Perpustakaan Digital ITB

Peningkatan emisi pada sektor transportasi mendorong perlunya pengembangan material yang ramah lingkungan. Salah satu strategi realistis yang dapat diterapkan adalah lightweighting pada komponen otomotif untuk menurunkan konsumsi energi dan emisi. Magnesium merupakan material struktural ultraringan dengan densitas sekitar 1,74 g/cm3, namun keterbatasan sifat mekanik membatasi aplikasinya terutama pada komponen otomotif. Penguatan paduan Mg dengan unsur tanah jarang terbukti efektif tetapi kurang ekonomis, sehingga Sn dipilih sebagai unsur paduan alternatif karena mampu meningkatkan kekuatan dan kekakuan Mg melalui mekanisme solid solution strengthening serta pengendalian pergerakan dislokasi dengan biaya yang lebih rendah. Rangkaian simulasi menggunakan metode molecular dynamics dilakukan untuk menganalisis pengaruh penambahan unsur Sn pada paduan MgSn. Simulasi diawali dengan membuat struktur sel tunggal HCP MgSn dengan penambahan konsentrasi Sn (0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 2; dan 3 at.%) sebagai random solid solution. Struktur kemudian dimodelkan menggunakan potensial interatomik MEAM pada temperatur konstan 300 K. Selanjutnya, dilakukan minimisasi energi untuk memperoleh parameter kisi kesetimbangan, diikuti dengan proses relaksasi termal menggunakan ensemble NPT (300 K, 1 bar). Pengujian mekanik dilakukan melalui uniaxial tensile dan uniaxial compressive untuk menghasilkan kurva stress-strain, yang kemudian digunakan untuk menentukan nilai ultimate tensile strength, yield strength, dan Young’s modulus. Evolusi struktur kristal serta perilaku dislokasi dianalisis menggunakan common neighbor analysis (CNA) dan dislocation extraction analysis (DXA). Sedangkan stacking-fault energy (SFE) dihitung dari perbandingan energi struktur sempurna dan struktur yang mengandung stacking fault yang dinormalisasi terhadap luas bidang kesalahan tumpuk. Penambahan Sn pada paduan MgSn menunjukkan peningkatan terhadap nilai UTS (4,09 GPa menjadi 4,94 GPa), yield strength (2,89 GPa menjadi 3,02 GPa), dan Young’s modulus (51,28 GPa menjadi 53,53 GPa) seiring dengan peningkatan konsentrasi Sn. Peningkatan tersebut disebabkan oleh distorsi kisi yang menghambat pergerakan dislokasi dan memperkuat ikatan antaratom. Penambahan Sn >1 at.% juga meningkatkan nilai SFE dari 397 mJ/m2 pada Mg murni menjadi 407 mJ/m2 pada MgSn 3 at.%. Sedangkan penambahan Sn ? 1 at.% menghasilkan nilai SFE yang relatif sama bahkan lebih rendah daripada Mg murni yaitu 396 mJ/m2 pada MgSn 0,4 at.%. Hal ini disebabkan oleh perubahan struktur kristal dari HCP menjadi amorf akibat penambahan Sn yang mengubah kestabilan dislokasi dan struktur kristal sehingga mempengaruhi ketangguhan dan deformasi material.