Kebutuhan akan material dengan sifat mekanis, kemampubentukan, dan
keberlanjutan yang baik di industri manufaktur seperti additive manufacturing terus
meningkat. FeNiCoCr merupakan salah satu jenis paduan entropi tinggi yang
berpotensi untuk dikembangkan dengan additive manufacturing. Namun, harga
serbuk kobalt (Co) meningkatkan biaya bahan baku secara signifikan, sehingga
substitusi dengan unsur tembaga (Cu) murni yang memiliki harga jauh lebih murah
berpotensi menjadi alternatif ideal dalam proses produksi. Selain itu, penambahan
Cu dalam jumlah tertentu ke dalam paduan entropi tinggi telah teruji menyebabkan
terjadinya peningkatan sifat mekanis dan sifat termal paduan. Oleh karena itu, studi
ini bertujuan untuk melakukan penelitian terkait pengaruh penambahan Cu terhadap
parameter kisi, sifat elastisitas, stacking fault energy (SFE), dan struktur elektronik
FeNiCoCr.
Perhitungan yang dilakukan dalam penelitian ini memanfaatkan perangkat lunak
CASTEP dengan menerapkan metode first-principles: density functional theory.
Perhitungan parameter kisi, SFE, dan struktur elektronik dilakukan pada struktur
paduan 24 atom dengan penambahan Cu sebanyak 4,17 dan 8,33 at.% Cu.
Sementara, perhitungan konstanta elastisitas dilakukan pada struktur paduan 16
atom dengan penambahan Cu sebanyak 6,25 dan 12,5 at.% Cu. Parameter kisi
dihitung dengan menggunakan metode manual (electronic minimization) dan
otomatis (ionic minimization). Perhitungan SFE dilakukan dengan menghitung
perbedaan total energi dari struktur dengan dan tanpa stacking fault. Investigasi
lebih lanjut dilakukan dengan analisis rapat keadaan (density of states) dan rapat
muatan (charge density) untuk mengetahui pengaruh penambahan Cu. Sifat
elastisitas dan kekerasan sendiri dihitung dengan menggunakan aproksimasi Voigt-
Reuss-Hill dan model persamaan Tian.
Parameter kisi FeNiCoCr mengalami peningkatan seiring dengan penambahan Cu,
dari 3,51 Å menjadi 3,515 Å pada 4,17 at.% Cu dan 3,518 Å pada 8,33 at.% Cu.
Bersamaan dengan itu, terjadi peningkatan kekerasan dan kekakuan paduan, tetapi
kemudian menurun seiring dengan penambahan Cu. Sebaliknya, HEA mengalami
penurunan yang diikuti dengan peningkatan keuletan seiring dengan penambahan
Cu. SFE FeNiCoCr menunjukkan penurunan yang konsisten sejalan dengan
penambahan Cu, yaitu dari 79,32 mJ/m2 menjadi 54,92 mJ/m2 dan 54,77 mJ/m2.
Kecenderungan penurunan SFE tersebut berkaitan dengan terjadinya penurunan
rapat keadaan di sekitar level Fermi dan peningkatan akumulasi muatan akibat
substitusi Co dengan Cu, sehingga ikatan antar atom melemah dan jarak antar
lapisan meningkat.