penentuan vektor burger dislokasi tepi p ada alumunium dengan

PENENTUAN VEKTOR BURGER DISLOKASI TEPI
PADA ALUMUNIUM DENGAN METODE KONTRAS BAY ANGANI
Elman Panjaitan2,
Marsongkohadi3,
SuburZanuar
ABSTRAK
PENENTUAN VEKTOR BURGER DISLOKASI TEPI PADA ALUMUNIUM DENGAN METODE KONTRAS
BAYANGAN. Telah dilakukan penentuanvektor Burger dislokasi Alumuniutn, sehinggadapatdiketahui kecenderunganarab daD
tipe dislokasi pada daerahyang dipilih menggunakanmetodekontrasbayangan.Analisa data dilakukan denganmenggunakan
kriteria invisibilitas, g.b = 0 dan menunjukkan bahwapadadaerahluasantertentupadaAlumunium terdapatdislokasitepi dengan
vektor Burger :t:[0 I ij:t:~ I II
ABSTRACf
THE FIXATION OF BURGER VECTOR DISLOCATION ON ALUMINUM BY IMAGE CONTRAST
METHOD. The fixation of Burger vector dislocationwas carriedout on Aluminum, so that orientationand type of dislocationon
selectedareato be ableby imagecontra-"tmethod.Dataanalysiscarriedout by invisible criterion, g.b =0 observedresult showthat
on specificzoneareaof Aluminum finded edgedislocationwith Burgervectoris :!:[Oll!:!:~l r]
KEYWORD
Berger vector,Dislocation,Imagecontrastmethod
PENDABULUAN
TEORI
Teknik yang biasa digunakan dalam
mengidentifikasicacatstruktur rnikro pada logam,
keramik dan bahan-bahankristalin lainnya adalah
denganteknik hamburansinar-xdaDteknik difraksi
elektron(l). Dalam penelitian ini dipilih teknik
difraksi elektron, karenadiameterberkas elektron
dapat diatur hingga orde lOA, sehingga dapat
diarahkanpada daerahterisolir yang dikehendaki.
Disamping itu berkas elektron berinteraksi lebih
kuat dibandingkan berkas sinar-x, sehinggapola
difraksi elektron dapat mengidentifikasi matriks
yangadapadacuplikanyang dipelajari.
Diameter berkas elektron yang kecil
tersebutdiperolehdenganmemilih mode Selected
Area diffraction (S4D). Jadi mode SAD dalam
penelitian ini dimanfaatkan untuk mempelajari
dislokasi yang terjadi pada Alumunium.
Karakteristik dislokasi dapat mencirikan sifat
mekanik bahan (misalnya kekuatanbahan)sebab,
jika suatubahan dapat dibuat tanpa ada dislokasi
rnaka kekuatanmulurnya bisa mencapai 1000 10.000 kali kekuatan mulur bahan yang
sesunggulmya(2\
Dalam penelitian ini, dilakukan penentuan
vektor Burger dislokasi daD tipe dislokasi pada
bahan Alumunium, dengan pendekatanbahwa
Alumunium mempunyai sistem kristal isotropik
elastik.
Dipresentasikan
padaPertemuanllmiah gains Materi 1997
PusatPenelitiangains Materi, BA TAN
DepartemenFisika n'B
152
Cacat kristal berupa garis, dislokasi, dapat
diungkapkan dalam bentuk vektor translasi, dimana
vektor tersebut menyatakan pergeseran atom dari
keteraturan kedudukannya dalam kisi kristal,
secara matematika dinyatakan dalam persamaan
amplitudo gelombang berikui3);
<f>"" f e27ti(g+s}e.(r+R)m
kristal
(1)
dimanag vektor difraksi, s vektor deviasi,r vektor
posisi atom dan R menyatakanvektor pergeseran
atom. Faktorrasepergeseran,2xg.R, dapatbernilai
bulat,pecahanataunoloKasuskhususuntuk faktor
rase pergeseranbernilai Dol mempakanlandasan
dalamanalisakontrasbayangan.
Dalam kriteria kontras bayangan,
bilamana R berbaring pada kisi refleksi dengan
jarak antar kisi sernasarna,maka bedarase antar
gelombangdifraksi dan transmisi ditentukanoleh
vektor R tersebutyaitu, bilarnanavektor difraksi,
g, tegaklurns terhadapbidang-bidangdifraksi, hkI,
maka g.R = 0 yang menyatakan kekontrasan
bayangan hilang (bayangan tidak tampak) dan
lazim dikenalsebagaikriteria kontrasbayangan.
Pergeseran atom-atom yang mempresentasikan dislokasi, rnaka R dalam suatu
clemendz bergantungterhadapinti dari dislokasi
/SSN/4/0-2897
ProsidingPertemuanllmiah SainsMateri 1997
+
Garnbar
Aproksimasikolom IUltuk suatufoil tipis.Yang
mengandlUlgdislokasi
yaitu, bergantung kcpada koordinat r dan ~ seperti
ditunjukan pada ilustrasi Gambar 1, (4)
Dimana
untuk
suatu bahan
elastik yang tak terbatas berlaku ;
BASIL DAN PEMBAHASAN
-2;
(2)
dengan b menyatakan vektor Burger dislokasi,
sehingga kriteria kontras bayangan dislokasi(4-8),
dinyatakan
g.b = 0
(3)
persamaan (3) ini secaraluas dikenal sebagai
kriteria invisibilitas (invisible criterion), bentuk
lengkap dari kriteria ini umumnya ditulis;
v...
"""
(fransmission Electron
isotropik
R -b./3
oh"u=()
~.-
Elektron
Transmisi
Microscope -TEM).
(4)
dimana u menyatakan vektor satuan dislokasi.
Persamaan (4) ini digunakan daJarn analisa kontras
bayangan dislokasi tepi daTi cuplikan AIumunium.
BAHAN DAN TATA KERJA
Bahan yang digunakan dalam penelitian
ini adalah pelat Alumunium (kemumian 99,9 %)
dipotong-potong dengan ukuran (p x I x t) = (2 x 1
x 0,2) cm3, selanjutnya dilakukan penipisan
menggunakan kertas ampelas secara bertahap (dari
tingkat kekasaran 200, 400, 600, 800, 1000, 1200
daD 1500 mesh) hingga tebal cuplikan mencapai
100 J.lIn. Cuplikan tipis ini di-punch, diameter. =
3mm, dan selanjutnya ditransparansi menggunakan
jet electro polishing dalam larutao 20 %Volume
perchloric acid dalam metanol pada temperatur
minus 10°C.
Transparansi cuplikan
akan menghasilkan daerah transparan disekitar lubang kecil
pada daerah tengah dari cuplikan dan siap
dikarakterisasi menggunakan instrumen Mikroskop
153
Dua metode yang digunakan dalam
menganalisa vektor Burger dislokasi bahan
Alumunium adalah, metode "Selected Area
Difraction -SAD" dan metode"Bright Field -BF'
yang masing-masing dimaksudkan untuk
menentukanpola difraksi elektron dan struktur
mikro dislokasi.
Hasil pengamatan, Gambar 2A dan
Gambar2B, masing-masingmenunjukkanstruktur
mikro Alumunium dan pola difraksi spot pada
zone-axis(001), Penciriana, b, c, d, e daDf pada
Gambar2A menunjukkandislokasi-dislokasiyang
teramatipada daerahyang dipilih. Gambar3, 4, 5
dan 6 menunjukkan struktur mikro dislokasi
setelahdilakukan pemiringan (tilting) padaarab g
tertentu yaitu berturut-turut; [200], [200], [020]
dan [020]. Terlihat pada Gambar 3, dislokasi b
dan c tidak tampak (invisible). Pada Gambar 4,
dislokasib dane tidak tampak,Gambar5, dislokasi
a dan e tidak tampak, sedangkanGambar 6,
keseluruhandislokasiteramati.
MengacupadaPersamaan3 (g.b = 0), makanilainilai b yang memenuhi persamaan kriteria
invisibilitas tersebul,unluk tiap-tiapg yang dipilih,
dapatdisusunsepertiditunjukanpadaTabel 1. Dan
bersesuaian
dengangambarstrukturmikro Gambar
3-6,makadiperolehdatasepertiditunjukkandalam
Tabel2. Terlihat bahwa,untuk tiap dislokasia -e
yang memenuhi kriteria kontras bayangan
(Persamaan3) dengan kontras dislokasi invisible
adalah sepertj yang ditunjukan pada Tabel 3:
Untuk dislokasi tepi (edge dislocation),
selain kriteria g.b = 0 hams dipenuhi pula
ISSN1410-2897
ProsidingPertemuanIlmiah SainsMateri 1997
Gambar2
(A) Strukturmikro ballan Alwniniwn (perbesaran60.000kali)
(B) Poladifraksi spotdari (A) denganzone-axis[001]
Gambar 3. Strukturmikro dislokasidengang =
Gambar4. Strukturmikro dislokasidengan
[200]
g = [ 2 OOJ
hubungan g.b x u = 0 yang menyatakan
bahwa g tegak lurns terhadap b x u, KESIMPULAN
dengan kata lain kontras dilokasi tetap
Kriteria invisibilitas dari metode kontrns
invisible pada arah tilting g yang bayangancukup baik dalam menganalisadislokasi
berlawanan, +g.b = 0 dan -g.b = 0, kriteria suatu bahan secarn kuantitatif, yaitu dengan
ini hanya dipenuhi untuk dislokasi b saja
yaitu, pada g = [200] maupun g = [200]
kontras dislokasi b tetap invisible, dengan
vektor Burger dislokasi tepi dari b tersebut
adalah :t[011] dan atau :t[01\].
154
diperolehnya dislokasi yang terdapat pada
Alumunium, denganarab vektor kisi g = :i:[200)
adalah cenderung bertipe dislokasi tepi dengan
vektor Burger,b = :i:[O11)dan atau:i:[O11).
~
Tabel2.
--
ISSN1410-2897
ProsidingPertemuanIlmiah SainsMateri 1997
Gambar5. Strukturrnikro dislokasidengan
g = [020]
Tabel
Gambar 6. Struktur mikro dislokasi dengan
g = [020]
Nilai-nilai b yang mungkin,sehinggag.b = 0
Peluang nilai b untuk tiap dislokasi dari Gambar 3-6
~b-;;O
Dislokasi
g
:trOll]
a
:1:[200]
b
:1:[200]
~
:1:[101]
0
0
a
[200]
(J
[200]
0
1
[200]
0
~
[200]
[020]
fO.2 01
Kontras
~ :f:rlOl_t
0
[020]
[020]
B
(}
u
0
0
1
1
(I
a
mvisible
Visible
0
Invisible
Visible
Visible
0
0
()
0
0
1
u
1
()
155
Visible
Visible
Invisible
0
u
Visible
Invisible
Invisible
Visible
ISSN1410-2897
Pro.~idingPertemuanIlmiah SainsMateri 1997
Tabel3
Konb"as dislokasi versus g clanb
b
Dislokasi
:t:[101].:t:[101
fO20~
b
:t:(OII],:I:[OI
:i:r200]
:l:{Olll,:I:[O!
~
1200]
[020]
:f:[Oll),:I:[Oll
:f:[lOl),:I: [101
UCAPAN TERIMA KASm
Pada kesempatan ini penulis ingin
menghaturkanterima kasih yang sebesar-besarnya
kepada Ka. PPSM-BATAN, Dr. Wuryanto, dan
Ka. BTK PPSM-BATAN,Drn. Rukihati, SU., serta
rekan-rekanstaf BTK PPSM BAT AN yang telah
banyak membantupenulis dalampenyelesaiandan
penyusunanmakaiahini.
DAFI'AR PUSTAKA
EDINGTON, J.W., Interpretation Of
Transmission Electron Micrographs, N.V.
Philips, Eindhoven,(1974).
2 TAT A SURDIA, dkk., PengetahuanBahan
Teknik,PmdnyaParamitha,Jakarta,(1986).
3 illRSCH, P.B, et.aI., Electron Microscopy Of
Thin Crystal,Butherworths,London,(1971).
4 CARPERTER,G.J.C,The CharacterizationOf
Dislocation And Large Dislocation Loops
Using Electron Microscope, AECL-5023,
(1974).
5 CUFF, F.B., Dislocation In Metals, American
Sci., V. 193,No.1, (1955)80.
6. EISSA, H.M., Burgers Vector Determination
In Anisotropie HexagonalSyngleCrystal (Zn),
Prakt Met, 24, (1987)280,
7 RICE, L.A., DE ANGELIs, Method To
Identify Burgers Vector Of DislocationIn HTitanium,Metallography8, (1975).
8 ELMAN PANJAITAN, Menentukan Vektor
Burger Dislokasi Alumunium DenganMetode
Mikroskop Elektron Transmisi, Skripsi S-I,
FisikaFMIP A ITB, Bandung,(1990).
156
Kontras
invisible
invisible
invisible
invisible