Perpustakaan Digital ITB

Kebutuhan energi yang cukup besar di masa depan mendorong dikembangkannya pembangkit listrik yang ramah lingkungan dan memiliki efisiensi yang cukup tinggi. Salah satunya adalah pembangkit reaktor fisi dan fusi yang saat ini telah memasuki Generasi IV. Temperatur dan tekanan operasi yang ditargetkan adalah 625oC, 25 MPa dan akan terus mengalami peningkatan tiap tahunnya. Namun demikian, malfungsi peralatan pembangkit dapat menyebabkan terjadinya overheating sehingga temperatur aktual lebih tinggi dibandingkan temperatur operasi. Temperatur operasi yang tinggi ini membutuhkan material yang baik dari segi kerentanan oksidasi. Material Oxide-Dispersion-Strengthened (ODS) mampu memenuhi kriteria yang diinginkan serta sifat lain seperti keuletan, ketangguhan retak dan ketahanan radiasi neutron. Penelitian ini mempelajari pengaruh dari temperatur dan waktu paparan oksidasi isotermik paduan ODS Fe-16Cr-4Al-1Ni-0,4Y2O3 (%berat) pada temperatur tinggi. Serangkaian percobaan diawali dengan pembuatan paduan ODS melalui metode pemaduan mekanik dengan Planetary Ball Mill. Rasio serbuk dan bola gerus yang digunakan yakni 1 : 10 dengan kecepatan pemaduan 1290 rpm selama 2 jam. Serbuk hasil pemaduan dikompaksi pada tekanan 4 metrik ton (499 MPa) selama 4 menit menjadi green pellet berdiameter 10 mm dan tebal 3 mm. Lalu green pellet disinter pada temperatur 1000oC selama 6 jam dalam kondisi inert. Sampel as sintered terlebih dahulu dianalisa fasa-fasa yang terbentuk, porositas, dan kekerasan matriksnya masing-masing menggunakan mikroskop optik (OM), SEM-EDS, dan Vicker Hardness Test. Setelah itu, sampel as sintered dilakukan uji oksidasi isotermik pada variasi temperatur 700, 800 dan 900oC. Pada setiap variasi temperatur dilakukan variasi waktu paparan 5, 20, 50, dan 100 jam. Produk oksida yang terbentuk pada permukaan dianalisa menggunakan XRD dan SEM-EDS, sedangkan laju kinetika oksidasi dianalisis dengan mengamati perubahan ketebalan oksida terhadap waktu operasi menggunakan OM dan SEM-EDS. Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, sampel as sintered relatif memiliki %komposisi yang sama dengan komposisi awal pembuatan dan terdapat inklusi oksigen sebesar 8,5% yang terkonsentrasi di batas butir. Porositas dan kekerasan sampel as sintered yaitu 5,865% dan 321,13 HV. Hasil pengujian oksidasi menunjukkan bahwa sampel terprotektif didapatkan pada temperatur 700oC selama 100 jam dan memiliki ketebalan oksida sebesar 263,99 μm. Analisis nilai korelasi (R2) menunjukkan bahwa laju kinetika oksida paduan memiliki kecocokan yang tinggi terhadap persamaan kinetika parabolik. Sedangkan konstanta laju oksidasi pada temperatur 700, 800, dan 900oC masing masing adalah 681,21; 3.009,8; dan 12.179μm2.jam-1. Energi aktivasi yang diperlukan oleh reaksi oksidasi pada paduan ini adalah 136,5 kJ mol-1. Produk oksida yang terbentuk adalah Fe2O3, Fe3O4, AlFe2O4, dan (Fe,Cr)2O3.