Perpustakaan Digital ITB

Perkembangan dari peradaban manusia semakin mendorong kebutuhan terhadap material dengan performa mumpuni di kondisi tertentu, salah satu contohnya adalah penggunaan material untuk temperatur tinggi seperti pembangkit listrik yang berguna untuk ketersediaan energi dan menjadi salah satu strategi dalam menunjang pembangunan industri strategis. Salah satu paduan logam yang memiliki potensi pada aplikasi tersebut adalah FeNiCoCr. Akan tetapi, konsentrasi kobalt (Co) yang tinggi dapat meningkatkan biaya bahan baku pada paduan tersebut, sehingga penambahan unsur pemadu lain seperti mangan (Mn) yang lebih murah dapat menjadi solusi alternatif terhadap permasalahan tersebut. Oleh karena itu, studi ini membahas terkait pengaruh penambahan Mn terhadap parameter kisi, sifat mekanis terutama terkait elastisitas, nilai stacking fault energy (SFE) dan struktur elektronik mencakup density of states (DOS) dan perbedaan rapat muatan. Serangkaian simulasi dan perhitungan dilakukan dengan perangkat lunak Cambridge Sequential Total Energy Package (CASTEP) melalui metode First- Principles Density Functional Theory. Simulasi parameter kisi, SFE, dan struktur elektronik dilakukan pada 24 atom dengan penambahan Mn 4,17 % atom dan 8,33 % atom, sedangkan pada simulasi konstanta elastisitas dilakukan pada 16 atom dengan penambahan Mn 6,25 % atom dan 12,5 % atom. Perhitungan parameter kisi kesetimbangan menggunakan ionic minimization dan electronic minimization. Perhitungan sifat mekanis terkait elastisitas menggunakan aproksimasi Voigt-Reuss-Hill dan model persamaan Tian. Aprokimasi Voigt- Reuss-Hill digunakan untuk memperoleh kekuatan dan keuletan, sedangkan model persamaan Tian untuk menentukan kekerasan. Penambahan Mn sebesar 4,17 % atom dan 8,33 % atom terhadap paduan FeNiCoCr ekuiatomik akan menaikkan parameter kisi dari 3,51 Å menjadi 3,514 Å dan 3,517 Å. Kenaikan parameter kisi akan meningkatkan kekuatan dan kekerasan. Penambahan Mn meningkatkan nilai SFE secara berturut-turut dari 74,37 mJ/m2 menjadi 156,69 mJ/m2 dan 141,98 mJ/m2. Sejalan dengan itu, nilai DOS meningkat pada level Fermi dan daerah akumulasi muatan menjadi berkurang yang menandakan peningkatan kekuatan ikatan antar atom. Penambahan Mn 6,25 % atom dan 12,5 % atom juga meningkatkan modulus elastisitas dan kekerasan tetapi menurunkan keuletan walau pada penambahan Mn 6,25 % atom masih dikategorikan paduan yang ulet.