Halo sobat Logam Ceper. Pada kesempatan kali ini, Logam Ceper akan membahas mengenai Ketidak sempurnaan kristal logam. Pasti sobat Logam Ceper sudah cukup penasaran bukan?
Apa sih kristal logam itu?
Sobat logam ceper perlu tahu bahwa secara umum, logam yang terdapat dibumi kita ini tidaklah sempurna lho. Pasti selalu terdapat ketidak sempurnaan yang dimilikinya. Pada dasarnya struktur logam yang terjadi di alam ini jarang yang sempurna. Untuk itulah diperlukan ilmu pengetahuan agar diperoleh struktur yang kita inginkan dengan sifat yang diperlukan bagi kebutuhan teknologi secara umum dan teknik mesin khususnya.
Penyebab Ketidak sempurnaan
Ketidak sempurnaan kristal dalam logam ini hampir selalu terjadi lho, di mana ketidak sempurnaan atau cacat ini dapat berupa titik garis dan bidang, atau cacat dapat terjadi karena beberapa sebab, antara lain:
-Proses pembekuan
-Reaksi kimia
-Pengaruh pengerjaan, dan
-Proses lainnya.
Terkadang dalam beberapa hal dibutuhkan juga kristal yang tidak teratur yang digunakan untuk menjaga keseimbangan energi. Adanya hubungan antara cacat dan energi berpengaruh erat terhadap beberapa sifat seperti sifat mekanik. Salah satunya, untuk baja dengan kekerasan tertentu yang digunakan secara massal maka tidak ada gunanya dibuat struktur yang sempurna, yang dimana halnya akan menyebabkan harga menjadi mahal.
Alasan ketidak sempurnaan kristal logam
Demikian juga untuk semi konduktor dilakukan dopping campuran agar struktur yang terjadi tidak sempurna. Kristal yang sempurna dibutuhkan untuk sifat elektris sebagai konduktor agar sesuai dengan kebutuhannya. Maka ketidak sempurnaan kristal akan mempengaruhi sifat mekanik, sifat listrik, sifat kimia dan sifat fisik dari logam tersebut
1. Ketidak murnian Logam
Sobat Logam Ceper tahu tidak, bahwa pastinya yang selalu banyak digemari adalah logam asli dengan contoh emas 26 karat. Namun, meski logam yang murni atau asli atau bahkan sempurna ini jauh lebih baik dibandingkan dengan yang tidak murni, tapi ada kalanya karena beberapa faktor lah diperlukannya ketidak murnian logam tersebut. Seperti faktor harga, dan faktor pengadaan atau sifat tertentu. Dapat kita ambil contoh di masyarakat yaitu pada perbedaan 7,5% kandungan tembaga pada perak sterling, dan yang 92,5%. Tentunya kandungan 92,5% lebih unggul dan bahkan dapat dimurnikan dengan jumlah kadar 99%. Namun, harga yang terjadi akan sangat mahal, dan kualitasnya rendah. Jika, dengan campuran tembaga 7,5% tentunya tidak akan merubah rupa. Yang akan terjadi adalah membuat perak itu lebih kuat, keras, dan awet dengan harga yang lebih terjangkau atau murah.
Dengan sendirinya sifat logam itu harus sesuai dengan rancangan yang diinginkan untuk kebutuhan. Contoh lain yaitu pada jenis tembaga murni, dimana campuran seng yang dilakukan akan menghasilkan kuningan yang jauh lebih murah dibandingkan dengan tembaga murni. Ilmu baru yang dapat sobat Logam Ceper terima bahwa kuningan lebih keras, ulet, dan juga kuat jika dibandingkan dengan tembaga. Begitupun sebaliknya, tembaga memiliki konduktivitas listrik yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan kuningan. Sehingga manfaatnya, sobat Logam Ceper dapat menggunakan tembaga murni untuk penghantar listrik dan menggunakan jenis lainnya saat konduktivitas listrik lain diutamakan.
Apa sih paduan itu sobat Logam Ceper? Paduan merupakan sebuah proses dari dua jenis logam atau lebih yang dikombinasikan. Hasil dari kombinasi campuran dua struktur kristalin (besi kpr dan Fe,C dalam baja konstruksi), atau paduan dapat menghasilkan larutan padat. Meskipun istilah paduan digunakan secara umum, kombinasi dari dua atau lebih komponen dapat diguakan dalam suatu produk. Contoh badan pesawat terdiri dari kombinasi beberapa jenis molekul.
2. Larutan Padat Logam
Sobat Logam Ceper, jika pelarut serta atom yang dilarutkan serta struktur elektron yang sama maka larutan pada logam pun akan terbentuk dengan mudah. Dimisalkan sebagai contoh dapat diambil logam dalam kuningan – tembaga dan seng yang mempunyai jejari atom 0,1278 nm dan 0,139 nm. Dari kedua paduan tersebut elektron nya berjumlah 28 subvalensi dan membentuk struktur kristal nya dengan 12 koordinasi. Maka, apabila terjadi penambahan oleh seng pada tembaga, seng tersebut akan mudah dapat menggantikan kedudukan tembaga dalam kisi kps dengan maksimal penggantian 40% dari atom tembaga.
a. Larutan padat substansi
Penjelasan diatas tadi merupakan penjelasan dari larutan substansi. Larutan ini identik dengan atom, dan seng yang menggantikan atom tembaga dalam struktur kristal. Larutan ini sering dijumpai dalam berbagai sistem logam loh sobat Logam Ceper. Adapun contoh lain dari larutan tembaga dan nikel ini ialah yang membentuk monel. Pada bentuk monel ini, struktur atom dapat digantikan dengan nikel. Sehingga struktur tembaga berada pada jumlah perbandingan.
Sedangkan pada timah putih secara terbatas sekali menggantikan tembaga, membentuk perunggu, dan tetap mempertahankan struktur awal tembaga yaitu kubik pemusatan sisi. Timah putih melebihi daya larut pada maksimal akan membentuk fasa lain.
Cara agar struktur atom untuk dapat digantikan dengan jumlah yang cukup banyak dan terbentuk larutan pada substitusi, ukuran dari atom perlu sama atau mendekati sama. Nikel dan tembaga mempunyai jangka larut yang besar karena keduanya mempunyai struktur kps dan jejari atomnya 0.1246 nm dan 0.1278 nm. Dengan meningkatnya perbedaan ukuran, menurunkan kemampuan substitusi nya. Hanya 20% atom tembaga dapat digantikan oleh aluminium karena aluminium adalah 0.1431 nm sedang jejari tembaga hanya 0.1278 nm. Proses pelarutan dapat terbatas bila didapati selisih ukuran jejari atom yang dimaksud lebih dari 15%. Selain itu juga dapat lebih terbatas lagi jika kedua komponen yang dimaksud mempunyai struktur kristal yang berbeda atau valensi nya yang berlainan
b. Larutan padat tertata
Gambar diatas menampilkan substitusi acak atom dalam struktur kristal lain. Pada sebuah larutan tersebut ada kemungkinan jika suatu unsur akan menempati kedudukan atom tertentu dalam sebuah kristal yang sebanding dengan persentase atom unsur nya dalam paduan yang telah dijelaskan. Dalam keadaan demikian dikatakan bahwa tidak ada tata substitusi dari kedua elemen nya.
Akan tetapi sering dijumpai penataan kedua jenis atom sehingga membentuk pengaturan khusus. Gambar dibawah ini memperlihatkan struktur tertata dimana kebanyakan “atom hitam” dikelilingi oleh “atom kelabu”. Penataan ini jarang sekali terjadi pada keberadaan suhu yang lebih tinggi dikarenakan agitasi termal yang lebih besar cenderung dapat membuat kekacauan susunan yang tertata.
Kesimpulan
Ketidak sempurnaan kristal logam kerap kali terjadi, bahkan hampir disegala prosesnya. Ketidak sempurnaan atau cacat ini dapat berupa titik garis dan bidang, atau cacat dapat terjadi karena beberapa sebab, diantaranya proses pembekuan, reaksi kimia, pengaruh panas, pengaruh pengerjaan, dan proses lainnya.
Referensi:
Irwandy.2013.Ilmu-Logam.Bogor:IPB-Press
Penulis:
Alfina Indah Rahmawati
Leave a Reply