Perpustakaan Digital ITB

Paduan FeNiCrCoMn atau yang biasa disebut sebagai Cantor Alloy merupakan paduan entropi tinggi yang dapat diaplikasikan pada temperatur sangat rendah (cryogenic) yaitu pada temperatur di bawah -150 oC karena memiliki kekuatan, keuletan, serta ketangguhan yang baik. Paduan ini dapat menjadi salah satu alternatif bahan penyusun tangki cryogenic untuk penyimpanan hidrogen cair. Tangki cryogenic membutuhkan material yang memiliki sifat mekanis yang baik dan ketahanan korosi yang baik pada temperatur cryogenic. Alasan paduan FeNiCrCoMn dipilih sebagai alternatif bahan penyusun tangki cryogenic adalah nilai ketangguhan retak yang lebih tinggi jika dibandingkan material yang telah umum digunakan seperti baja tahan karat, paduan aluminium, maupun paduan nikel. Untuk mempelajari sifat mekanis paduan FeNiCrCoMn, dilakukan dengan metode komputasi agar menghemat biaya, waktu, dan tenaga. Simulasi desain paduan FeNiCrCoMn telah dilakukan untuk menentukan pengaruh variasi komposisi Mn pada paduan terhadap parameter kisi, nilai ultimate tensile strength (UTS), modulus elastisitas, dan nilai stacking fault energy (SFE). Selain itu, pada penelitian ini juga dipelajari perubahan fasa dan pembentukan dislokasi yang terjadi pada paduan. Simulasi molecular dynamics dilakukan menggunakan program LAMMPS dengan struktur paduan face centered cubic (FCC) dan variasi komposisi Mn pada rentang 0% - 25%. Simulasi dilakukan pada temperatur ruang 300 K dan temperatur liquid hydrogen 20 K. Simulasi dimulai dengan optimisasi struktur sehingga didapatkan parameter kisi equilibrium, kemudian dilanjutkan dengan uniaxial tensile dan uniaxial compression test serta perhitungan nilai SFE. Selain itu, dilakukan pula analisis perubahan fasa dengan common neighbor analysis (CNA) dan dislokasi dengan dislocation extraction analysis (DXA) ntuk menjelaskan pengaruh Mn terhadap sifat mekanis dan SFE. Berdasarkan hasil simulasi didapatkan nilai parameter kisi paduan FeNiCrCoMn ekuiatomik sebesar 3,595 Å dan paduan FeNiCrCo MEA sebesar 3,577 Å. Penambahan komposisi Mn akan meningkatkan nilai parameter kisi. Nilai UTS dari FeNiCrCoMn ekuiatomik sebesar 10,604 GPa dan paduan FeNiCrCo MEA sebesar 15,122 GPa. Penambahan komposisi Mn cenderung menurunkan nilai UTS dan penurunan temperatur meningkatkan nilai UTS. Nilai SFE paduan FeNiCrCoMn sangat rendah yaitu sekitar -45 mJ/m2 dan penambahan komposisi Mn akan cenderung menurunkan nilai SFE paduan. Berdasarkan analisis CNA dan DXA paduan FeNiCrCoMn HEA lebih cepat mengalami perubahan fasa dari FCC ke HCP dan lebih cepat membentuk dislokasi parsial Shockley dibanding paduan FeNiCrCo MEA.