Perpustakaan Digital ITB

Dalam beberapa tahun terakhir, paduan entropi tinggi telah menjadi kategori material yang banyak menarik perhatian para peneliti di berbagai bidang ilmu material. Saat ini, paduan berbasis FeNiCrCo telah menjadi salah satu sistem paduan entropi tinggi yang paling banyak diteliti dikarenakan kekuatan tarik dan keuletannya yang sangat menjanjikan. Pada penelitian ini, dipilih penambahan Cu pada paduan dengan komposisi ekuiatomik untuk meningkatkan sifat ketahanan radiasi dan korosi yang lebih baik. Sifat mekanis paduan FeNiCrCoCu akan dipengaruhi oleh beberapa faktor penting, seperti ukuran butir, laju regangan, dan juga temperatur. Simulasi dinamika molekuler menjadi salah satu alat yang paling efektif dan efisien untuk mempelajari sifat mekanis paduan pada berbagai variasi ukuran butir, laju regangan, dan temperatur. Simulasi dinamika molekuler diawali dengan konstruksi sampel polikristalin FeNiCrCoCu dengan menggunakan perangkat lunak Atomsk untuk menyiapkan paduan dengan berbagai variasi ukuran butir (4,8; 6,8; dan 9,0 nm). Simulasi dilanjutkan dengan uniaxial tensile test yang dijalankan menggunakan perangkat lunak large scale atomic/molecular massively parallel simulator (LAMMPS) pada variasi kondisi laju regangan (0,001; 0,004; 0,01; dan 0,04 ps-1) serta temperatur (100, 200, 300, 400, dan 500 K). Rangkaian simulasi ini akan menghasilkan kurva stress-strain yang dapat dianalisis lebih lanjut untuk memperoleh nilai modulus elastisitas, yield strength (YS), dan ultimate tensile strength (UTS) dari paduan. Selain itu, dengan menggunakan perangkat lunak OVITO, dipelajari juga transformasi fasa yang terjadi melalui fitur common neighbor analysis (CNA) dan perilaku dislokasi melalui fitur dislocation analysis (DXA) selama deformasi plastis berlangsung. Hasil simulasi uniaxial tensile test menunjukkan bahwa kekuatan dan keuletan paduan FeNiCrCoCu akan meningkat seiring dengan peningkatan ukuran butir dari 4,8 nm, 6,8 nm, hingga 9,0 nm, dengan nilai UTS berturut-turut sebesar 4,70 GPa, 5,12 GPa, dan 5,91 GPa. Hasil CNA menunjukkan peningkatan rasio fasa HCP pada ukuran butir yang lebih besar, yang mana berhubungan dengan peningkatan kekuatan paduan. Hasil DXA menunjukkan pembentukan twinning sebagai mekanisme deformasi yang dominan pada ukuran butir lebih besar, yang mana berhubungan dengan peningkatan keuletan paduan. Kemudian, peningkatan laju regangan dari 0,001 ps-1 hingga 0,04 ps-1 juga akan meningkatkan kekuatan paduan, dengan nilai UTS meningkat dari 4,07 GPa hingga 6,93 GPa. Sementara itu, peningkatan temperatur operasi dari 100 K hingga 500 K akan menurunkan kekuatan paduan, dengan nilai UTS menurun dari 5,54 GPa hingga 4,79 GPa.