Post on 07-Jul-2018
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
1/37
KETIDAKMURNIAN DAN CACATKRISTAL DALAM BAHAN PADAT
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
2/37
Diperlukan berjuta-juta atom untukmembentuk satu kristal. Oleh karena itu,
tidak mengherankan bila terdapat cacatatau ketidakteraturan dalam tubuhkristal.
Cacat-cacat inilah yang ikut menentukansifat bahan secara keseluruhan.
ETIDAKMURNIAN
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
3/37
Benda yang asli selalu lebih digemarimisalnya: madu asli, gula murni danemas 2 karat.
!eskipun benda sempurna, murni atauasli itu lebih baik, ada kalanya karena
faktor harga, pengadaan atau sifat-sifattertentu, diperlukan adanyaketidakmurnian.
ETIDAKMURNIAN
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
4/37
"ebagai contoh, perak sterling, yangmengandung tembaga #.$% dan perak&2.$%.
Bahan ini memang unggul, dapat sajadimurnikan menjadi perak dengan kadar
&&% lebih. 'arganyaakan lebih mahal, sedang kualitas lebihrendah.
ETIDAKMURNIAN
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
5/37
!ekanisme pembentukanketidakmurnian dalam bahan padat
akibat terdapatnya atom yang tidaksejenis dalam bahan padat dengankonsentrasi tertentu
*etidakmurnian suatu bahan dilakukandengan tujuan untuk memperbaiki sifatmekanik atau sifat listrik.
ETIDAKMURNIAN
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
6/37
Contoh : "eng dipadukan dengan tembaga akan
menghasilkan logam kuningan yangmemiliki sifat mekanik yang lebih baikdari tembaga murni.
"ilikon murni dipadukan denganphosphor akan menghasilkan silicontipe n yang memiliki sifat listrik yang
lebih baik
ETIDAKMURNIAN
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
7/37
ETIDAKMURNIAN
!ekanisme paduan atom dalam bahan padatini terdiri dari :Paduan substitusi, paduan ini terjadi bila
atom lain menggantikan atom penyusunbahan dengan syarat ukuran atomnya samasupaya struktur kristalnya tidak berubah.Paduan Intersisi, paduan ini terjadi bilaukuran atom asing dengan atom penyusunbahan berbeda, ukuran atom asing lebih kecildari atom penyusun bahan sehingga akan
terjadi penyisipan atom asingkedalam kisi bahan.
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
8/37
Larutan Padat dalamLogam
+arutan padat mudahterbentuk bila pelarutdan atom yang larut
memiliki ukuran yangsama dan strukturelektron yang serupa.
ETIDAKMURNIAN
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
9/37
Larutan adatsubstitusi
+arutan padat substitusi acak
+arutan padat substitusi terta
ETIDAKMURNIAN
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
10/37
ETIDAKMURNIAN
"ebagai contoh dapat diambil logamdalam kuningan, tembaga dan seng yangmasing-masing
mempunyai jari-jari atom .2# nm dan./& nm.
0adi, bila seng ditambahkan padatembaga, maka dengan mudah sengdapat menggantikan kedudukan tembaga
dalam kisi kps, sampai maksimal
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
11/37
Larutan adatintersisi
ETIDAKMURNIAN
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
12/37
Contoh: karbon dalam besi. 1ada suhudiba)ah &2C, besi murni mempunyaistruktur kubik pemusatan ruang. Diatas
&2C, terdapat daerah temperaturtertentu dimana besi mempunyaistruktur kubik pemusatan sisi.
ETIDAKMURNIAN
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
13/37
ETIDAKMURNIAN
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
14/37
!at Titi" #Point de$e!ts%
Cacat kristal yang terjadi dalam suatu bahanpadat dapat mempengaruhi sifat sis tertentuseperti sifat mekanik atau sifat listrik.
0enis-jenis cacat kristal:
3 4acancy atoms3 5nterstitial atoms
3 "ubstitutional atoms
1oint defects
3 Dislocations +ine defects
3 6rain Boundaries 7rea defects
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
15/37
Cacat titik 84acancy9, cacat ini terjadi akibatpenumpukan yang salah ketika proseskristalisasi atau dapat juga terjadi akibat
energy termal yang tinggi sehinggamemungkinkan atom-atom meninggalkanposisinya yang menghasilkan kekosongan8acancy9
4acancy
distortionof planes
acant atomic sites in a structure.
!at Titi" #Point de$e!ts%
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
16/37
Cacat sisipan, cacat ini terjadi pada kristalyang memiliki factor tumpukan rendah, cacatsisipan dapat mengakibatkan distorsi atom
self-interstitialdistortionof planes
-;e
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
17/37
7ngka kesetimbanganVacancy , Nv untuk material
tertentu tergantung atas
kenaikan temperatur sesuaidengan persamaan:
dimana N = jumlah total sisi atomQv = energi yang diperlukan untuk membentuk
akansiT = emperature mutlak, *
k = konstanta Bolt>m?an
!at Titi" #Point de$e!ts%
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
18/37
Contoh Soal :
Hitunglah angka kesetimbangan vakansi per meter kubik
untuk tembaga pada suhu 1000 0C. Energi pembentukan
vakansi adalah 0,9 eV/atom berat atom dan
kerapatann!a "pada 1000 0C# masing$masing adalah %&,'
g/mol dan (,) g/*m&.
!at Titi" #Point de$e!ts%
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
19/37
0a)ab1ertama-tama tentukan harga N, jumlah sisi atomper meter kubik untuk tembaga dari beratatomnya Acu, kerapatannya , dan bilangan
7ogadro N7, sesuai dengan:
!at Titi" #Point de$e!ts%
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
20/37
0umlah akansi pada C 82#/9 adalah:
!at Titi" #Point de$e!ts%
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
21/37
0umlah akansi pada C 82#/9 adalah:
!at Titi" #Point de$e!ts%
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
22/37
Cacat renkel, cacat kristal akibat perpindahan iondari kisi ketempat sisipan
!at Titi" #Point de$e!ts%
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
23/37
Cacat renkel, cacat kristal akibat perpindahan iondari kisi ketempat sisipan
!at Titi" #Point de$e!ts%
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
24/37
!at garis #line de$e!t%
Cacat yang menimbulkan distorsi pada latticeyang berpusat pada suatu garis.
"ering pula disebut dengan dislokasi.
"ecara umum ada / jenis dislokasi, yakni :. dislokasi ulir,
2. dislokasi sisi@pinggir, dan/. dislokasi campuran.
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
25/37
!at garis #line de$e!t%
Dislo"asi ulirterbentuk karena gaya geser yang diberikanmenghasilkan distorsi. Daerah depan bagian ataskristal tergeser sebesar satu atom kekanan relatif
terhadap bagian ba)ah.
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
26/37
!at garis #line de$e!t%
Dislo"asi sisi&inggirterdapatnya bidang atom ekstra atau setengahbidang, dimana sisinya terputus di dalam kristal.
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
27/37
!at garis #line de$e!t%
0ika pada material dijumpai kedua jenis dislokasidiatas maka disebut material mempunyai dislokasicampuran
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
28/37
!at garis #line de$e!t%
6erak dislokasi mengikuti slip-deformasiplastis ketika ikatan interatomik patah danterbentuk kembali. "ebenarnya, slip selalu
terjadi melalui gerak dislokasi.
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
29/37
!at inter$a!ial #area de$e!t%
at padat pada umumnya terdiri daribeberapa *ristal-kristal kecil atau grain. 6raindapat berukuran dari ordo nanometer hinggamillimeter dan orientasi bidang atom diputar
terhadap grain tetangganya.
!aterial ini disebut polikristal. 6rain-graintunggal dipisahkan oleh batas grain ataugrain Boundaries, yaitu daerah yangberdensitas kecil dan t)in boundaries.
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
30/37
ain Boundries #batas butir%
0enis lain dari cacat interfacial adalah grainboundaries yaitu batas yang memisahkan duagrain kecil atau *ristal yang memiliki strukturkristal yang berbeda dalam bahan
polikristalin.
Didalam daerah batas, dimana terdapat jarakcukup lebar diantara atom, terdapat beberapaatom yang hilang dalam transisi dari orientasikristal dalam satu grain ke grain yangberdekatan.
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
31/37
ain Boundries #batas butir%
"chematicdiagram sho)ingsmall and
'igh angle grainboundaries andtheadjacent atompositions.
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
32/37
ain Boundries #batas butir%
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
33/37
in Boundries #batas butir%
()in boundaries atau batas kembarmerupakan jenis khusus dari grain boundariesdimana terdapat cermin kisi yang simetri.
7tom dalam satusisi batasditempatkan
sebagai cerminatom pada sisiyang lainnya.
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
34/37
in Boundries #batas butir%
Batas kembardihasilkan dariperpindahan atom
yang diproduksi olehgaya mekanik yangdikerjakan pada bahan8mechanic t)in9 dan
juga terbentuk selamaproses annealing panasyang mengikutideformasi 8annealingt)ins9.
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
35/37
ain Boundries #batas butir%
89 points to grain boundary precipitates, 829 to incoherent t)in
boundary precipitates and 8/9 to coherent t)in boundaryprecipitates.
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
36/37
ICR)SC)PIC TECHNI*UES
8/18/2019 Presentasi Minggu Ke 3
37/37
7scanning probemicrograph8generated using ascanning tunnelingmicroscope9 that sho)s a
89-type surface planeEfor silicon. (he arro)points to the location of asilicon atom that )asremoed using a tungstennanotip probe. (his sitefrom)hich an atom is missing isthe surface analogue of aacancy defectF that is, aacant lattice site )ithinthe bulk material.7 i l 2