Perpustakaan Digital ITB

Pada Rencana Induk Pembangunan Nasional (RIPIN) yang disusun pada tahun 2015, salah satu industri strategis yang direncanakan akan dikembangkan untuk pembangunan nasional yaitu industri dirgantara (aerospace industry). Material untuk komponen dirgantara dapat dikembangkan di dalam negeri, namun material dirgantara harus mempunyai kriteria yang harus dicapai yaitu ketangguhan, ketahanan di temperatur tinggi (creep), memiliki kekuatan lelah (fatigue) yang tinggi, tahan oksidasi, namun juga memiliki massa jenis yang rendah. Material yang memiliki potensi sebagai material dirgantara yaitu paduan entropi tinggi (high entropy alloy). Sifat dari paduan entropi tinggi sangat berkaitan dengan mekanisme salah tumpuk yang ada pada paduan. Salah tumpuk pada paduan ditunjukkan dengan energi salah tumpuk atau stacking fault energy (SFE) sehingga sifat dari paduan entropi tinggi dapat dimodifikasi dengan mengatur nilai dari SFE. Serangkaian simulasi perhitungan SFE paduan CoCrNiFeAl dan CoCrNiFeSi telah dilakukan untuk menganalisis pengaruh komposisi unsur yang ada serta temperatur terhadap nilai SFE paduan. Perhitungan pengaruh temperatur terhadap nilai SFE dilakukan melalui simulasi perhitungan termodinamika pada rentang temperatur 0-1127oC. Untuk mengetahui pengaruh komposisi unsur, dilakukan perhitungan dengan metode termodinamika dengan variasi setiap unsur hingga 35% dan dilakukan perhitungan dengan metode first-principles dengan variasi unsur dengan menggantikan unsur Al, Fe, dan Si dengan unsur Cr hingga 13%. Pada metode first-principles, dilakukan juga perhitungan untuk mengetahui struktur elektronik dari paduan CoCrNiFeAl dan CoCrNiFeSi. Hasil SFE yang ada pada kedua metode lalu dibandingkan satu sama lain dan dihubungkan dengan sifat mekanik yang dimunculkan sehingga dapat dianalisis desain paduan sehingga dapat mendekati sifat pada material dirgantara. Metode first-principles dilakukan pada temperatur absolute zero (0oK). Pada perhitungan termodinamika, nilai SFE paduan CoCrNiFeAl yaitu 90,88 mJ/m2 dan dapat meningkat dengan pengaruh penambahan unsur Co, Ni, Fe, dan Al serta pengurangan Cr. Sedangkan nilai SFE paduan CoCrNiFeSi yaitu 14,47 mJ/m2 dan dapat meningkat dengan pengaruh penambahan unsur Co, Ni, dan Fe serta pengurangan Cr dan Si. Nilai SFE juga meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur. Pada perhitungan first-principles, nilai SFE pada paduan CoCrNiFeAl sebesar 143,20 mJ/m2 dan nilai SFE dari CoCrFeNiSi sebesar 85,91 mJ/m2. Pada paduan CoCrNiFeAl, nilai SFE menurun dengan penambahan unsur Cr dan pengurangan unsur Fe dan Al. Pada paduan CoCrNiFeSi, nilai SFE akan semakin rendah seiring dengan penambahan Cr dan pengurangan unsur Fe dan Si. Nilai SFE dapat dianalisis dari perubahan struktur elektronik dari paduan CoCrNiFeAl dan CoCrNiFeSi melalui analisis charge density, serta analisis dengan density of states (DOS).