CORROSION Optional Course

STRUCTURE OF A MATERIAL
Engineering Material Class
Monday, 2 October 2006
The Structure of a Material
The structure of a material can be
considered on several levels:
The arrangement of the electrons
surrounding the nucleus of individual
atoms affects electrical, magnetic, thermal
and optical behaviour.
The arrangement of the atoms:
A grain structure
FOUR LEVELS OF STRUCTURE
IN A MATERIAL
ATOMIC ARRANGEMENT
Atomic arrangement plays an important role
in determining the microstructure and
behaviour of a solid.
Aluminium : good ductility
Iron: good strength
Ceramic transducers capable of detecting
tumors in the human body rely on an
atomic arrangement that produces a
permanent displacement of electrical
charge within the material.
Polyethylene: easily deformed
Rubber: elastically stretched
Epoxy: strong and brittle
ATOMIC BONDING
The Metallic Bond
ATOMIC BONDING
The Covalent Bond
ATOMIC BONDING
The Ionic Bond
ATOMIC BONDING
Van der Waals
Bonding
BINDING ENERGY
AND INTERATOMIC SPACING
BINDING ENERGY
AND INTERATOMIC SPACING
IKATAN LOGAM
Ikatan Logam terbentuk bila atom menyerahkan elektron terluarnya yang kemudian membentuk
lautan elektron.
Logam yang diberi voltase, elektron-elektron
pada lautan elektron akan mudah berpindah
dan membawa arus.
SIFAT-SIFAT IKATAN LOGAM
Memiliki konduktivitas
listrik yang baik –
karena elektronnya
bebas bergerak.
In-House Training PT. Hartono Wira Tanik
14
IKATAN KOVALEN
109.5o
Atom Si memiliki 4
elektron valensi dan
menggunakan bersama elektronnya dengan 4 atom oksigen
(atom O memiliki 6
elektron
valensi),
sehingga
total
8
elektron
pada
tiap
atom Si.
Material dengan ikatan kovalen berbagi
elektronnya dengan dua atau lebih atom.
In-House Training PT. Hartono Wira Tanik
15
SIFAT-SIFAT IKATAN KOVALEN
Ikatan kovalen sangat kuat,
tetapi material dengan
ikatan ini memiliki keuletan
yang rendah.
Konduktivitas listrik dan
termal yang rendah karena
untuk elektron bisa
bergerak dan mengalirkan
arus, ikatan kovalen harus
diputuskan (butuh energi
besar: temperatur dan
voltase tinggi).
Bahan dengan ikatan
kovalen: keramik,
semikonduktor, dan
polimer.
IKATAN IONIK
Bila terdapat lebih dari satu atom dalam material, satu
atom berperan sebagai donor elektron untuk mengisi
kulit energi terluar atom kedua (akseptor).
SIFAT-SIFAT IKATAN IONIK
Konduktivitas listriknya
rendah, muatan listrik
dipindahkan oleh
perpindahan seluruh
ion, dilihat dari
ukurannya tidak
semudah elektron
bergerak.
IKATAN VAN DER WAALS
Menggabungkan molekul atau sekelompok atom dengan
gaya tarik elektrostatik yang lemah. Ikatan Van der
Waals adalah ikatan sekunder di mana ikatan primer
antar atom dalam kelompok adalah ionik atau kovalen.
In-House Training PT. Hartono Wira Tanik
IKATAN VAN DER WAALS
Memanaskan air sampai
mendidih, memutuskan ikatan van
der waals dan mengubah air
menjadi uap. Tetapi dibutuhkan
temperatur lebih tinggi untuk
mematahkan ikatan kovalen
Plastik PVC, atom-atom Cl yang berikatan
dengan rantai polimer bermuatan negatif
antara atom H dan O.
dan atom H bermuatan positif. Antar rantai
berikatan dengan van der waals.
ENERGI IKATAN ATOM
Energi ikatan atom berkaitan dengan kekuatan ikatan
dan nilainya tinggi untuk ikatan kovalen dan ionik.
Material dengan energi ikatan yang tinggi biasanya
memiliki temperatur cair tinggi, kekakuan yang tinggi,
dan koefisien muai panas yang rendah.
Short Range Order Vs Long Range Order
Bila kita mengabaikan
ketidaksempurnaan dalam
material maka susunan
atom dalam material dapat
dibagi menjadi 3 level:
Sama sekali tidak
beraturan.
Beraturan dalam range
pendek (bahan amorf)
Beraturan dalam range
panjang (bahan kristalin)
Unit Cells
and Fourteen Types of Unit Cells
Characteristics
of the Seven Crystal Systems
In-House Training PT. Hartono Wira Tanik
In-House Training PT. Hartono Wira Tanik
In-House Training PT. Hartono Wira Tanik
In-House Training PT. Hartono Wira Tanik
In-House Training PT. Hartono Wira Tanik