7/24/2019 MATEK6

1/48

SRTUKTUR KRISTAL

7/24/2019 MATEK6

2/48

Karakteristik Komponen ion yang

mempengaruhi struktur kristal :

besarnya muatan listrik pada masing-

masing komponen ion ukuran relatif dari kation dan anions

7/24/2019 MATEK6

3/48

Kestabilan struktur kristal

7/24/2019 MATEK6

4/48

Nomor

koordinasiyaitu !umlahanion tetanggaterdekat untukkation yangterkait dengan

kation-anionrasio dariradiusnya

7/24/2019 MATEK6

5/48

"aktor yang mempengaruhiukuran ion :

koordinasi nomor muatan ion

7/24/2019 MATEK6

6/48

Tipe-tipe struktur kristal:

Struktur Kristal tipe-A# Struktur Kristal tipe-Am#p

Struktur Kristal tipr-Am$n#p

7/24/2019 MATEK6

7/48

Kerapatan keramik

%imana :

&' kerapatan keramik

n ' !umlah I unit rumus dalam sel satuanA( ' !umlah dari berat atom dari semua kation dalam unit rum

AA ' !umlah dari berat atom dari semua anion dalam unit rumu

)( ' *olume sel satuan

NA ' bilangan A*ogadro +, /,0 unit rumus 1 mol

7/24/2019 MATEK6

8/48

Silikat adalah bahan utama yang terdiri dari silikon dan oksigen dua yang paling banyak di kerak bumi 2 Akibatnya sebagian besar tanahtanah liat dan pasir datang di ba3ah klasi4kasi silikat2 %aripada karakristal struktur material ini dalam hal unit sel akan lebih mudah untumenggunakan berbagai pengaturan dari tetrahedron 2 Setiap atom terikat empat atom oksigen yang terletak di sudut tetrahedron5 atomdiposisikan di pusat2 Karena ini adalah unit dasar dari silikat sering dsebagai entitas bermuatan negatif2 Seringkali silikat tidak dianggap ioada yang signi4kan ko*alen karakter ke interatomik Si-6 obligasi yandan relatif kuat2 Terlepas dari karakter Si-6 obligasi ada sebuah untu-7 terkait dengan setiap tetrahedron karena masing-masing empat aoksigen membutuhkan elektron ekstra untuk men8apai struktur elektstabil2 $erbagai struktur silikat timbul dari 8ara yang berbeda di mandapat dikombinasikan men!adi pengaturan satu dua dan tiga dimen

SILIKAT K9RAIK

7/24/2019 MATEK6

9/48

&asir Silika adalah !enis pasir yang memiliki banyak manfaat untuk kehidupan manusia2 Sebagai 8

silika bisa digunakan untuk bahan baku ka8a keramik bahkan untuk saringan 4lter air2&asir silika adalah salah satu mineral yang umum ditemukan di kerak kontinen bumi2 ineral ini mkristal heksagonal yang terbuat dari silika trigonal terkristalisasi ;silikon dioksida Si6 g18m?2 $entuk umum kuarsa adalah prisma segienam yang memiliki u!segienam2 &asir silika di Indonesia umumnya berasal dari $angka yang biasa disebut pasir bangkdaerah $andar Lampung yang biasa disebut pasir silika Lampung2 Selain dari $angka dan Lampunatau pasir kuarsa !uga ada beberapa dari daerah lain seperti Tuban atau biasa orang menyebutnTuban dan di beberapa daerah Kalimantan dan Sumatra Selatan2

Kandungan-kandungan yang ada di dalam pasir sili8a sebagai berikut:&asir kuarsa Atau &asir Silika mempunyai komposisi gabungan dari Si6 "e60 Al60 Ti6 (a6K6 ber3arna putih bening atau 3arna lain bergantung pada senya3a pengotornya kekerasan =berat !enis +> titik lebur /=/>,( bentuk kristal he@agonal panas sfesi4k ,/> dan kondukti*/,,,(2 %alam kegiatan industri penggunaan pasir kuarsa sudah berkembang meluas baik langsbahan baku utama maupun bahan ikutan2 Sebagai bahan baku utama misalnya digunakan dalamka8a semen tegel mosaik keramik bahan baku fero silikon silikon 8arbide bahan abrasit ;ampeblasting

7/24/2019 MATEK6

10/48

/< &asir silika untuk sand blasting2 Apa itu sand blastingC Sand blasting adalah te

membersihkan kerak-kerak 1karat di mesin1logam dengan semprotan pasir silika tbiasanya ukuran mesh D0, yang dipakai di sana2 ada beberapa industri yang rutinmembutuhkan pasir silika2

< pasir silika untuk 8or-8oran1kontruksi2 ukuran yang dipakai biasanya /7D,

0< fungsi pasir silika untuk bahan genteng metal1logam agar meredam suara hu!an

7< guna pasir silika sebagai bahan baku semen1mortar 1ready mi@2

>< manfaat pasir silika sebagai bahan baku pabrik keramik2

+< riset -riset di kampus seperti ukuran mesh ,, untuk simulasi tsunami

melihat kebutuhan yang sangat besar ini banyak sekali pen!ual pasir silika di tanasangat menarik kegunaan pasir silika selain sebagai 4lter air2

AN"AAT SILIKA

7/24/2019 MATEK6

11/48

Silika !uga dapat dibuat sebagai ka8a padat atau bentuk non-kristalin ymemiliki tingkat tinggi kea8akan atom yang merupakan karakteristik dari bahan seperti silika yang menyatu atau silika *itreous2 Seperti silika kristatetrahedron adalah unit dasar5 luar struktur ini gangguan yang 8ukup serin

KA(AATA SILIKA

7/24/2019 MATEK6

12/48

Silikat dalam ilmu kimia adalah suatu senya3a yangmengandung satu anion dengan satu atau lebih atom spusat yang dikelilingi oleh ligan elektronegatif2 Eenis silisering ditemukan umumnya terdiri dari silikon dengan osebagai ligannya2 Anion silikat dengan muatan listrik nharus mendapatkan pasangan kation lain untuk membe

senya3a bermuatan netral2Silika atau silikon dioksida Si6 sering dianggap sebasilikat 3alaupun senya3a ini tidak bermuatan negatif dmemerlukan ion pasangan2 Silika ditemukan di alam dabentuk mineral kuarsa2

SILIKAT

7/24/2019 MATEK6

13/48

Karbon adalah unsur yang ada dalam berbagai bentukpolimor4k serta di keadaan amorf2 Kelompok bahan tidbenar-benar !atuh dalam salah satu dari skema logamatau klasi4kasi polimer tradisional2 Namun kami memmembahas materi ini dalam bab ini karena gra4t salahbentuk polimorpik kadang-kadang diklasi4kasikan seb

keramik dan struktur kristal berlian polimorf yang laindengan yang dari 8ampuran seng 2 &engobatan bahan akan fokus pada struktur dan karakteristik gra4t berliafullerene dan nanotube karbon dan pada merekasaat ini dan potensial penggunaan2

Karbon

7/24/2019 MATEK6

14/48

%iamond adalah polimorf karbon metastabil pada suhu kamar dan atmosfer tekanan2 St

adalah *arian dari seng blende di mana atom karbon menempati semua posisi ;baik Fn%engan demikian setiap ikatan karbon empat karbon lainnya dan obligasi ini benar-benGal ini tepat disebut berlian kubik struktur kristal yang merupakan !uga ditemukan untuHrup lainnya dalam tabel periodik misalnya germanium silikon dan timah abu-abu di dera!at 8el8ius ;>> dera!at "ahrenheit,-an yang telah disempurnakan ke tingkasebagian besar dari kualitas industri bahan sintetis selain beberapa dari mereka kualitaSelama beberapa tahun terakhir berlian dalam bentuk selaput tipis telah diproduksi2 Tepertumbuhan selaput melibatkan reaksi kimia fase uap diikuti oleh pengendapan selapuselaput maksimum berada di urutan milimeter2

%iamond

7/24/2019 MATEK6

15/48

&olimorf lain karbon adalah gra4t5 memiliki struktur kristal yang !elas berbeda

berlian dan !uga lebih stabil daripada suhu kamar dan tekanan2 Struktur gra4t telapisanhe@agonal diatur atom karbon5 dalam lapisan setiap atom karbon terikat untuk ttetangga 8oplanar oleh ikatan ko*alen yang kuat2 9lektron ikatan keempat berpadalam !enis *an der aals lemah ikatan antara lapisan2 Sebagai konsekuensi darinterplanar lemah belahan dada interplanar adalah lan8ar yang menimbulkan ssangat baik dari gra4t2 Euga kondukti*itas listrik relatif tinggi di arah kristalogra4dengan heksagonal sheets26ther sifat yang diinginkan dari gra4t meliputi: kekua

stabilitas kimia yang baik pada suhu yang tinggi dan di nono@idiing atmosfer kotermal yang tinggi koe4sien ekspansi termal rendah dan ketahanan yang tinggithermal sho8k adsorpsi tinggi gas dan ma8hinability baik2 Hra4t umumnya digusebagai elemen pemanas untuk tanur listrik5 sebagai elektroda untuk pengelasan8a3an lebur metalurgi5 di 8asting 8etakan untuk paduan logam dan keramik5 untsuhu tinggi dan isolasi5 di noel roket5 di kapal reaktor kimia5 untuk kontak listrikresistor5 sebagai elektroda dalam baterai5 dan masuk perangkat pemurnian udar

Hra4t

7/24/2019 MATEK6

16/48

$entuk polimor4k lain karbon ditemukan pada tahun /J>2 Itu ada di diskrit bentuk m

terdiri dari sekelompok bola berongga dari enam puluh atom karbon5 Sebuah molekudilambangkan dengan ( Setiap molekul terdiri dari kelompok karbon atom yang terikalain untuk membentuk baik segi enam ;atom enam karbon< dan pentagon ;atom limkon4gurasi geometris2 Satu molekul tersebut ditemukan terdiri dari , segi enam dayang tersusun sedemikian rupa sehingga tidak ada dua pentagons berbagi samping ypermukaan molekul sehingga menun!ukkan simetri bola sepak2 $ahan terdiri dari molsebagai bu8kminsterfullerene dinamai untuk menghormati R2 $u8kminster "uller yanmenemukan kubah geodesik5 setiap ( hanyalah sebuah replika molekul kubah tersebsering disebut sebagai Mbu8kyballM singkatnya2 "ullerene !angkadigunakan untuk menun!ukkan kelas bahan yang terdiri dari !enis molekul2 $erlian dayang mungkin disebut padatan !aringan di ba3ah semua atom karbon membentuk ikdengan atom yang berdekatan seluruh keseluruhan dari padat2 %engan 8ara Sebaliknkarbon dalam ikatan bu8kminsterfullerene bersama-sama sehingga membentuk molebulat2 %alam keadaan padat ( unit membentuk struktur kristal dan pak bersama-samarray kubik berpusat muka2Sebagai kristal murni yang solid bahan ini elektrik isolasi2dengan penambahan pengotor yang tepat dapat dibuat sangat konduktif dan semiko

"ullerenes

7/24/2019 MATEK6

17/48

Imperfe8tion in 8eram

7/24/2019 MATEK6

18/48

Ke8a8atan pada atom bisa sa!a ter!adi di senya3akeramik

Sama dengan metal antara *a8an8ies dan interstmungkin dapat ter!adi Karena material keramik mdua ma8am ion2

Ke8a8atan pada tiap ion mungkin ter!adi

Seperti 8ontoh Na(l Na interstitials dan *a8an8ieInterstitials dan *a8an8ies dapat ter!adi2

7/24/2019 MATEK6

19/48

7/24/2019 MATEK6

20/48

Struktur ke8a8atan atom sering digunakan untuk menudan konsentrasi 8a8at atom di keramik Karena atom adion bermuatan ketika struktur 8a8at dianggap kondisiele8troneutrality harus di!aga2

9le8troneutrality adalah keadaan yang ada ketika ada !uyang sama

muatan positif dan negatif dari ion2 Akibatnya 8a8at pakeramik

tidak ter!adi sendiri2 Salah satu !enis seperti 8a8at melibkation dan kation-interstitial pasangan2 Ini disebut 8a8a

7/24/2019 MATEK6

21/48

(a8at tipe lain ditemukan di A# material pada 8at*a8an8y-anion *a8an8y yang disebut 8a8at s8hott

7/24/2019 MATEK6

22/48

7/24/2019 MATEK6

23/48

7/24/2019 MATEK6

24/48

%IAHRA "AS9 K9RAIK

The Al60-(r60 Sistem Salah satu diagram fase keramik yansederhana ditemukan untuk sistem aluminium oksida-oksida kdiagram ini memiliki bentuk yang sama dengan isomorf tembadiagram fase yang terdiri dari 8airan tunggal dan satu daerahpadat dipisahkan oleh dua fase 3ilayah padat-8air memiliki bepisau2 Selan!utnya baik Al60 dan (r60 memiliki struktur krsama2

The g6BAl60 System %iagram fase untuk sistem magnesiumaluminum o@ide yang mirip dalam banyak hal dengan diagrammagnesium2 Ada fase menengah atau lebih baik senya3a yanspinel2

7/24/2019 MATEK6

25/48

The Fr6B(a6 System

Salah satu sistem biner keramik terpenting itu untuk irkooksida ;ir8onia< dankalsium oksida ;8al8ia, mol (a6

7/24/2019 MATEK6

26/48

$RITTL9 "RA(TUR9 6" (9RAI(

The brittle fra8ture pro8ess 8onsists of the formatpropagation of 8ra8ks through the 8ross se8tion omaterial in a dire8tion perpendi8ular to the applie(ra8k gro3th in 8rystalline 8erami8s may be eithetransgranular ;i2e2 through the grains< or intergra

;i2e2 along grain boundaries

7/24/2019 MATEK6

27/48

di mana O adalah parameter berdimensi atau funtergantung pada kedua spe8imen dan retak geomadalah tegangan diterapkan dan adalah pan!ang permukaan atau setengah dari pan!ang retak inte&erambatan retakan tidak akan ter!adi selama sebsisi kanan dari &ersamaan /> kurang dari planeketangguhan patah material2 &esa3at patah reganilai ketangguhan untuk bahan keramik lebih ke8logam5 biasanya mereka berada di ba3ah /, &aksiQin darLampiran $2

7/24/2019 MATEK6

28/48

Fractography of Ceramics

It is sometimes ne8essary to a8uire information regarding tof a 8erami8 fra8ture so that measures may be taken to redulikelihood of future in8idents2 A failure analysis normally fo8udetermination of the lo8ation type and sour8e of the 8ra8k-a32 A fra8tographi8 study ;Se8tion 20< is normally a part oanalysis 3hi8h in*ol*es e@amining the path of 8ra8k propag3ell as mi8ros8opi8 features of the fra8ture surfa8e2 It is ofte

possible to 8ondu8t an in*estigation of this type using simpline@pensi*e euipmentfor e@ample a magnifying glass anlo3-po3er stereo bino8ular opti8al mi8ros8ope in 8on!un8tionlight sour8e2 hen higher magni48ations are reuired the sele8tron mi8ros8ope is utilied2

7/24/2019 MATEK6

29/48

"urthermore the a88eleration rate in8reases 3ith sle*el2 Thus as fra8ture stress le*el in8reases the mradius de8reases5 e@perimentally it has been obser;/2+< Gere_f is the stress le*el at 3hi8h fra8ture o9lasti8 ;soni8< 3a*es are also enerated during a frae*ent and the lo8us of interse8tions of these 3a*epropagating 8ra8k front gi*es rise to another type osurfa8e feature kno3n as a Wallner line2allner linar8 shaped and they pro*ide information regardingdistributions and dire8tions of 8ra8k propagation2

7/24/2019 MATEK6

30/48

12.9 Stress Stra

Behavior

7/24/2019 MATEK6

31/48

A. Flexural Strength

"le@uralStrength

Kekuatan Lentur

odulus &e8ah

Kekuatan&atah

KekuatanLengkung

"le@ural Strength adalah kekuatan lengkung terbesar yanditerima akibat pembebanan luar tanpa mengalami deforyang besar atau kegagalan2 $esar kekuatan bending tergpada !enis material dan pembebanan2

7/24/2019 MATEK6

32/48

Tegangan egang

U!i Tarik

!"i #eng$ung

!"i # $

7/24/2019 MATEK6

33/48

!"i #eng$ung

%enyangga

Bah

Alat%ene$an

!"i #eng$ung

7/24/2019 MATEK6

34/48

Pfs

'

0b

&enampangLingkaran

Pfs

'b

d

r

#&2

#&2

&enampaSegi 9mp

Pfs

&

L

b

d

' T' $' &' L' T

' !a

%

!"i #eng$ung

!"i #eng$ung

7/24/2019 MATEK6

35/48

!"i #eng$ung

Pfs

'

0b

&enampangLingkaran

Pfs

'b

d

r

#&2

#&2

&enampaSegi 9mp

Pfs

&

L

b

d

' T' $' &' L' T

' !a

%

6%ULUS 9LASTIS

%imana9b ' odulus 9lastisitas $ending ;&a,, H&a ;/, @ /,+ dan =, @ /,+ psi

7/24/2019 MATEK6

38/48

12.1( )ecahnis

of %lastic*eformation

7/24/2019 MATEK6

39/48

)e$anisme +eformasi plas

&ada temperatur ruangan pro4kur*a tegangan B regangan untkeramik mirip dengan kur*a log

getas dan dapat dianggap lineaelastis berarti kur*a tetap lurushingga mendekati titip patah2

7/24/2019 MATEK6

40/48

Crystalline Ceramics

Untuk kristal keramik deformasi pter!adi seperti logam disebabkan ogerakan dislokasi2 Salah satu alasakenapa material ini mengalami

kekerasan dan kerapuhan adalahkesulitan slip ;atau dislokasi gerak

7/24/2019 MATEK6

41/48

,oncrystalline Ceramics

%eformasi plastis tidak ter!adi denggerak dislokasi untuk keramik bentnon-kristalin karena tidak ada strukatom biasa2

7/24/2019 MATEK6

42/48

a8am-ma8am&ertimbangan ekan)-SC'##A,'!S )'C/A,-CA#

C,S-*'AT-,S

7/24/2019 MATEK6

43/48

&engaruh &orositas

untuk beberapa teknik fabrikasi keramik bahan preadalah dalam bentuk bubuk2 Setelah pemadatan amembentuk partikel bubuk tersebut ke dalam bentdiinginkan pori-pori atau ruang hampa akan ada apartikel bubuk2 Selama perlakuan panas berikutnyabanyak dari ini porositas akan dihilangkan2 Namun

seringkali proses eliminasi pori tidak lengkap dan bporositas sisa akan tetap ada 2Setiap porositas sisaakan memiliki pengaruh yang merusak pada keduaelastis dan kekuatan

7/24/2019 MATEK6

44/48

&engaruh porositas pada moduluselastisitas untuk aluminium oksidapada suhu kamar

7/24/2019 MATEK6

45/48

&engaruh porositas pada kekuatan lenturuntuk aluminium oksida disuhu kamar

7/24/2019 MATEK6

46/48

Gardness

&engukuran kekerasan akurat sulit untuk melakuklantaran bahan keramik yang rapuh dan sangat reterhadap retak

&engukuran hardness pada keramik menggunaka

)i8kers dan Knoop

7/24/2019 MATEK6

47/48

7/24/2019 MATEK6

48/48

(reep

Seringkali bahan keramik mengalami deformasi 8reep s

akibat dari paparanuntuk tegangan ;biasanya tekan< pada temperatur tingSe8ara umum 3aktu-perilaku 8reep deformasi keramik mirip dengan yang dNamun 8reep ter!adi pada suhu yang lebih tinggi di ke

Suhu tinggi tekantes 8reep dilakukan pada bahan keramik untuk memasdeformasi 8reepsebagai fungsi dari suhu dan tingkat stres 2