Pengaruh Temperatur Spark Plasma Sintering Pada Keramik Sistem ZrO2/Al2O3 Terhadap Sifat Mekanik

Sa'adah, Anis Silfiyatus (2023) Pengaruh Temperatur Spark Plasma Sintering Pada Keramik Sistem ZrO2/Al2O3 Terhadap Sifat Mekanik. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 01111940000016-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 September 2025. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Zirkonia merupakan salah satu material fungsional yang banyak digunakan sebagaimaterial restorasi gigi karena bersifat biokompatibel dan mempunyai titik leleh yang tinggi. Zirkonia kurang stabil karena adanya transformasi fasa tetragonal ke monoklinik selama proses pendinginan. Memadukan dua jenis keramik zirkonia dan alumina memiliki potensi untuk meningkatkan sifat mekanik dari zirkonia. Pada penelitian ini pengaruh temperatur spark plasma sintering pada keramik sistem ZrO2/Al2O3 terhadap sifat mekanik telah dipelajari. Pada penelitian ini terdapat dua tahapan yang dilakukan yaitu sintesis berbasis pasir alam zirkon dan pembuatan keramik sistem ZrO2/Al2O3. Proses sintesis diawali dengan proses pemurnian pasir zirkon alam yang berasal dari Kereng Pangi, Kalimantan Tengah dengan metode alkali fusion– kopresipitasi. Proses pemurnian ini bertujuan untuk menghilangkan impuritas berupa Si, Fe, dan Ti sehingga diperoleh zirkonia amorf (a-ZrO2). Hasil penelitian menunjukkan bahwa serbuk zirkonia hasil sintesis memiliki struktur amorf dengan tingkat kemurnian sebesar 93,18%. Tahapan kedua yaitu pembuatan keramik sistem ZrO2/Al2O3 dengan menggunakan metode Spark Plasma Sintering (SPS). Komposisi zirkonia dan alumina yang digunakan adalah 90:10 wt.% dengan tekanan 40 MPa, laju pemanasan 100 °C/menit dan waktu penahanan selama 10 menit. Serbuk keramik sistem ZrO2/Al2O3 dilakukan aktivasi mekanik dan disinter dengan variasi temperatur yang berbeda, yaitu 1200 °C, 1250 °C, dan 1300 °C. Kemudian keramik sistem ZrO2/Al2O3 dilakukan pengujian diantaranya: FTIR, XRD, densitas, dan kekerasan Vickers. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa keramik sistem ZrO2/Al2O3 teridentifikasi menghasilkan fasa zirkon (ZrSiO4), korundum (α-Al2O3), zirkonia tetragonal (tZrO2), zirkonia monoklinik (m-ZrO2), dan mullite (3Al2O3.2SiO2). Fasa tersebut merupakan transformasi hasil reaksi zirkonia amorf (a-ZrO2) dengan γ-Al2O3. Selain itu, pengaruh temperatur spark plasma sintering dapat meningkatkan hasil nilai densitas relatif dan kekerasan serta dapat mereduksi nilai porositas seiring kenaikan temperatur spark plasma sintering dengan nilai terbaik secara berurutan sebesar 98,22%, 12,25 GPa dan 1,78%.
===================================================================================================================================
Zirconia is a functional material that is widely used as a dental restoration material because it is biocompatible and has a high melting point. Zirconia is less stable due to the transformation of the tetragonal to monoclinic phase during the cooling process. Blending the two types of ceramics zirconia and alumina has the potential to improve the mechanical properties of zirconia. In this research, the influence of spark plasma sintering temperature on ZrO2/Al2O3 system ceramics on mechanical properties has been studied. In this research, two stages were carried out, namely the synthesis based on natural zircon sand and the manufacture of ZrO2/Al2O3 system ceramics. The synthesis process begins with the purification process of natural zircon sand originating from Kereng Pangi, Central Kalimantan using the alkaline fusion – co-precipitation method. This purification process aims to remove impurities in the form of Si, Fe, and Ti to obtain amorphous zirconia (a-ZrO2). The results showed that the synthesized zirconia powder had an amorphous structure with a purity level of 93.18%. The second stage is the manufacture of ZrO2/Al2O3 system ceramics using the Spark Plasma Sintering (SPS) method. The composition of zirconia and alumina used was 90:10 wt.% with a pressure of 40 MPa, a heating rate of 100 °C/minute and a holding time of 10 minutes. The ZrO2/Al2O3 system ceramic powder was mechanically activated and sintered with different temperature variations, namely 1200 °C, 1250 °C and 1300 °C. Then the ZrO2/Al2O3 system ceramics were tested including: FTIR, XRD, density, and Vickers hardness. The results of this study indicated that the ZrO2/Al2O3 system ceramics were identified to produce zircon (ZrSiO4), corundum (α-Al2O3), tetragonal zirconia (tZrO2), monoclinic zirconia (m-ZrO2), and mullite (3Al2O3.2SiO2). This phase is a transformation product of the reaction of amorphous zirconia (a-ZrO2) with γ-Al2O3. In addition, the influence of spark plasma sintering temperature can increase the relative density and hardness values and reduce porosity as the spark plasma sintering temperature increases with the best values of 98.22%, 12.25 GPa and 1.78%, respectively.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Density, Hardness, Ceramic, Spark Plasma Sintering, ZrO2, Densitas, Kekerasan, Keramik, Spark Plasma Sintering, ZrO2.
Subjects:	Q Science
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Physics > 45201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Anis Silfiyatus Sa'adah
Date Deposited:	16 Aug 2023 08:37
Last Modified:	16 Aug 2023 08:37
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/100817

Actions (login required)

View Item