Perpustakaan Digital ITB

Magnesium memiliki densitas 1,74 g/cm³ dan modulus elastisitas yang mendekati tulang manusia. Mg dipilih sebagai matriks biokompatibel dan terdegradasi secara hayati. Selain itu, penambahan Nd dapat menghaluskan mikro struktur dan meningkatkan kekuatan mekanik. Kedekatan nilai elastisitas dan ultimate strength membuat paduan magnesium menjadi paduan yang paling cocok untuk mengatasi masalah stress shielding pada implan tulang. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi potensi paduan MgNd. Harapannya studi ini akan memberikan wawasan atomistik terhadap perubahan parameter kisi, kekuatan tarik maksimum, modulus elastisitas, kekuatan luluh, dan energi salah tumpuk, sekaligus mendukung pengembangan implan ortopedi berbasis Mg–Nd. Simulasi dinamika molekuler digunakan untuk dapat mengevaluasi efek variasi komposisi Nd pada paduan Mg–Nd. Pertama, struktur sel tunggal HCP Mg–Nd dibuat dengan variasi fraksi Nd sebagai random solid solution pada Atomsk, kemudian disimulasikan pada LAMMPS yang dikondisikan dengan batasan periodik pada suhu 300 K. Setelah itu dilakukan penstabilan energi untuk memperoleh konstanta kisi optimal, diikuti relaksasi termal pada suhu 300 K dan tekanan 1 bar yang konstan. Uji mekanik uniaxial tensile dan compressive dijalankan pada laju regangan konstan untuk mendapatkan kurva tegangan–regangan yang akan menghasilkan ultimate tensile strength, yield strength, dan modulus Young. Evolusi struktur kristal dan dislokasi dapat dilihat melalui common neighbor analysis (CNA) dan dislocation extraction analysis (DXA). Terakhir, energi salah tumpuk (?sf) dihitung dengan membandingkan energi struktur sempurna dan struktur mengandung salah tumpuk melalui CNA di OVITO per area kesalahan tumpuk. Penambahan unsur Nd pada paduan Mg-xNd (x = 0; 0,17; 0,34; 0,52; 1,25; 2,5; 3,75 at%) akan menaikkan nilai parameter kisi serta menurunkan nilai kekuatan dan modulus Young. Hasil simulasi menunjukkan penurunan signifikan pada UTS (5,02 GPa menjadi 4,45 GPa), yield strength (3,51 GPa menjadi 3,37 GPa), modulus Young (48,14 GPa menjadi 47,52 GPa), dan energi salah tumpuk (411 mJ/m² menjadi 385 mJ/m²) seiring dengan peningkatan kandungan Nd. Perubahan struktur kristal dari struktur kristal HCP menjadi amorf juga diamati, yang mengindikasikan bahwa penambahan Nd mengubah kestabilan dislo