Perpustakaan Digital ITB

Paduan FeNiCrCoCu merupakan paduan entropi tinggi yang memiliki ketahanan radiasi, creep, creep-fatigue, dan korosi serta kekuatan dan keuletan yang tinggi. Paduan ini berpotensi menjadi salah satu kandidat material untuk digunakan dalam aplikasi reaktor nuklir karena sifat mekaniknya yang unggul yakni ketahanan tinggi terhadap kerusakan iradiasi dan ketahanan terhadap kondisi ekstrem seperti temperatur, tegangan, lingkungan korosif, serta fluks panas yang tinggi. Paduan FeNiCrCoCu dipilih karena memiliki kestabilan fasa yang baik serta hanya mengalami perubahan struktur yang kecil ketika mengalami iradiasi dibanding paduan untuk aplikasi reaktor nuklir lainnya. Dalam mempelajari perilaku dan sifat mekanik paduan melalui percobaan memerlukan waktu dan biaya serta sulit untuk membuat model matematis rasio konsentrasi paduan yang optimal, sehingga diperlukan simulasi metode dinamika molekuler yang efisien. Simulasi dinamika molekuler pada paduan FeNiCrCoCu menggunakan large-Scale atomic/molecular massively parallel simulator (LAMMPS) telah dilakukan untuk mempelajari pengaruh variasi konsentrasi Cu pada rentang konsentrasi 0-30 at% dan pada temperatur kamar (300 K) terhadap parameter kisi, ultimate tensile strength (UTS), modulus elastisitas, kekuatan luluh, dan stacking fault energy (SFE). Simulasi diawali dengan optimisasi struktur sehingga didapatkan nilai parameter kisi equilibrium, kemudian dilanjutkan dengan uniaxial tensile test dan perhitungan nilai SFE. Selain itu, dilakukan pula analisis evolusi mikrostruktur menggunakan common neighbour analysis (CNA) dan perilaku dislokasi pada paduan dengan dislocation analysis (DXA) untuk menjelaskan pengaruh penambahan Cu terhadap sifat mekanik paduan. Hasil simulasi menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi Cu akan menurunkan nilai parameter kisi paduan. Nilai parameter kisi medium entropy alloy (MEA) FeNiCrCo sebesar 3,554 Å dan high entropy alloy (HEA) FeNiCrCoCu equiatomic sebesar 3,552 Å. Peningkatan konsentrasi Cu akan menurunkan nilai UTS paduan namun meningkatkan modulus elastisitas dan kekuatan luluh. Nilai UTS MEA FeNiCrCo dan HEA FeNiCrCoCu equiatomic masing-masing sebesar 14,6 GPa 13,6 GPa, sedangkan modulus elastisitasnya 206,7 GPa dan 224,6 GPa, serta kekuatan luluhnya sebesar 8,8 GPa dan 8,5 GPa. Nilai SFE MEA FeNiCrCo sebesar 65,6 mJ/m2 sementara nilai SFE HEA FeNiCrCoCu equiatomic sebesar 63,2 mJ/m2. Nilai SFE cenderung mengalami penurunan seiring penambahan konsentrasi Cu. Berdasarkan analisis CNA dan DXA, HEA FeNiCrCoCu equiatomic mengalami perubahan struktur dari FCC ke HCP dan pembentukan dislokasi parsial Shockley yang lebih cepat dibandingkan MEA FeNiCrCo.