispersif x-ray spectrophotometer,EDS. Hasil pengukuran sifat kekerasan menunjukkan paduan AlFeNi dengan pemanasan pada 450 ^oC, 500 ^oC dan 550 ^oC masing-masing berkisar 45 HV, 45 HV dan 35 HV. Sifat kekerasan paduan AlFeNi dengan unsur pemadu 1%Fe dan 1%Ni menunjukkan relatif stabil hingga pada temperatur 500 ^oC dan cenderung menurun pada 550 ^oC. Hasil analis pola difraksi menunjukkan hanya terjadi pembentukan satu buah fasa pada temperatur 450 ^oC dan 500 ^oC. Pola difraksi sinar x memperlihatkan kecenderungan pembentukan fasa q (FeAl₃) pada temperatur 450 ^oC dan 500 ^oC, sedangkan  pada temperatur 550 ^oC hanya teridentifikasi fasa a(Al). Hasil pengamatan metalografik-optikal memperlihatkan mikrostruktur paduan mengalami perubahan seiring dengan meningkatnya temperatur pemanasan terutama pada temperatur 550 ^oC. Mikrostruktur hasil pengamatan SEM memperlihatkan struktur butir berbentuk granular dan pada batas butir berbentuk serat-jarum yang tumbuh memanjang. Hasil analisis EDS mengidentifikasikan pada daerah batas butir terkandung unsur senyawa logam Al, Fe dan Ni yang berpotensi membentuk senyawa fasa logam, seperti fasa q.

Kata kunci:paduan aluminium, Cladding, elemen bakar nuklir, temperatur.

ABSTRACT

EFFECT OF HEAT TREATMENT ON THE PROPERTIES OF ALUMINUM FERRO NICKELALLOY. This study is aimed to determine the effect of temperature on the phase structure and hardness properties of aluminum alloy as nuclear fuel cladding. The AlFeNi aluminum alloy that was synthesized with Fe content of 1% and  Ni content of 1% was heat treated at a temperature of 450 ^oC, 500^oC and 550^oC. Examination of AlFeNi alloy hardness was done by Vicker method. Phase structure analysis was performed by x-ray diffraction pattern and phase diagram. Microstructure examination was performed with optical and scanning electron microscope (SEM). Elemental analysis phase compounds were observed by electron dispersive x-ray spectrophotometer (EDS). The hardness test shows that the hardness of AlFeNi alloy over heating at 450^oC, 500^oC and 550^oC is around 45 HV, 45 HV and 35 HV respectively. AlFeNi alloy hardness with alloying elements of 1% Fe and 1% Ni is found to be relatively stable at temperatures up to 500°C and the stability tends to decrease at 550^oC. The diffraction pattern analysis indicates only the formation of a single phase at a temperature of 450^oC and 500^oC. The x-ray diffraction pattern shows that the phase formation has a tendency of q (FeAl₃) at a temperature of 450^oC and 500^oC, while at 550^oC only a (Al) phase is identified.  The metallographic-optical observation shows that the alloy microstructure changes with increasing heating temperature, particularly at 550^oC. The SEM microstructure observation shows granular shaped grain structure and the grain boundary in the shape of fiber needles growing lengthwise. The EDS analysis indicates that the grain boundary region contains elements of Al, Fe and Ni, which have a potential to form metal phase compounds such as q phase.

Keywords: aluminum alloy, cladding, nuclear fuel element, temperature.