PENGARUH TEKANAN SPARK PLASMA SINTERING PADA KERAMIK SISTEM ZrO2/Al2O3 TERHADAP SIFAT MEKANIK

Setopratama, Andyan Rafi (2023) PENGARUH TEKANAN SPARK PLASMA SINTERING PADA KERAMIK SISTEM ZrO2/Al2O3 TERHADAP SIFAT MEKANIK. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 01111940000027-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 3 October 2025. Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Zirkonia adalah jenis porselen yang paling banyak digunakan dalam material restorasi gigi karena memiliki sifat estetik yang baik dan dapat menyerupai gigi asli. Banyak penelitian difokuskan dalam menganalisis dan meningkatkan sifat mekanik zirkonia sehingga bisa menggantikan material seperti logam titanium. Pada penelitian ini sintesis zirkonia (ZrO2) dari pasir alam zirkon dengan menggunakan metode alkali fusion – kopresipitasi telah dipelajari. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi fasa kristal yang terbentuk dan mengetahui pengaruh tekanan sinter terhadap sifat mekanik pada keramik ZrO2 dengan penambahan 10 wt% Al2O3 menggunakan metode spark plasma sintering pada suhu 1200 °C selama 10 menit dengan variasi tekanan 40, 60, dan 80 MPa. Terdapat dua tahapan yang dilakukan yaitu sintesis zirkonia berbasis pasir alam zirkon dan pembuatan keramik sistem ZrO2/Al2O3. Tahap sintesis zirkonia diawali dengan pemurnian pasir alam zirkon yang bertujuan untuk menghilangkan impuritas Si, Fe, dan Ti. Analisis unsur, gugus fungsi, dan fasa kristal ZrO¬2 dilakukan menggunakan XRF, XRD, dan FT-IR. Identifikasi fasa kristal, dan karakterisasi densitas, serta sifat mekanik padatan keramik sistem ZrO2/Al2O3 dilakukan menggunakan XRD, SEM-EDX, densimeter electric, dan hardness Vickers. Hasil penelitian menunjukkan bahwa serbuk zirkonia hasil sintesis memiliki struktur amorf dengan tingkat kemurnian sebesar 93,15%. Fasa yang teridentifikasi pada sampel ZrO2/Al2O3 sebelum SPS sesuai dengan material penyusunnya yaitu amorf zirkonia (aZ) dan gamma-alumina (γ-Al2O3). Identifikasi fasa setelah proses Spark Plasma Sintering menunjukkan terjadinya proses transformasi fasa pada sampel Z/A yaitu monoklinik-zirkonia (m-ZrO2), tetragonal-zirkonia (t-ZrO2), korundum (α-Al2O3), zirkon (ZrSiO4), dan fasa baru Mullit (3Al2O3.2SiO2). Nilai densitas sampel Z/A mengalami peningkatan dengan penurunan nilai porositas seiring dengan kenaikan tekanan SPS dengan nilai densitas terbesar yaitu 4,814 g/cm3 dan porositas sebesar 1,965%. Kekerasan sampel ZrO2/Al2O3 yang didapatkan juga mengalami peningkatan dengan nilai kekerasan terbesar adalah 10,66 GPa pada variasi tekanan sinter 80 MPa.
=============================================================================================
Zirconia is the most widely used type of porcelain in dental restoration materials because it has good aesthetic properties and can resemble natural teeth. Much research is focused on analyzing and improving the mechanical properties of zirconia so that it can replace materials such as titanium metal. In this study, the synthesis of zirconia (ZrO2) from natural zircon sand using the alkaline fusion method – coprecipitation has been studied. This study aims to identify the crystal phase formed and determine the effect of sintered pressure on density, microstructure, and mechanical properties in ZrO2 ceramic with the addition of 10 wt% Al2O3 using the spark plasma sintering method at 1200 °C for 10 minutes. There are two stages carried out, namely the synthesis of zirconia-based on natural zircon sand and the manufacture of ZrO2/Al2O3 ceramic system. The zirconia synthesis stage begins with the purification of natural zircon sand which aims to eliminate the impurity of Si, Fe, and Ti. Analysis of ZrO2 elements, functional groups, and crystalline phases was performed using XRF, XRD, and FT-IR. Identification of crystal phases and characterization of the density and mechanical properties of ZrO2/Al2O3 ceramic system solids was performed using XRD, SEM-EDX, electric densimeters, and hardness Vickers. The results showed that the synthesized zirconia powder has an amorphous structure with a purity level of 93.15%. The phases identified in the ZrO2/Al2O3 sample before SPS correspond to the constituent materials: amorphous zirconia (aZ) and gamma-alumina (γ-Al2O3). Phase identification after the Spark Plasma Sintering process shows the occurrence of phase transformation processes in ZrO2/Al2O3 samples, namely monoclinic-zirconia (m-ZrO2), tetragonal-zirconia (t-ZrO2), corundum (α-Al2O3), zircon (ZrSiO4), and a new phase Mullit (3Al2O3.2SiO2). The density value of the Z/A sample increased with a decrease in the porosity value along with the increase in SPS pressure with the largest density value of 4.814 g/cm3 and porosity of 1.965%. The hardness of the ZrO2/Al2O3 sample obtained also increased, with the largest hardness value being 10.66 GPa at a sintered pressure variation of 80 MPa.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Alumina, Ceramic, Hardness, Spark Plasma Sintering, Zirconia Alumina, Kekerasan, Keramik, Spark Plasma Sintering, Zirkonia
Subjects:	Q Science > QC Physics
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Physics > 45201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Andyan Rafi Setopratama
Date Deposited:	04 Aug 2023 03:30
Last Modified:	04 Aug 2023 03:30
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/101112

Actions (login required)

View Item