Perpustakaan Digital ITB

Pengembangan industri dan penelitian alat kesehatan merupakan salah satu program prioritas nasional untuk mengatasi ketergantungan pada alat kesehatan impor. Salah satu paduan logam yang berpotensi untuk dikembangkan sebagai alat kesehatan adalah paduan CoCrMo. Untuk menghasilkan tabung mikro untuk aplikasi stent berkualitas tinggi, paduan berbasis kobalt harus memiliki kemampuan untuk dibentuk yang baik. Untuk itu diperlukan pemilihan unsur-unsur pemadu sehingga dihasilkan kombinasi sifat mekanis, ketahanan korosi, dan biokompatibilitas yang baik dari paduan CoCrMo. Desain paduan logam konvensional dengan percobaan trial and error memiliki keterbatasan dalam hal waktu dan biaya. Dengan melakukan metode komputasi, unsur-unsur pemadu yang beragam dapat dimodelkan dengan mudah sehingga dihasilkan sifat mekanis yang diinginkan dengan waktu dan biaya yang jauh lebih rendah. Dalam penelitian ini, desain paduan CoCrMo dimodelkan melalui perhitungan nilai Stacking Fault Energy (SFE) dengan penambahan unsur pemadu berupa Cu, Fe, dan Ni dengan metode komputasi perhitungan termodinamika dan first principle. Serangkaian simulasi perhitungan SFE paduan CoCrMo telah dilakukan untuk mempelajari pengaruh konsentrasi unsur pemadu dan temperatur terhadap nilai SFE paduan CoCrMo. Setiap proses simulasi dilakukan pada konsentrasi unsur pemadu 4,5; 9; dan 13,5 at.%. Pada perhitungan termodinamika dilakukan perhitungan nilai SFE paduan CoCrMo pada rentang suhu 0-1500 °C. Pada metode first principle dilakukan pula perhitungan untuk menentukan parameter kisi setimbang paduan CoCrMo. Pengaruh konsentrasi unsur pemadu dan struktur supercell terhadap struktur elektronik paduan CoCrMo dipelajari pada temperatur 0 K dengan menggunakan metode first principle. Nilai SFE paduan CoCrMo meningkat seiring dengan kenaikan temperatur dan konsentrasi unsur pemadu Cu, Fe, dan Ni. Parameter kisi kesetimbangan paduan CoCrMo hasil simulasi mendekati parameter kisi paduan CoCrMo referensi (3,548 Å). Unsur pemadu Cu memberikan peningkatan nilai SFE paduan CoCrMo yang tertinggi baik dari hasil perhitungan termodinamika maupun first principle, dengan nilai tertinggi sebesar -3,1 mJ/m2 (first principle) dan -37,8 mJ/m2 (perhitungan termodinamika) pada konsentrasi 13,5 at.%. Penambahan unsur pemadu dan struktur supercell paduan CoCrMo memberikan pengaruh terhadap nilai SFE dan struktur elektronik paduan CoCrMo. Struktur supercell yang memiliki total energi minimum terendah memiliki nilai SFE yang lebih rendah juga. Peningkatan konsentrasi unsur pemadu Fe dan Ni akan meningkatkan daerah deplesi muatan, sedangkan penambahan unsur pemadu Cu akan menaikkan daerah akumulasi muatan. Kombinasi unsur pemadu Cu dan Fe akan meningkatkan nilai SFE paduan CoCrMo lebih tinggi dibandingkan jika hanya menambahkan unsur Fe dan Cu saja dengan komposisi masing-masing yang sama.