The effect of milling time on the alumina phase transformation in the AMCs powder metallurgy reinforced by silica-sand-tailings

Abstract

This study aims to determine the effect of milling time and sintering temperature parameters on the alumina transformation phase in the manufacture of Aluminium Matrix Composites (AMCs) reinforced by 20 % silica sand tailings using powder metallurgy technology. The matrix and fillers use waste to make the composites more efficient, clean the environment, and increase waste utilization. The milling time applied to the Mechanical Alloying (MA) process was 0.5, 6, 24, 48, and 96 hours, with a ball parameter ratio of 15:1 and a rotation of 93 rpm. Furthermore, hot compaction was carried out using a 100 MPa two-way hydraulic compression machine at a temperature of 300 °C for 20 minutes. The temperature variables of the sintering parameter process were 550, 600 to 650 °C, with a holding time of 10 minutes. Characterization of materials carried out included testing particle size, porosity, X-Ray Diffraction (XRD), SEM-Image, and SEM-EDX. The particle measurement of mechanical alloying processed, using Particle Size Analyzer (PSA) instrument and based on XRD data using the Scherrer equation, showed a relatively similar trend, decreasing particle size occurs when milling time was increased 0.5 to 24 hours. However, when the milling time increases to 48 and 96 hours, the particle size tends to increase slightly, due to cold-weld and agglomeration when the Mechanical Alloying is processed. The impact is the occurrence of the matrix and filler particle pairs in the cold-weld state. So, the results of XRD and SEM-EDX characterization showed a second phase transformation to form alumina compounds at a relatively low sintering temperature of 600 °C after the mechanical alloying process was carried out with a milling time on least 24 hours

Pengaruh Pemadatan Dua-arah Penekanan Terhadap Densitas dan Kekerasan AMC diperkuat Serbuk Silikon Dioksida

“…Terdapat berbagai metode dalam pembuatan komposit, seperti stir casting, powder metallurgy, compo casting, friction stir casting, roll bonding dan lain-lain [1]. Namun demikian metode powder metallurgy atau metalurgi serbuk memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan proses lainnya, sehingga pembuatan komposit dengan teknologi metalurgi serbuk ini semakin dikembangkan pada akhir-akhir ini [2]. Beberapa keuntungan pembuatan komposit dengan metode metalurgi serbuk adalah energi proses yang rendah [3], lebih ekonomis karena lebih sedikit bahan yang hilang atau sebagian besar bahan baku menjadi produk jadi [4].…”

“…Material yang digunakan sebagai penyusun dalam pembuatan komposit ini meliputi 80 wt.% dari serbuk p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 aluminium hasil daur ulang dan 20 wt.% dari serbuk silikon dioksida [2], [21]. Paduan fraksi volume berat ini secara umum dapat menghasilkan sifat fisik dan mekanik yang lebih baik dibandingkan dengan komposisi yang lainnya [2], [21].…”

“…Material yang digunakan sebagai penyusun dalam pembuatan komposit ini meliputi 80 wt.% dari serbuk p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 aluminium hasil daur ulang dan 20 wt.% dari serbuk silikon dioksida [2], [21]. Paduan fraksi volume berat ini secara umum dapat menghasilkan sifat fisik dan mekanik yang lebih baik dibandingkan dengan komposisi yang lainnya [2], [21]. Serbuk aluminium hasil daur ulang yang digunakan memiliki kadar 74% Al, 23%Cu(FeO2) dan 3%Si, dengan ukuran distribusi serbuk hasil uji Particle Size Analyzer adalah pada D50: 204 µm.…”

“…Proses penggilingan dilakukan selama 2 jam sehingga dihasilkan ukuran serbuk silika D50: 164 µm dari ukuran awal mesh 50 (308 µm) [23]. Kemudian dilanjutkan proses pencampuran serbuk matriks dan serbuk penguat silika menerapkan metode pemaduan mekanik dingin pada suhu ruangan atau mechanical alloying menggunakan mesin horizontal ball mill [2]. Perbandingan campuran bahan penyusun komposit, antara serbuk aluminium dengan serbuk silikon dioksida adalah 80% berbanding 20%.…”

“…Pencampuran padatan dengan ukuran matriks aluminium D50:204 µm dan ukuran serbuk penguat silika D50:164 µm telah berubah menjadi berukuran D50:106 µm setelah dilakukan diproses mechanical alloying selama 4 jam menggunakan horizontal ball mill. Ukuran serbuk yang semakin kecil ini, telah mempengaruhi kecepatan waktu terbentuknya ikatan mekanik interlocking pada komposit ketika proses sintering, dimana meskipun suhu matriks aluminium tidak menurun, namun dengan semakin kecilnya ukuran serbuk maka semakin mempercepat perambatan panas antar partikel penyusun kompositnya [2].…”