Perpustakaan Digital ITB

Pengembangan industri dan penelitian mengenai alat kesehatan merupakan salah satu program prioritas pembangunan nasional untuk mengatasi ketergantungan terhadap alat kesehatan impor. Salah satu paduan logam yang memiliki potensi untuk dikembangkan sebagai alat kesehatan adalah CoCrWNi. Salah satu alat kesehatan yang menggunakan paduan CoCrWNi adalah stent jantung, diperlukan unsur pemadu untuk meningkatkan kemampuan bentuknya. Diperlukan pemilihan unsur pemadu untuk menghasilkan kombinasi sifat mekanis, ketahanan korosi, dan biokompatibilitas yang baik dari paduan CoCrWNi. Dengan pengembangan desain paduan logam melalui metode komputasi, unsur-unsur pemadu yang beragam dapat dimodelkan dengan mudah sehingga menghasilkan sifat mekanis yang diinginkan dalam waktu yang singkat dan biaya yang lebih rendah. Pada penelitian ini, desain paduan CoCrWNi dilakukan permodelan melalui perhitungan termodinamika dan first principle dengan variasi penambahan unsur pemadu berupa Cu, Mn, atau Fe untuk mendapatkan nilai Stacking Fault Energy (SFE) dan sifat mekanis yang diinginkan. Penambahan unsur pemadu bertujuan untuk mengurangi kegagalan yang terjadi pada saat aplikasi, dengan meningkatkan sifat mekanisnya. Serangkaian simulasi perhitungan SFE paduan CoCrWNi telah dilakukan untuk mempelajari pengaruh temperatur dan konsentrasi unsur pemadu terhadap nilai SFE paduan CoCrWNi. Perhitungan pengaruh temperatur terhadap nilai SFE dilakukan melalui simulasi perhitungan termodinamika pada rentang temperatur 0-1500 oC. Sedangkan pengaruh konsentrasi unsur pemadu terhadap nilai SFE dilakukan simulasi melalui perhitungan termodinamika dan first principle pada konsentrasi unsur pemadu 4,5; 9; dan 13,5 at.%. Pada metode first principle dilakukan juga perhitungan untuk menentukan parameter kisi kesetimbangan dari paduan CoCrWNi. Pengaruh konsentrasi unsur pemadu dan struktur supercell terhadap struktur elektronik paduan CoCrWNi disimulasikan pada temperatur 0 K dengan menggunakan metode first principle. Nilai parameter kisi kesetimbangan paduan CoCrWNi hasil simulasi first principle (3,47 Å) hampir sama dengan parameter kisi paduan CoCrWNi referensi (3,473 Å). Nilai SFE paduan CoCrWNi meningkat dengan kenaikan temperatur dan konsentrasi unsur pemadu Cu, Mn, dan Fe baik dengan perhitungan termodinamika dan first principle. Selisih nilai SFE dari perhitungan termodinamika dan first principle cukup rendah (12-54 mJ/m2). Perbedaan hasil antara perhitungan termodinamika dan first principle disebabkan karena perbedaan letak atom yang dimodelkan pada kedua metode. Penambahan unsur pemadu akan menurunkan daerah akumulasi muatan dan total DOS (Density of State) sehingga meningkatkan ikatan atom dan nilai SFE. Kombinasi penambahan Cu dan Mn memberikan peningkatan nilai SFE paduan CoCrWNi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan Cu atau Mn saja pada konsentrasi yang sama.