Presentasi Minggu Ke 3

8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3

1/37

KETIDAKMURNIAN DAN CACATKRISTAL DALAM BAHAN PADAT


2/37

Diperlukan berjuta-juta atom untukmembentuk satu kristal. Oleh karena itu,

tidak mengherankan bila terdapat cacatatau ketidakteraturan dalam tubuhkristal.

Cacat-cacat inilah yang ikut menentukansifat bahan secara keseluruhan.

ETIDAKMURNIAN


3/37

Benda yang asli selalu lebih digemarimisalnya: madu asli, gula murni danemas 2 karat.

!eskipun benda sempurna, murni atauasli itu lebih baik, ada kalanya karena

faktor harga, pengadaan atau sifat-sifattertentu, diperlukan adanyaketidakmurnian.

ETIDAKMURNIAN


4/37

"ebagai contoh, perak sterling, yangmengandung tembaga #.$% dan perak&2.$%.

Bahan ini memang unggul, dapat sajadimurnikan menjadi perak dengan kadar

&&% lebih. 'arganyaakan lebih mahal, sedang kualitas lebihrendah.

ETIDAKMURNIAN


5/37

!ekanisme pembentukanketidakmurnian dalam bahan padat

akibat terdapatnya atom yang tidaksejenis dalam bahan padat dengankonsentrasi tertentu

*etidakmurnian suatu bahan dilakukandengan tujuan untuk memperbaiki sifatmekanik atau sifat listrik.

ETIDAKMURNIAN


6/37

Contoh : "eng dipadukan dengan tembaga akan

menghasilkan logam kuningan yangmemiliki sifat mekanik yang lebih baikdari tembaga murni.

"ilikon murni dipadukan denganphosphor akan menghasilkan silicontipe n yang memiliki sifat listrik yang

lebih baik

ETIDAKMURNIAN


7/37

ETIDAKMURNIAN

!ekanisme paduan atom dalam bahan padatini terdiri dari :Paduan substitusi, paduan ini terjadi bila

atom lain menggantikan atom penyusunbahan dengan syarat ukuran atomnya samasupaya struktur kristalnya tidak berubah.Paduan Intersisi, paduan ini terjadi bilaukuran atom asing dengan atom penyusunbahan berbeda, ukuran atom asing lebih kecildari atom penyusun bahan sehingga akan

terjadi penyisipan atom asingkedalam kisi bahan.


8/37

Larutan Padat dalamLogam

+arutan padat mudahterbentuk bila pelarutdan atom yang larut

memiliki ukuran yangsama dan strukturelektron yang serupa.

ETIDAKMURNIAN


9/37

Larutan adatsubstitusi

+arutan padat substitusi acak

+arutan padat substitusi terta

ETIDAKMURNIAN


10/37

ETIDAKMURNIAN

"ebagai contoh dapat diambil logamdalam kuningan, tembaga dan seng yangmasing-masing

mempunyai jari-jari atom .2# nm dan./& nm.

0adi, bila seng ditambahkan padatembaga, maka dengan mudah sengdapat menggantikan kedudukan tembaga

dalam kisi kps, sampai maksimal


11/37

Larutan adatintersisi

ETIDAKMURNIAN


12/37

Contoh: karbon dalam besi. 1ada suhudiba)ah &2C, besi murni mempunyaistruktur kubik pemusatan ruang. Diatas

&2C, terdapat daerah temperaturtertentu dimana besi mempunyaistruktur kubik pemusatan sisi.

ETIDAKMURNIAN


13/37

ETIDAKMURNIAN


14/37

!at Titi" #Point de$e!ts%

Cacat kristal yang terjadi dalam suatu bahanpadat dapat mempengaruhi sifat sis tertentuseperti sifat mekanik atau sifat listrik.

0enis-jenis cacat kristal:

3 4acancy atoms3 5nterstitial atoms

3 "ubstitutional atoms

1oint defects

3 Dislocations +ine defects

3 6rain Boundaries 7rea defects


15/37

Cacat titik 84acancy9, cacat ini terjadi akibatpenumpukan yang salah ketika proseskristalisasi atau dapat juga terjadi akibat

energy termal yang tinggi sehinggamemungkinkan atom-atom meninggalkanposisinya yang menghasilkan kekosongan8acancy9

4acancy

distortionof planes

acant atomic sites in a structure.



16/37

Cacat sisipan, cacat ini terjadi pada kristalyang memiliki factor tumpukan rendah, cacatsisipan dapat mengakibatkan distorsi atom

self-interstitialdistortionof planes

-;e


17/37

7ngka kesetimbanganVacancy , Nv untuk material

tertentu tergantung atas

kenaikan temperatur sesuaidengan persamaan:

dimana N = jumlah total sisi atomQv = energi yang diperlukan untuk membentuk

akansiT = emperature mutlak, *

k = konstanta Bolt>m?an



18/37

Contoh Soal :

Hitunglah angka kesetimbangan vakansi per meter kubik

untuk tembaga pada suhu 1000 0C. Energi pembentukan

vakansi adalah 0,9 eV/atom berat atom dan

kerapatann!a "pada 1000 0C# masing$masing adalah %&,'

g/mol dan (,) g/*m&.



19/37

0a)ab1ertama-tama tentukan harga N, jumlah sisi atomper meter kubik untuk tembaga dari beratatomnya Acu, kerapatannya , dan bilangan

7ogadro N7, sesuai dengan:



20/37

0umlah akansi pada C 82#/9 adalah:



21/37

0umlah akansi pada C 82#/9 adalah:



22/37

Cacat renkel, cacat kristal akibat perpindahan iondari kisi ketempat sisipan



23/37

Cacat renkel, cacat kristal akibat perpindahan iondari kisi ketempat sisipan



24/37

!at garis #line de$e!t%

Cacat yang menimbulkan distorsi pada latticeyang berpusat pada suatu garis.

"ering pula disebut dengan dislokasi.

"ecara umum ada / jenis dislokasi, yakni :. dislokasi ulir,

2. dislokasi sisi@pinggir, dan/. dislokasi campuran.


25/37


Dislo"asi ulirterbentuk karena gaya geser yang diberikanmenghasilkan distorsi. Daerah depan bagian ataskristal tergeser sebesar satu atom kekanan relatif

terhadap bagian ba)ah.


26/37


Dislo"asi sisi&inggirterdapatnya bidang atom ekstra atau setengahbidang, dimana sisinya terputus di dalam kristal.


27/37


0ika pada material dijumpai kedua jenis dislokasidiatas maka disebut material mempunyai dislokasicampuran


28/37


6erak dislokasi mengikuti slip-deformasiplastis ketika ikatan interatomik patah danterbentuk kembali. "ebenarnya, slip selalu

terjadi melalui gerak dislokasi.


29/37

!at inter$a!ial #area de$e!t%

at padat pada umumnya terdiri daribeberapa *ristal-kristal kecil atau grain. 6raindapat berukuran dari ordo nanometer hinggamillimeter dan orientasi bidang atom diputar

terhadap grain tetangganya.

!aterial ini disebut polikristal. 6rain-graintunggal dipisahkan oleh batas grain ataugrain Boundaries, yaitu daerah yangberdensitas kecil dan t)in boundaries.


30/37

ain Boundries #batas butir%

0enis lain dari cacat interfacial adalah grainboundaries yaitu batas yang memisahkan duagrain kecil atau *ristal yang memiliki strukturkristal yang berbeda dalam bahan

polikristalin.

Didalam daerah batas, dimana terdapat jarakcukup lebar diantara atom, terdapat beberapaatom yang hilang dalam transisi dari orientasikristal dalam satu grain ke grain yangberdekatan.


31/37


"chematicdiagram sho)ingsmall and

'igh angle grainboundaries andtheadjacent atompositions.


32/37



33/37

in Boundries #batas butir%

()in boundaries atau batas kembarmerupakan jenis khusus dari grain boundariesdimana terdapat cermin kisi yang simetri.

7tom dalam satusisi batasditempatkan

sebagai cerminatom pada sisiyang lainnya.


34/37

in Boundries #batas butir%

Batas kembardihasilkan dariperpindahan atom

yang diproduksi olehgaya mekanik yangdikerjakan pada bahan8mechanic t)in9 dan

juga terbentuk selamaproses annealing panasyang mengikutideformasi 8annealingt)ins9.


35/37


89 points to grain boundary precipitates, 829 to incoherent t)in

boundary precipitates and 8/9 to coherent t)in boundaryprecipitates.


36/37

ICR)SC)PIC TECHNI*UES


37/37

7scanning probemicrograph8generated using ascanning tunnelingmicroscope9 that sho)s a

89-type surface planeEfor silicon. (he arro)points to the location of asilicon atom that )asremoed using a tungstennanotip probe. (his sitefrom)hich an atom is missing isthe surface analogue of aacancy defectF that is, aacant lattice site )ithinthe bulk material.7 i l 2

Presentasi Minggu Ke 3

Documents

Transcript of Presentasi Minggu Ke 3