Ilmu material atau teknik material atau ilmu bahan

- Sebuah interdisiplin ilmu teknik yang mempelajari sifat bahan dan aplikasinya terhadap berbagai bidang ilmu dan teknik.

- Ilmu ini mempelajari hubungan antara sifat dan struktur bahan

- Ilmu ini juga mempelajari teknik proses atau fabrikasi (pengecoran, pengerolan, pengelasan, dll), teknik analisa, kalorimetri, mikroskopi optik, elektron, dll), serta analisis biaya atau keuntungan dalam produksi material untuk industri.

• Bahan :Benda-benda dengan sifatnya yang khas dimanfaatkan dalam bangunan, mesin, peralatan atau produk untuk kebutuhan manusia

• Siklus Bahan :adalah suatu sistem yang mengaitkan sumber daya alam dengan kebutuhan manusia

Bijih logam

Penambangan bahan galian

Bumi

Barang rusak

Barang jadi

Barang setengah jadi

Pemaduan/ pencampuran

Pembuangan

Daur ulang

Pemakaian

Pembentukan

Pengecoran

Peleburan

Pemurnian

Eksplorasi

Siklus Bahan Logam

• Ilmu dan Teknologi Bahan

Meliputi pengembangan dan penerapan pengetahuan mengenai hubungan antara komposisi, struktur dan pemrosesan bahan dengan sifat-sifat dan pemakaiannya.

Ilmu bahan dasar struktur-sifat-performans Kebutuhan masyarakat

Pemrosesan

• Contoh aplikasi

Pembuatan sepeda motor memerlukan pengetahuan dari ahli teknik dalam memilih ragam bahan sesuai dengan spesifikasinya. Jenis material yang digunakan kompleks misalnya bahan besi, baja, keramik, plastik, karet untuk part-part kendaraan bermotor.

Karakteristik bahan

Bahan

Sifat intrinsik

Sifat fisika : Titik leleh, Titik didih, Konduktivitas listrik, konduktivitas termal, berat jenis, fasa

Sifat kimia : struktur atom, geometri atom, ketahanan korosi

Sifat Mekanik : Tegangan, regangan, kekuatan tarik, keuletan, kekerasan

Lingkungan (sifat ekstrinsik) :

Netral, oksidatif / korosif, kelembaban

reaktor

Pelelehan dan Pengecoran

Udara korosif

Serpihan baja

Balok baja

Perubahan FisikaPerubahan kimia

• Reversible• Susunan kimia tetap• Perubahan fasa• Perubahan bentuk

• irreversible• Susunan kimia berubah• diikuti oleh perubahan fisika (bentuk/ fasa/warna)

Analisis Perubahan Fisika dan kimia pada bahan

Pelat baja

karat

Peru

baha

n m

ekan

ik

Sifat Mekanik

Adalah Kemampuan suatu bahan untuk menahan beban yang dikenakan kepadanya, baik pembebanan statis (pembebanan yang arahnya tetap setiap saat) maupun pembebanan dinamis (pembebanan yang berubah setiap saat).

Contoh perubahan mekanik pada logam :- bila suatu logam ditarik akan terjadi deformasi berupa pertambahan panjang

dan pengurangan penampang sampai patah. Deformasi ini bisa elastis atau plastis

- bila suatu logam mengalami perlakuan panas/dingin maka ketahanan terhadap goresan/tekanan akan berbeda dari kondisi awalnya

Klasifikasi Bahan

• Berdasarkan susunan

Bahan

Zat tunggal(murni)

Campuran

Unsur

senyawa

Logammetaloid

non logam

Larutan (padat/cair)Koloid

Suspensi

organikanorganik

Berdasarkan fungsi (bahan teknik)

Logam/paduan logam :gabungan atom-atom logam melalui ikatan logam, konduktor listrik &panas, tidak transparan, kuat, dapat dibentuk

Keramik : logam-oksida/nitrida/karbida melalui ikatan ionik atau kovalen, keras & rapuh, isolator listrik & panas, tahan suhu tinggi & lingkungan korosif

Polimer : senyawa organik dengan struktur molekul sangat besar, densitas rendah, sangat lentur

Komposit : gabungan dari 2 jenis bahan kombinasi sifat terbaikcontoh : gelas (kuat)+polimer (lentur) fiberglass

Semikonduktor : perilaku listrik antara konduktor & isolator, tergantung konsentrasi pengotor (skala <<<), elektronik

Teknik Pemisahan Kimia Bahan dasar

• Destilasi

Memisahkan campuran dua atau lebih zat cair berdasarkan perbedaan titik didih. Zat cair dengan titik didih lebih rendah akan menguap dan terpisah lebih dulu.contoh : destilasi minyak bumi

• FiltrasiMemisahkan zat padat yang tersuspensi.

Destilasi sederhana

• Ekstraksimemisahkan suatu zat dari campuran berdasarkan perbedaan kelarutan dan koefisien distribusi.

contoh : Ekstraksi emas pada bahan tambang. Emas dapat dipisahkan dari bahan tambang dengan memindahkan emas ke pelarut lain

sehingga terpisah dari pengotor-pengotornya.

Ekstraksi Padat-cair

Pelarut 1

Pelarut 2

Ekstraksi Cair-cair

zat terlarut

Contoh sederhana dari ekstraksi padat cair

adalah melarutkan teh dalam air.

• Elektrolisis

Metode ini digunakan untuk memurnikan logam dari pengotor logam lain berdasarkan perbedaan potensial reduksinya.

contoh : pemurnian tembaga (Cu) dari bijihnya. Bijih Cu ditempatkan di anoda, Bahan katoda adalah Cu murni. Cu pada bijih akan teroksidasi kemudian tereduksi kembali pada katoda dengan melapisi Cu murni.

i

Katoda

V

e-e-e-e-

e-e-H+

H+H+ H+

e-e-e-e-e-e-

e-e-

Elektrolit

Anoda Konduktor

Cu2+

Cu

Cu2+

Cu2+

Bijih Cu

Cu2+

Cu2+

Cu

Cu

Cu

Reaksi :

Anoda Cu Cu2+ + 2e

Katode Cu2+ + 2e Cu

Rectifier