Tuntutan akan kebutuhan komponen ringan, kekuatan tinggi, net shape, closed
tolerance dan true position dan minimasi limbah untuk berbagai aplikasi seperti
otomotif, pesawat terbang, rangka elektronik berdampak kepada reduksi berat
telah mendorong penelitian dan pengembangan paduan magnesium untuk
memperbaiki sifat mekanik melalui penambahan unsur atau senyawa oksida dan
proses thixoforming dalam rentang temperatur semi-solid. Penambahan unsur atau
oksida berfungsi sebagai reduksi ukuran butir, sedangkan penggunaan proses
thixoforming mengubah struktur dendritik menjadi globular, dan sekaligus
memperbaiki cacat seperti penyusutan, porositas dan sobek dari produk
pengecoran konvensial sehingga memenuhi persyaratan dalam berbagai aplikasi di
sektor industri. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari pengaruh penambahan
partikel ZnO dan proses thixoforming terhadap ukuran butir, kekerasan, kekuatan
luluh, kekuatan tarik, dan persamaan korelasi berbasis data hasil pengujian.
Dalam penelitian ini dilakukan proses peleburan dan pemaduan berbasis
komposisi paduan 90% Mg, 9% Al dan 1% Zn dengan berat total 1000 gram
untuk menghasilkan paduan Mg-Al-Zn. Penambahan partikel ZnO bervariasi 0;
0,25; 0,5; 0,75; 1; 3 dan 5% berat berukuran mikron dan 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 dan
0,5; 1; 3 dan 5% berat berukuran nano ke dalam paduan Mg-Al-Zn untuk
menghasilkan paduan Mg-Al-Zn+ZnO. Temperatur proses thixoforming untuk
paduan Mg-Al-Zn+ZnO ditentukan berdasarkan harga kekerasan dari variasi
temperatur proses thixoforming 500-560°C dan 500-530°C dengan perbedaan
masing-masing temperatur sebesar 10°C. Paduan Mg-Al-Zn as-cast dan hasil
thixoforming dikarakterisasi melalui pengujian kekerasan, kekuatan, struktur
mikro, ukuran butir, XRD dan SEM/EDS. Hasil pengujian selanjutnya diolah
dalam bentuk grafik yang mengkorelasikan parameter proses prosen berat partikel
ZnO terhadap kekerasan, ukuran butir dan kekuatan.
Berdasarkan hasil pengujian kekerasan diperoleh bahwa temperatur proses
thixoforming optimum paduan Mg-Al-Zn+ZnO adalah 530°C. Penambahan 0,25-
ii
0,75% berat partikel ZnO ke dalam paduan Mg-Al-Zn berukuran mikron
menghasilkan kekerasan 47-59 HB (meningkat 14,94-34,21%), ukuran butir
66,14-72,32 ?m (menurun 4,25-13,19%) dan kekuatan luluh 105,98-168,22 MPa
dan kekuatan tarik 242,81-340,90 MPa (meningkat sebesar 40,39%). Sedangkan
penambahan 1-5% berat partikel mikron ZnO menghasilkan kekerasan 84-100 HB
(meningkat 97,58-132,06%), ukuran butir 64,26-65,59 ?m (menurun 14,95-
17,33%) dan kekuatan luluh 145,46-231,34 MPa dan kekuatan tarik 278,91-
323,02 MPa (meningkat 15,82%). Sedangkan pada penambahan 0,1-0,5% berat
partikel ZnO berukuran nano diperoleh kekerasan 63-74 HB (meningkat 47,04-
73,40%), ukuran butir 48,57-40,04 ?m (menurun 55,18-88,21%), dan kekuatan
luluh 122,47-266,99 MPa dan kekuatan tarik 251,74-353,37 MPa (meningkat
40,37%). Adapun penambahan 1-5% berat partikel ZnO berukuran nano diperoleh
kekerasan 94-109 HB (meningkat 119,90-156,41%), ukuran butir 34,93-38,1 ?m
(menurun 97,8-115,76%), dan kekuatan luluh 156,45-214,87 MPa dan kekuatan
tarik 284,49-311,25 MPa (meningkat 9,4%). Penambahan 0,25-0,75% berat
partikel ZnO berukuran mikron memberikan korelasi persamaan kekuatan luluh,
?y = 78,15x+96,346 dengan R² = 0.7497, dan ?UTS = 126,51x+254,43 dengan R²
= 0,917. Sedangkan untuk penambahan 0,1-0,5% berat partikel nano ZnO
memberikan korelasi persamaan diameter butir, d = -12,4x+53,95 dengan R² =
0,7548; kekuatan luluh terhadap diameter butir, ?y = 301,87x+93,456 dengan R² =
0,9352; kekuatan tarik, ?UTS = 195,42x+239,38 dengan R² = 0,7812. Adapun
persamaan korelasi kekuatan luluh terhadap ukuran butir, d = 3507,7d-0.5x+375,23
dengan R² = 0,6393 untuk ZnO berukuran micron, dan ?y= 5548,7d-0.5-640,2
dengan R² = 0,9 untuk ZnO berukuran nano.