kinetika penataan atom dalam logam-paduan …

8
Proceedings Seminar Reaktor Nllklir dalam Penelitian Sa-ins dan Tekrwlogi Menllju Ern Tinggnl Landas Bandung, 8 -10 Oktober 1991 PPTN - BATAN KINETIKA PENATAAN ATOM DALAM LOGAM-PADUAN NiO,765FeO,235DIAMATIDENGAN CARA PENGUKURAN RESISTIVITAS LISTRIK. Zuharli AMILIUS Pusat Penelitian Teknik Nuklir - Badan Tenaga Atom Nasional ABSTRAK KINETIKA PENATAAN ATOM DALAM LOGAM-PADUANNio.765Feo,235DIAMATI DENGAN CARA PENGUKURAN RESISTIVITAS LISTRIK. Diagram-fase logam-paduan yang dekat pada komposisi Ni3Fe, yang dikenal dengan nama permalloy dan Bupermalloy, telah diketahui. Logam-paduan ini menunjukkan adanya peralihan dari tertata ke tak tertata di sekitar suhu 770 K dan adanya zona histeresis dengan penataan atom yang tidak sempurna di dalamnya, Tataan-jangkau- panjang maupun tataan-jangkau-pendek tercermin dalam sifat-sifat fisika bahan, di antaranya pada resistivitas bahan. Dalam makalah ini dilaporkan evolusi resistivitas dengan pengukuran secara isoterm pada berbagai suhu di sekitar suhu peralihan tertata ke tak tertata. Pengukuran resistivitas (pada prakteknya hambatan listrik) dilakukan pada suhu kamar dengan alat yang direkayasa sendiri dari bagian-bagian yang sederhana. Untuk bahan Nio,765Feo,235kenaikan tataan-jarak-pendek tercermin dalam penurunan resistivitas. Jika suhu peralihan didekati dari arah suhu tinggi, waktu-waktu relaksasi pada berbagai suhu anil menunjukkan kenaikan, dengan perkataan lain kinetika penataan lokal diperlambat. Dari pengukuran pada suhu kamar tampak histeresis di dalam transformasi tertata ke tak tertata: tataan- jangkau-panjang muncul di sekitar suhu 753 K dan lenyap pada suhu 780 K, yaitu daerah histeresis sebesar 27° . ABSTRACT ATOMICORDERINGKINETICS IN Nio.765FeO.235 ALLOYOBSERVED BY MEANS OF ELECTRICAL RESISTIVITY MEASUREMENT. The phase-diagram of alloys close to the composition ofNio.765FeO.235, known as permalloy and supermalloy, has been known. These alloys show order-disorder transformation around 773 K and hysteresis zone within which ordering is not perfect. The state oflong-range order as well as short-range order in a material would be reflected in its physical properties, such as the electrical resistivity. The evolution of resistivity by means of isothermal measurements at several annealing temperatures is reported in this article. Resistivity measurements were carried out at room temperature using own designed apparatus out of simple components. In the case of Nio.765FeO,235 the increase of short- range order is reflected in the decrease of resistivity. Approaching the transition temperature from above, it was found that the closer the annealing temperature to the transition. temperature, the higher the ordering relaxation time, i.e. ordering kinetics were slowed down. Room temperature measurements showed a hysteresis in the order-disorder transtion: long-range order first appeared at 753 K and disapperead at 780 K,i.e. a hysteresis zone width of 27°. PENDAHULUAN. Logam-paduan berkomposisi di sekitar Ni3Fe secara teknik dinamai permalloy dan ::upermalloy. Paduan ini banyak dipakai dalam transformator listrik, relai peka, amplifikator magnetik,tra!18ducer, kepala magnetik pemba- ea dan sebagainya. Diagram fasenya telah dike- tahui dan parameter tataan-jarak-pendeknya pada keadaan seimbang sebagai fungsi suhu telah diketahuijuga. Dalam penelitian ini dikaji peristiwa penataan atom-atom untuk sampai pada keadaan seimbang ini. Di dalam makalah ini dilaporkan kinetika penataan jangkau-pen- dek logam- paduan NiO,765FeO.235 di dekat suhu peralihan penataan, yang diamati dengan per- antaraan resistivitas listrik. Dalam bab ini per- tama-tama akan disajikan beberapa data dan penelitian Ni3Fe yang telah dilakukan sampai sekarang. Thoritentang transformasi tertata ke tak tertata, kinetika penataan dan hubungan antara resistivitas listrik dan tataan-jangkau- pendek akan disinggung sedikit. Dalam bab- bab selanjutnya berturut-turut diuraikan pe- nyediaan cuplikan,. peralatan yang dipakai, tatakerja dan percobaan. Logam-logam paduan nikel-besi mempunyai sifat fisika yang istime- wa, yang sangat berbeda dengan sifat- sifat 362

Upload: others

Post on 28-Oct-2021

49 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: KINETIKA PENATAAN ATOM DALAM LOGAM-PADUAN …

Proceedings Seminar Reaktor Nllklir dalam Penelitian Sa-insdan Tekrwlogi Menllju Ern Tinggnl Landas

Bandung, 8 -10 Oktober 1991PPTN - BATAN

KINETIKA PENATAAN ATOM DALAM LOGAM-PADUAN

NiO,765FeO,235DIAMATI DENGAN CARA PENGUKURANRESISTIVITAS LISTRIK.

Zuharli AMILIUSPusat Penelitian Teknik Nuklir - Badan Tenaga Atom Nasional

ABSTRAKKINETIKA PENATAAN ATOM DALAM LOGAM-PADUANNio.765Feo,235DIAMATI

DENGAN CARA PENGUKURAN RESISTIVITAS LISTRIK. Diagram-fase logam-paduanyang dekat pada komposisi Ni3Fe, yang dikenal dengan nama permalloy dan Bupermalloy,telah diketahui. Logam-paduan ini menunjukkan adanya peralihan dari tertata ke tak tertatadi sekitar suhu 770 K dan adanya zona histeresis dengan penataan atom yang tidak sempurnadi dalamnya, Tataan-jangkau- panjang maupun tataan-jangkau-pendek tercermin dalamsifat-sifat fisika bahan, di antaranya pada resistivitas bahan. Dalam makalah ini dilaporkanevolusi resistivitas dengan pengukuran secara isoterm pada berbagai suhu di sekitar suhuperalihan tertata ke tak tertata. Pengukuran resistivitas (pada prakteknya hambatan listrik)dilakukan pada suhu kamar dengan alat yang direkayasa sendiri dari bagian-bagian yangsederhana. Untuk bahan Nio,765Feo,235kenaikan tataan-jarak-pendek tercermin dalampenurunan resistivitas. Jika suhu peralihan didekati dari arah suhu tinggi, waktu-wakturelaksasi pada berbagai suhu anil menunjukkan kenaikan, dengan perkataan lain kinetikapenataan lokal diperlambat. Dari pengukuran pada suhu kamar tampak histeresis di dalamtransformasi tertata ke tak tertata: tataan- jangkau-panjang muncul di sekitar suhu 753 Kdan lenyap pada suhu 780 K, yaitu daerah histeresis sebesar 27° .

ABSTRACTATOMICORDERING KINETICS IN Nio.765FeO.235ALLOYOBSERVED BYMEANS OF

ELECTRICAL RESISTIVITY MEASUREMENT. The phase-diagram of alloys close to thecomposition of Nio.765FeO.235,known as permalloy and supermalloy, has been known. Thesealloys show order-disorder transformation around 773 K and hysteresis zone within whichordering is not perfect. The state oflong-range order as well as short-range order in a materialwould be reflected in its physical properties, such as the electrical resistivity. The evolutionof resistivity by means of isothermal measurements at several annealing temperatures isreported in this article. Resistivity measurements were carried out at room temperature usingown designed apparatus out of simple components. In the case of Nio.765FeO,235the increaseof short- range order is reflected in the decrease of resistivity. Approaching the transitiontemperature from above, it was found that the closer the annealing temperature to thetransition. temperature, the higher the ordering relaxation time, i.e. ordering kinetics wereslowed down. Room temperature measurements showed a hysteresis in the order-disordertranstion: long-range order first appeared at 753 K and disapperead at 780 K,i.e. a hysteresiszone width of 27°.

PENDAHULUAN.

Logam-paduan berkomposisi di sekitarNi3Fe secara teknik dinamai permalloy dan::upermalloy. Paduan ini banyak dipakai dalamtransformator listrik, relai peka, amplifikatormagnetik,tra!18ducer, kepala magnetik pemba­ea dan sebagainya. Diagram fasenya telah dike­tahui dan parameter tataan-jarak-pendeknyapada keadaan seimbang sebagai fungsi suhutelah diketahuijuga. Dalam penelitian ini dikajiperistiwa penataan atom-atom untuk sampaipada keadaan seimbang ini. Di dalam makalahini dilaporkan kinetika penataan jangkau-pen­dek logam- paduan NiO,765FeO.235di dekat suhu

peralihan penataan, yang diamati dengan per­antaraan resistivitas listrik. Dalam bab ini per­tama-tama akan disajikan beberapa data danpenelitian Ni3Fe yang telah dilakukan sampaisekarang. Thoritentang transformasi tertata ketak tertata, kinetika penataan dan hubunganantara resistivitas listrik dan tataan-jangkau­pendek akan disinggung sedikit. Dalam bab­bab selanjutnya berturut-turut diuraikan pe­nyediaan cuplikan,. peralatan yang dipakai,tatakerja dan percobaan. Logam-logam paduannikel-besi mempunyai sifat fisika yang istime­wa, yang sangat berbeda dengan sifat- sifat

362

Page 2: KINETIKA PENATAAN ATOM DALAM LOGAM-PADUAN …

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Tekrwlogi MenuJu Era Tinggal Landas

kedua logam pemadunya. Karakteristiknyayang penting adalah permeabilitas magnetikyang tinggi. Beberapa gejala menarik telah di­amati orang tentang sifat-sifat fisikalogam-paduan ini, yaitu variasi tiba-tiba bagikebanyakan sifat fisikanya segera setelah me­lintasi suhu peralihan tertata ke tak tertata.Semua anomali ini disebabkan oleh gejalastruktural tertata ke tak tertata. Struktur ku­bik-berpusat-di-sisi pada besi tetap dipertahan­kan pada paduan yang kaya akan nikel ini.Transformasi feromagnetik- paramagnetikhanya terjadi setelah melewati titik Curie. Dibawah suhu peralihan tertata ke tak tertata,paduan ini berubah menjadi berstruktur tipeCu~u (LI2). Atom nikel berada di pusat sisi­sisi kubus sedangkan atom besi di sudut­sudutnya.

Diagram fase logam paduan ini telahditentukan oleh beberapa peneliti [1,2,3,4,5,6].Suhu peralihan tertata ke tak tertata berada disekitar 773 K [7,8,9],tetapi Behot dkk.[10] men­dapat nilai 793 K. Wakelin dan Yates [7] danBehot dkk. [10] mengamati adanya histeresispada diagram fase logam paduan ini. Calvayrac[9] juga telah menentukan daerah histeresisyang lebarnya kira-kiral0o ;yang memisahkandaerah tertata dari daerah tak tertata. Zona initerdiri atas dua bagian. Jika kita berjalan darisuhu rendah ke suhu tinggi, terdapat zona fasetunggal yang tertata di antara suhu T1dan T2'serta zona dwi fase tertata dan tak tertata di

antara T2 dan T3'Perubahan keadaan tertata jangkau pan­

jang dan tertata jangkau-pendek oleh perla­kuan panas akan tercermin pada perubahansifat logam-paduan, diantaranya hambatan je­nis listriknya. Hambatanjenis listrik pada ber­bagai logam-paduan menunjukkan anomali pa­da suhu peralihan menurut suhu dan perlaku­an. Tercatatjuga perbedaan kelakuan menurutperlakuan panas yang diterapkan. Bergantungpada bahannya, resistivitas listrik itu dapat me­nurun atau meningkatjika ketertataan mening­kat. Penelitian resistivitas listrik sebagai fungsisuhu-perlakuan merupakan salah satu cara un­tuk mempelajari transformasi dari tertata ketak tertata dan kinetika penataan.

Sepertijuga penataan atom-atom, sifat- si­fat fisika suatu logam-paduan pada suatu suhutertentu setelah waktu yang tak terhingga la­manya akan mencapai harga kesimbangan. De­ngan mengamati ketergantungan resistivitaspada waktu selama anil isoterm, dapat ditarikkesimpulan tentang laju penataan dan masapencapaian penataan lengkap. Untuk sifat

Ban-dung, 8 -10 Oktober 1991PPTN - BATAN

fisika yang berbeda, waktu relaksasinya dapat.sangat berbeda. Hal ini disebabkan olehtahap-tahap penataan yang berbeda.

Menurut hukum Matthiesen resistivitaf,suatu bahan adalah jumlah resistivitas yangdisebabkan oleh fonon dan oleh cacat struktur.Keadaan ketertataan memberikan sumbangan ..nya pada resistivitas-sisa, yaitu resistivitas se..lain yang disebabkan oleh fonon.

Jika dalam pengkajian kinetika penataandipakai metode resistivitas untuk mengikuti ki..netika penataan, harus dimasukkan suatu fako·tor yang menghubungkan variasi resistivitafldengan variasi derajat ketertataan a Warren·Cowley [11], yaitu p= K a. Jadi variasi resis·tivitas sebanding dengan variasi derajat keter­tataan dan berlakujuga

( P - Poo )/( Po - Poo ) = ( 1 + i-1 t ) 1/( 1 - y )

untuk y = 1 (1)

dengan i = ( y - 1 ) K 1- y ( Po - Poo ) y - 1 't -1(2)

( P - Poo )/( Po - Poo ) = exp ( - t/'t) untuk y = 1(3)

dan p, Poo dan Po berturut-turut adalah resis­tivitas pada saat t, resistivitas pada keadaansetimbang dan resistivitas awal (pada saat t ::0).

Beberapa peneliti telah mempelajari pe­ngaruh ketertataan terhadap resistivitas-sisa.Gibson [12] membuktikan kelinieran hubung­an antara resistivitas dan derajat tataan-jang­kau-pendek pada larutan monovalen. Hubung­an ini mungkin linier meningkat atau menurunbergantung pada posisi relatif permukaanFermi terhadap batas zona Brillouin.

Rossiter dan Wells [13] telah menghitungresistivitas sisa suatu logam-paduan biner yangdisebabkan oleh difusi elektron konduksi danmenyatakannya dalam waktu relaksasi.Dengan memakai potensial hamburan tertabir(screened) ia tiba pada kelinieran hubungan an­tara resistivitas P dengan derajat tataan­jangkau- pendek Warren-Cowley a [11]. Meski­pun kelinieran hubungan antara derajat tataan­jangkau-pendek dengan resistivitas masihdiperdebatkan, sesuai dengan kesimpulallPfeiler dkk. [14],kelinieran tersebut di sini dite­rima sebagai aproksimasi yang baik, terutamauntuk logam-logam paduan yang berkelakuallsesuai dengan interpretasi statistik jangkau­pendek.

363

Page 3: KINETIKA PENATAAN ATOM DALAM LOGAM-PADUAN …

Proceedings Seminal' Realttor Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas

TATAKERJADAN PERCOBAAN.

Cuplikan yang dipergunakan dibuat dal'iingot logam-paduan Nio 765FeO235' bahan yangsarna seperti yang diper'gunak:in oleh Lefebvredkk. [15,16] dalam penelitian dengan percobaanhamburan baur neutron. Suhu kritik penataanJ.ogam-paduan ini telah ditentukan dengandifraksi sinar-X, yaitu 771 ± 2 K. Cuplikan dibu­at dalam bentuk pita dari pelat tercanai dingin,Behingga berukuran panjang 3,8 cm, lebaI' 0,1em dan tebal 6 !-tm.Analisis spektrometrik me­nunjukkan adanya zat pengotor aluminium danmangan berkadar rendah sekali dan karbon ber­kadar 0,013%.

Percobaan dilakukan di Laboratoire de'rhermodynamique et Physico-chimie Metal­lurgique, ENSEEG, Grenoble. Alatyangdipakaiadalah alat yang direkayasa sendiri, denganI~ara merakit alat-alat yang sedel'hana. Evolusiresistivitas pada berbagai suhu tinggi yangtetap (isoterm), telah diamati untuk selang ma­;sa yang cukup. Resistivitas pada suhu kamaI'juga diamati tiap setelah di que~h. Untuk mak­,sud tersebut telah dirakit sebuah alat yang tel'­diri atas sistem hampa, tungku, pemegang cu­plikan dengan sistem pengukuran hambatanlistrik, sistem pendingin oleh udara tertekandan wadah air.

Sistem hampa, tungku dan pemegang cu­plikan diperlihatkan pada GambaI' 1.

!r:5

GambaI' 1. Skema alat anil, quenching danpengukur hambatan jenis pada suhu kamaI'.serta sistem vakum dan pemegang cuplikan.

Sistem hampa terdiri atas pompa mekanik danpompa difusi Alcatel, dilengkapi dengan ta­bung silika pada ujung sistem. Tekanan dari1,5 x 10-6 sampai 3 x 10-7 dapat dicapai.

'l\mgku yang dipakai adalah tungku hori­sontal yang dapat diatur otomatik Adamel-

Bandung, 8 - 10 Oktober 1991PPTN - BATAN

Lhomargy yanb dapat mencapai suhu maksi­mum 1250 DC. Suhu di dalam tungku tidakbegitu mantap, dan terdapat gradien suhu sebe­sar l°/cm di pusat tungku.

Untuk que~hing telah dibuat suatu sistempendingin oleh udara tel'tekan melalui tabungsilika tersebut, untuk mempercepat pendingin­an cuplikan. Pengukuran resistivitas pada suhukamaI' (sekitar 298 K) setelah que~h dila­kukan dengan cara mencelupkan tabung ke da­lam air dingin, setelah dihembuskan udaratertekan. Resistivitas pada suhu 298 K diper­oleh dengan interpolasi hasil pengukuran itu.Cuplikan yang diamati berbentuk pita. Untukmengurangi efek gradien suhu di dalam tungku,yang dapat menyebabkan gaya termo-listrik,pita itu digulung menjadi spiral. Efek hambatankontak dikurangi dengan memakai kawat nikeldilas-titik pada cuplikan sebagai kawat poten­sial. Sebagai penghantar arus dipakai kawattembaga. Cuplikan dipegang oleh tabung­tabung halus dari alumin, yang sekaligus meru­pakan penyalur bagi kawat-kawat arus, poten­sial dan termokopel. Termokopel yang dipakaiadalah nikel khl'om-paduan khrom.

Pengukuran hambatan dilakukan dengancara empat titik. Tegangan diukur dengan volt­meter digital dengan memakai arus kontinyusebesar 100 mA. Dengan mengul'angi teganganyang diukur pada saat arus mengalir oleh te­gangan yang timbul tanpa arus, dan denganmengukur tegangan untuk dua al'us yang berla­wanan, dapat dieliminasi efek gaya termolistrikdan efek hambatan kontak. Efek parasit inibesarnya sekitar 0,2% pada suhu tinggi dansekitar 0,1% pada suhu l'endah.

Dalam makalah ini dilaporkan pengukul'­an l'esistivitas pada suhu-suhu tel'tentu selamaanil. Sebelum memulai pengukuran, cuplikandipanaskan di dalam hampa pada suhu-suhuyang meningkat untuk menghapuskan gas yangkemungkinan terperangkap di dalam cuplikan,kemudian dianil pada suhu 1123 K selama 5 jamuntuk merekristalisasikannya.

Setelah tiap anil dilakukan quench. Lajuawal quench sekitar 150 °C/menit menurutpengukuran yang dilakukan dengan termoko­pel, dengan mengamati penurunan suhu 2000•Mungkin laju ini sebenarnya lebih besar lagi,jika diingat bahwa cuplikan sangat tipis danbahwa pendinginan lebih besar untuk cuplikandari pada untuk termokopel pengukur, yang ti­dak menyentuh cuplikan.

Setelah meletakkan cuplikan di dalamtungku, dibutuhkan waktu bagi suhu untuk

364

Page 4: KINETIKA PENATAAN ATOM DALAM LOGAM-PADUAN …

Proceedings Seminar Reakwr Nuklir dalam Penelitian Sainsclan Tekrwlagi Menuju Era Tinggal Landas

Randung, 8 -10 Okwber 19£>'1PPTN - RATAV

GambaI' 2. Skema prosedur anil, quenchin.gdan pengukuran hambatanjenis.

enr--;,

: 1'91 7~3 1-:.,-'"t.. __"\.. _

mencapai keadaan seimbang (biasanya sekitar10 menit). Selama periode ini sukar melakukanpengukuran yang sangat dapat dipercaya, ka­rena alasan di atas (perubahan suhu termokopelmungkin lebih lambat dari pada perubahan su­hu cuplikan). Akhirnya, kestabilan tungku ada­lah sekitar 2°Cdan perlu dilakukan koreksi ataspengukuran, untuk memperhitungkan peru­bahan resistivitas yang cukup cepat terhadapsuhu. Taksiran koefisien suhu ini cukup rumitkarena harus dipisahkan pengaruh suhu padaresistivitas dari pengaruh keadaan tertata(yang berubah menurut suhu). Koefisien suhuini ditaksir dengan memakai nilai hambatanjenis pada akhir anil pada suhu T1 dan nilairesistivitas di awal anil berikutnya pada suhuTl'HASIL-HASIL.

Telah dilakukan satu deret pengukuran pa­da suhu ani I(isoterm) dengan suhu anil mening­kat dan dua deret dengan suhu anil menurun.Deret pengukuran anil ini dipaparkan pada Ta­bell dan secara skematik pada Gambar 2.

Tabell. Suhu anil dan waktu anil

UIY'~

0, )500

• "",,\a Jr.cnt.&'.• ,""\•• l.rl~or~ . ..-." ~\I

.1 •..

suhu anil (K)masa anil

meningkat

menurun(menit)

869

60821

120798

120780

240770

450757

720760

240747

5400755

2784774

1758783

740873

419793

358783

480777

476

Evolusi hambatan selama anil diikuti da­lam selang-selang waktu tertentu. Beberapahasil diperlihatkan pada GambaI' 3a sampai 3e.Pada gambaI' tersebut dicantumkan datamentah hambatan, nilai hambatan terkoreksidan f1uktuasi suhu cuplikan. Kecenderunganumum tiap evolusi hambatan terkoreksi sesuaibenar dengan apa yang diharapkan, kecuali pa­da awal kinetika.

Gambar 3a. Evolusi hambatan selama anil1758 menit pada suhu 774 Ksetelah quenchingdari 755 K.

Gambar 3b. Evolusi hambatan selama anil 740menit pada suhu 783 K setelah quenching dari774K.

Dalam hal Ni3Fe, resistivitas bahanmenurun dengan meningkatnya tataan-jang­kau-pendek, berlainan dengan hasil penelitianHeidsiek dkk. [17] pada Ni 11,4%Cr dan Lucke

365

Page 5: KINETIKA PENATAAN ATOM DALAM LOGAM-PADUAN …

-1

Proceedings Seminar Reakto" Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Tekrwlogi Menlljll Era Tinggal Landas

.~••• ,; ~<

.....-t::I•••••••••

••••..J.­. ,

"

ot>OO"''' 00 II) lfo1~",..JVJ'Jooo 0 ]B13.tf' wMt\I (m~n.1t}1B71_~...__..A-_._..L---'--~_~_ ...t. ••-.J(I I;'\') ~tJ'I )!c

Bandung, 8 - 10 Oktober 1991PPTN - BATAN

Dari hasil· ~1asilpengukuran yang dianta­ranya diperlihatkan GambaI' 3 tampak bahwakeseimbangan hanya tercapai dalam beberapaanil saja: anil pada suhu 774 K, 777 K, 780 K,783 K, 793 K, 798 K, 821 K dan 873 K. Untukmenentukan waktu relaksasi resistivitas, nilai­nilai log I R - Roo I diplot pada GambaI' 4a sampai4e,

_6 floe (R - .It''\ "" "

........

~ c.:..t4. roan.' e.h•. ~.a1.'"~on c!'ck ~" ~.~,,~

,Fr.':J.~ (' " t:o<~~ 0 • f'lo b" (. Q .~" I' ,. "j 1*:1;',,{i " \ <{'if.:;

"~':~1 ' ~I.", "' ..••,11, 1" "'~f,-~~-~~-~--~~-

GambaI' 3c. Evolusi hambatan selama anil 419menit pada 873 K setelah quenchinJ; dari 783K.

Gambar 3d, Evolusi hambatan selama anil480menit pada 7833K setelah quenching dari 793K.

:.:•.r;::,

.' .... ' .•.

.

:.

'f_ 1:, '

•••~\u (lIIo,11t)~--'--~-~--

GambaI' 4a. Evolusi log I Roo - R I selama anilpada 774 K setelah quenching dari 755 K.

"LO'TR::"> J.- .

_t ••••••••••• '., ,_'I wak1.\1 (Q.~t)

_~ __ L~ _4 __ ~_._ ••__ • __••..·_ •.•• _

'20 24)

GambaI' 4b. Evolusi log I Roo - R I selama anilpada 783 K setelah quenching dari 774 K.r-·--··-·..--····--• I~U •••• I)

·00 •.'."'''l':..')

..._~_,_~ _40 __ '~ __ ~::~~~_

• no •••• }Jf"

GambaI' 4c. Evolusi log I Roo - R I selama anilpada 873 K setelah quenching dari 783 K.

.,

GambaI' 3e. Evolusi hambatan selama anil476menit pada 777 K setelah quenching dari 783K.

dkk. [18]pada Au 15%Ag, Penyimpangan yangterjadi di awal kinetika disebabkan karena res­pon termokopel terhadap kenaikan/ penurunan:3Uhuagak kurang cepat dibandingkan denganI'espon cuplikan pada waktu perubahan tiba­tiba pada suhu, seperti yang telah disebutkan diatas.

GambaI' 4d. Evolusi log I R - Roo I selama anilpada 783 K setelah quenching dari 793 K.

Dari plot ini telah ditaksir waktu relaksasipenataan-jangkau- pendek, yang hasilnya di­daftarkan pada Tabel 2,

Pada tabel ini ditunjukkan juga sifat tata­an yang mungkin (jangkau-pendek atau jang-

366

Page 6: KINETIKA PENATAAN ATOM DALAM LOGAM-PADUAN …

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Peneliticm Sainsdan Teknologi Menuju Era TinggaJ Landas

,_ "••. ' :~~ (It _ ~)

Gambar 4e. Evolusi log I R - Roo I selama anilpada 777 K setelah quenching dari 783 K.

Tabel 2. Waktu relaksasi pada suhu ani!.

Bandung, 8 ..10 Oktober 1991- PPTN - BATAN

Hasil-hasil pengukuran pada suhu kamarsesudah quench dari suhu anil diperlihatkanpada Gambar 6 (lihat halaman berikut).

Nilai-nilai hambatan pada suhu 298 K di·interpolasi dari pengukuran sebelumnya diplotsebagai fungsi suhu anil pada Gambar 7.

..'

TJP : tataan-jangkau-panjangTJp : tataan-jangkau-pendek* : keseimbangan tak tercapai.

kau-panjang), sesuai dengan diagram fase yangditentukan oleh Calvayrac [9](Gambar 5).

Suhu anil (K)MacamWaktu relak-

tataansasi (menit)

821

TJp 10798

TJp 10780

TJp 90770

*

757

*

760

*

747

*

755

*

774TJPtTJp 750

783TJPtTJp 678

873TJp 21

793TJp 15

783TJp 37,5

777TJp 187,5

Gambar 5. Diagram fase logam paduan dekatkomposisi Ni3Fe dengan 4 daerah; T tertata, Hhisteresis, D dwifase, TT tak tertata.

793

77

J>i

suhu (x) TT

25 27

.If

...•on

0,'.

..­• -..10

n, '11

Gambar 7. Hambatan, dibawa ke suhu kamar,sebagai fungsi suhu ani!.

Meskipun jumlah anil yang dilaksanakantidak terlalu banyak, tampak sangat jela:::,adanya zona histeresis di sekitar 760 K. Untukmenetapkan posisi suhu ini dan untuk memi ..sahkan histeresis sebenarnya dari histeresi:::lyang berkaitan dengan kelambatan transforma··si ini, diperlukan pengukuran yang jauh lebihbesar di daerah ini, demikianjuga pengukuran ..pengukuran setelah anil yang sangat lama. Halini penting dijelaskan, karena kita harm;mengetahui apakah keadaan tertata itu jang ..kau-pendek. Misalnya untuk anil pada 757 Kjelas menurut pengukuran pada suhu, bahwalsesudah 12 jam keadaan keseimbangan tidaktercapai, dan mungkin suhu ini berada di bawahsuhu peralihan tertata ke tak tertata.

KESIMPULAN.

Perubahan tataan-jangkau-pendek danjangkau-panjang dalam logam-paduanNio765FeO235telah diikuti dengan cara peng·am~tan perubahan resistivitasnya dengan alatyang sederhana yang direkayasa sendiri. Peng­amatan dilakukan pada keadaan hampa se­kunder dan pada suhu kamar di sekitar 293 K.

Hasil-hasil terpenting menunjukkanbahwa:. kenaikan tataan-jangkau-pendek tercermin

dalam penurunan resistivitas,- waktu relaksasi 1: meningkat jika suhu per­

alihan tertata ke tak tertata didekati dari

367

Page 7: KINETIKA PENATAAN ATOM DALAM LOGAM-PADUAN …

.., .....•

Proceedings Seminar Reakto,. Nukli,. dalam PenelitiuJL Sainsdun Tekrwlogi MenuJu Era Tinggal Landas

0-* ~---- .------------ - .. ~:.c~T--·-----...------ - -------i. I

.' i! ,.,,"

..~' ....-.~<>j '-:.:::,;...;,;/ .'~ .". .•• j ~p.'tIt In

',01:1 1Q)._ , ~.p •••• ~ J

1,%)~. 0-," : I~..o ••• ~'.

; O."'~ .1 I

I :. I; Ii C,o1o tI I

~-~- __ ~ ,.-J I ,.;

13andung, 8 - 10 Oktobe,. 1991PPTN - BATAN

Gambar 6. Deretan pengukuran hambatan pada suhu-suhu di sekitar 298 K sebagai fungsi suhuanil (yang meningkat dan menurun).

arah suhu tinggi, yang berarti: kinetika pe­nataan-Iokal diperlambat jika suhu peralih­an penataan didekati,

- pengukuran pada suhu kamar menunjukkanadanya histeresis dalam transformasi terta-

DAFTAR PUSTAKA

ta ke tak tertata: awal pemunculan tataan­jangkau-panjang pada 753 K dan akhir le­nyapnya pada 783 K.

1. Osmond, F., Castaud,G., Rev. Metallurgie 1(1904) 69.

2. Hansen, M., Constitution of Binary Alloys, Mc Graw-Hill Book Co., London (1958) 677.3. Heumann, T., Karsten, G., Arch. Eisenhuttenw. 34 (1963) 781.

4. Ananthanarayan, N.L, Peavler, R.J., Adv. X-Ray Ana1.10 (1967) 240.

5. Josso, E., J. Phys. Suppi. 2-3, 32 (1971) Cl-380.6. Chamberod, A., Tesis Ph. D Universitas Grenoble (1968).

7. Wakelin, R., Yates, E.L., Proc. Soc. B66 (1953) 221.

8. Josso, E., C.R. Acad. Sci. Paris 230 (1950) 1467.

9. Calvayrac, Y., Tesis Ph. D Universitas Paris (1972).

10. Behot, F., Fayard, M., Calvayrac, Y, Mem. Scient. Rev. Mat. LXIII 3 (1966) 249.11. Cowley, J.M., J. Appi. Phys. 21 (1950) 24.

12. Gibson, J.B., J. Phys. Chern. Solids 1 (1959) 27.

13. Rossiter, P.L., Wells, P., J.Phys. C: Solid State Phys. 4 (1971) 35414. Pfeiler, W., Meisterle, P., Zehetbauer, M., Acta metal I. 32 (1989) 1053.

15. Lefebvre, S., Bley, F., Fayard, M., Roth, M., Acta Met. 29 (1981).

16. Lefebvre, S., Bley, F., Cenedese, P., Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 21 (1984) 369.

17. Heidsiek, H., Scheffel, R., Lucke, K., J. de Phys. ColI. 7, Supp1.12, 38 (1977) C7.18. Lucke, K., Haas, H., Schulze, H., J. Phys. Chern. Solids, 37 (1976) 979.

368

Page 8: KINETIKA PENATAAN ATOM DALAM LOGAM-PADUAN …