Efek Variasi Komposisi Bahan dan Temperatur pada Sifat Mekanis Logam Paduan Al-Fe

Abstract

Perkembangan pada bidang sains memerlukan kajian teori dan sering memerlukan dukungan komputasi dan simulasi untuk mencapai hasil yang optimal. Simulasi berbasis komputer telah mempengaruhi sains sekaligus menjadi tantangan untuk meningkatkan teknik rekayasa dibidang material. Banyak jenis simulasi komputer yang telah dikembangkan seperti PhET, Monte Carlo, Molecular Dynamics, dan sebagainya dengan menyesuaikan apa yang ingin di simulasikan. Simulasi dinamika molekul (Molecular Dynamics) dapat mensimulasikan model material untuk berbagai kondisi lingkungan seperti suhu dan tekanan serta menghitung nilai yield point untuk mengetahui karakteristik suatu logam. Hasil yang diperoleh dapat diterapkan pada berbagai bidang sehingga diperlukannya simulasi komputasi. Penelitian dilakukan menggunakan simulasi dinamika molekul untuk mengetahui sifat mekanis logam paduan Al-Fe berdasarkan modulus elastisitas. Nilai yang diperoleh dalam simulasi yaitu nilai modulus elastisitas ditentukan berdasarkan kekakuan bahan (stiffness) dan nilai Ultimate Tensile Strength (UTS) yang berkaitan dengan kekuatan bahan (strength). Kekakuan bahan merupakan sifat mekanis suatu bahan untuk kembali ke bentuk aslinya, sedangkan kekuatan bahan merupakan sifat mekanis suatu bahan untuk menahan gaya yang diberikan hingga mengalami kerusakan. Penelitian ini dilakukan untuk meninjau sifat mekanis logam Al-Fe dengan menggunakan software LAMMPS. LAMMPS dijalankan dengan menyusun input script dengan urutan prosedur yaitu inisiasi, equilibrasi, dan produksi. Urutan tersebut dapat dikontrol untuk menyesuaikan variasi yang dijalankan. Simulasi ini dijalankan dengan 3 variasi yang berbeda yaitu variasi jumlah atom, variasi komposisi bahan, dan variasi temperatur. Variasi jumlah atom dijalankan dengan mengatur ukuran box dan struktur kristal yang digunakan. Ukuran box yang digunakan sebanyak 6 macam variasi yaitu 10×10×10 hingga 35×35×35 dengan interval ukuran box 5×5×5 dan struktur kristal yang digunakan yaitu BCC. Ukuran box dan struktur kristal diatur dalam input script pada prosedur inisiasi. Variasi komposisi dijalankan dengan mengatur persentase penyusun. 9 macam variasi komposisi yang dijalankan dari persentase 55% hingga 95% pada logam Fe dengan interval 5%. Hasil variasi komposisi dengan nilai UTS dan modulus elastisitas terbaik digunakan dalam variasi temperatur. Variasi temperatur dijalankan pada temperatur 300K hingga 750K dengan interval 50K sehingga didapat 10 macam variasi untuk mengetahui pengaruh perubahan suhu terhadap sifat mekanis logam.