(BPR) DAN WAKTU MILLING TERHADAP PERUBAHAN FASA DAN ...

PENGARUH BALL TO POWDER WEIGHT RATIO (BPR) DAN WAKTU MILLING
TERHADAP PERUBAHAN FASA DAN MORFOLOGI PADUAN Cu-30%Zn DENGAN
MECHANICAL ALLOYING
Indra Rukmana Army (3) Dr. Widyastuti, S.Si, M.Si (1) , Wahyu B. Widayatno, S.Si, M.Si (2)
1. Dosen Teknik Material dan Metalurgi, FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya
2. Dosen Peneliti Lembaga Ilmu Penelitian Indonesia (LIPI)-Fisika Serpong
3. Mahasiswa Teknik Material dan Metalurgi, FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember,
Surabaya
Abstrak
Dalam dunia industri militer, banyak digunakan bahan baku logam misalnya dalam
pembuatan tank, senapan, peluru dan lain sebagainya. Salah satu logam yang di gunakan yakni
kuningan dalam aplikasinya pembuatan kelongsong peluru dimana logam ini memiliki senyawa
Cu-30%Zn. Pada penelitian ini telah di buat paduan Cu-30%Zn dengan menggunakan metode
metalurgi serbuk yaitu mechanical alloying (MA) sebagai salah satu alternatif dalam pembuatan
bahan (kuningan) kelongsong peluru. Variasi yang di gunakan yaitu ball to powder weight ratio
(BPR) 5:1, 20:1, dan 100:1 dengan waktu milling 1, 5, dan 10 jam. Serbuk hasil MA dilakukan
pengujian XRD untuk mengamati perubahan fasa yang terjadi, selain itu dilakukan pengujian
optik dan SEM-EDX untuk mengamati perubahan morfologi dan komposisi atom pada serbuk
setelah MA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi BPR dan waktu milling ini mengalami
perubahan fasa yakni ε, γ, β,α, dan ZnO. Variasi optimum dari BPR dan waktu milling yaitu pada
BPR 100:1 dengan waktu milling 5 jam sebanding dengan BPR 20:1 dengan waktu milling 10
jam yang ditandai dengan terbentuknya fasa a yang sempurna.
Kata Kunci: Mechanical alloying, ball to weight powder ratio (BPR), waktu milling.
Abstract
In military industry, metals are widely used to produce tanks, rifles, bullets and so forth.
One of them is brass which is used in the manufacture process for producing shell of bullet which
contains Cu-30%Zn. In this research Cu-30%Zn alloy have been made by powder metallurgy
process, that is mechanical alloying (MA) as an alternative in the manufacture of brass for shell
bullet. Ball to powder weight ratio (BPR) is varied between 5:1, 20:1, and 100:1 with milling
time of 1, 5, and 10 hours. The resulted powders is then examined by XRD to observe the phase
transformation in the powder. SEM-EDX is conducted to observe the changes in morphology and
atomic composition on the powder after MA process. This research showed that the variation of
BPR and milling time is experiencing a phase change those are ε, γ, β, α, and ZnO. Optimum
variation of BPR and milling time is 100:1 with milling time of 5 hours, which is comparable
with variation of 20:1 with milling time of 10 hours which is characterized by the formation of
perfect a phase.
Keyword: Mechanical alloying, ball to weight powder ratio (BPR), milling time.

1. PENDAHULUAN
Penggunaan logam paduan Cu-Zn
sudah tidak asing lagi dalam dunia industri,
salah satunya yaitu dalam industri
pertahanan. Paduan Cu-Zn memiliki sifat
mekanik maupun morfologi yang berbeda,
tergantung dari persentase masing-masing
paduannya. Paduan Cu-30% Zn yang
merupakan salah satu jenisnya dikenal
sebagai kuningan dimana salah satu
pemanfaatannya dalam industri pertahanan
adalah dalam proses pembuatan kelongsong
peluru. Pembuatan logam paduan ini yaitu
dengan proses metalurgi cair/casting
maupun dengan proses deep drawing.
Kegagalan di bagian dinding kelongsong
terutama diakibatkan oleh tegangan (stress)
contohnya seperti korosi tegangan dan patah.
Kegagalan di bagian ini lebih kompleks.
Untuk mengurangi kegagalan di butuhkan
upaya yang lebih lanjut. (Feng dan Clark,
1993). Oleh karena itu, dalam penilitian ini
digunakan metode Powder Metallurgy
dengan berbahan dasar serbuk Cu dan Zn
yang dipadukan secara mekanik (mechanical
alloying).
Mechanical alloying (MA) adalah
proses solid-state serbuk dengan teknik
menyertakan pengulangan penggabungan,
penghancuran, dan penggabungan kembali
(rewelding) untuk butiran serbuk pada high
energy ball mill. Mechanical alloying dapat
digunakan untuk sintesis larutan padatan,
nano partikel, paduan amorf, intermetalik,
dan komposisi kimia. Proses MA sebagian
besar dipengaruhi oleh termodinamik dan
sifat kinetik pada sistem serbuk, intensitas
milling dan temperatur (Suryanarayana,
2003)
Gambar 1.1 Mekanisme Terjadinya
Tumbukan (Suryanarayana, 2003)
Perbandingan berat antara bola
dengan serbuk (BPR) merupakan variable
yang penting dalam proses milling.
Perbandingan ini dapat memberikan efek
yang cukup besar terhadap serbuk yang
sedang di milling. Nilai BPR yang tinggi
akan menyebabkan berat bola akan lebih
berat sehingga energi yang di transfer ke
serbuk juga besar dan hanya memerlukan
waktu yang lebih cepat.
Pada BPR yang tinggi akan
menyebabkan meningkatnya jumlah berat
bola, yang artinya bagian yang kosong pada
grinding ball akan berkurang dan jumlah
tumbukan akan meningkat. Sehingga energi
akan lebih banyak yang tersalur ke serbuk
dalam waktu yang singkat. Dapat di
simpulkan bahwa semakin besar nilai
BPRnya maka jumlah serbuk yang di milling
menjadi lebih sedikit, dan jika nilai BPRnya
rendah dapat menampung serbuk yang lebih
banyak tetapi konsekuensinya akan
memerlukan waktu yang lebih lama.
(Suryanarayana, 2003).
Penelitian Suryanarayana (1992)
yakni Ti-Al di milling dengan menggunakan
SPEX MILL memerlukan waktu 7 jam
dengan BPR 10:1, dan memerlukan waktu 2
jam jika menggunakan perbandingan BPR
50:1, dan hanya 1 jam jika menggunakan
perbandingan 100:1. Penelitian oleh Sa
Lisboa (2002) yakni milling Al50Si30Fe15Ni15
menghasilkan produk yang hampir sama
yaitu waktu penggilingan 40 jam dengan
BPR 15:1 dan waktu penggilingan 95 jam

dengan BPR 10:1. Pada penelitian Gonzalez
(2001), campuran Fe-Al tidak terjadi
alloying jika perbandingan BPRnya 1:1
dengan menggunakan ball mill baja maupun
WC. Ketika perbandingan BPR di naikkan
menjadi 8:1 maka akan terjadi alloying
selama 3 jam(menggunakan bola baja) dan 5
jam jika menggunakan ballmill WC
(wolfram carbon).
Dalam penelitian El-Eskandarany
(1990) yakni mengenai pengaruh BPR
terhadap reaksi pembentukan amorf pada
serbuk paduan Al50Ta50 menggunakan lowenergy
ball mill. Dalam penelitiannya
menggunakan variasi berat serbuk yakni
90gr, 30gr, 20gr, 10gr, dan 3gr dengan
menggunakan BPR yakni 12:1, 36:1, 54:1,
108:1, dan 324:1 seperti yang di tunjukkan
Gambar 1.2
Gambar 1.2 Hasil X-Ray Diffraction
(XRD) pada Al50Ta50
Menggunakan Ball Mill 1440
ks (400 h) Sebagai Fungsi
BPR (El-Eskandarany, 1990)
Gambar 1.2 menunjukkan hasil
XRD pemaduan mekanik serbuk Al50Ta50
menggunakan ball mill 1440 ks (400 h)
sebagai fungsi rasio BPR. Dari Gambar
tersebut kita dapat melihat bahwa fasa
tunggal amorf paduan mulai terbentuk jika
menggunakan BPR 36:1 dan 108:1. Jika
menngunakan BPR 12:1, puncak dari
elemen Al dan Ta tetap muncul. Ini
mengindikasikan bahwa reaksi pembentukan
amorf belum selesai. Namun jika
menggunakan BPR 324:1, hasilnya dapat
kita lihat yakni fasa amorf berdampingan
dengan fasa AlTa, AlTa2, dan AlTaFe.
Berdasarkan hasil di atas, dapat
disimpulkan bahwa laju pembentukan amorf
tergantung dari besar energi kinetik ball mill
dan juga bergantung pada seberapa besar
peluang untuk bereaksi dan interdifusi
serbuk yang dipadukan. Seiring dengan
peningkatan BPR maka akan mempercepat
reaksi pembentukan amorf, dimana
dijelaskan dengan semakin meningkatnya
energi kinetik ball mill per unit massa
serbuk. Dalam penelitian ini juga
diperlihatkan bahwa fraksi volume fasa
amorf meningkat sejak awal pemaduan, 86 –
173 ks (48 h) seiring dengan peningkatan
BPR. Itu menunjukkan bahwa peningkatan
BPR mengarah pada pembentukan fasa
kristalin dan ini mungkin berkaitan dengan
muatan energi ball mill yang berubah
menjadi panas. Namun jika BPR diturunkan
menjadi 12:1, reaksi pembentukan amorf
tidak selesai. Ini menunjukkan bahwa energi
kinetik ball mill tidak mencukupi untuk
menyelesaikan transisi dari kristalin ke fasa
amorf. Salah satu kerugian menggunakan
BPR yang tinggi adalah kontamina besi yang
dihasilkan tinggi selama proses pemaduan
seperti yang diperlihatkan Gambar 1.3.

Gambar 1.3 Kontimina Besi Yang
Terbentuk Selama Proses
Pemaduan Mekanik Al50Ta50
(El-Eskandarany 1990)
Perlu di catat bahwa partikel serbuk
akan mencapai minimum kehalusan
ekstrimjika menggunakan BPR yang tinggi.
Hal ini diperkuat oleh penilitian Eigen, N
(2003) tentang sintesa WC dengan
mechanical alloying dengan variasi BPR di
dapatkan hasil yang hampir sama yakni
ukuran kristal menurun (semakin kecil)
seiring dengan bertambahnya waktu milling
dan tingkat laju penurunannya sangat cepat
jika menggunakan nilai BPR yang besar. Hal
ini dapat dilihat pada Gambar 1.4.
Gambar 1.4 a. Variasi Ukuran Kristal
Dengan Perbandingan Antara Waktu Milling
Dan BPR b. Variasi Ukuran Kristal
Berdasarkan Media Penggiling Yang
Digunakan (Suryanarayana, 2003)
Bentuk media penggiling tidak
memiliki efek terhadap penurunan ukuran
kristal. Hal ini dapat dilihat pada Gambar
2.7b, bentuk batang atau bola tidak memiliki
pengaruh yang signifikan terhadap ukuran
kristal yang terbentuk. Morfologi serbuk
juga berpengaruh terhadap BPR rasio. Pada
penelitian Niu (1991) mengenai pengaruh
BPR pada kekerasan serbuk didapatkan
bahwa penggunaan BPR 3:1 didapatkan
morfologi serbuk serpihan, penggunan BPR
10:1 atau lebih besar didapatkan morfologi
serbuk sama-sumbu dan jika di gunakan
BPR yang menengah maka didapatkan
morfologi serbuk serpihan dan sama-sumbu.
2. METODOLOGI
Bahan yang digunakan dalam penelitian
ini adalah serbuk Cu dan sebuk Zn. Adapun
spesfikasi dari serbuk Cu dan serbuk Zn
yang digunakan ditunjukkan pada Gambar
3.2a dan 3.2b. Serbuk tembaga (Cu) merk
Merck dengan kemurnian 99,7 % dengan
ukuran serbuk < 63µm (230 mesh ASTM),
dan serbuk Zinc < 45µm. Selain itu, bahan
yang digunakan dalam penelitian ini adalah
gas inert dan resin.
Untuk penentuan jumlah serbuk (gram)
setiap variasi digunakan fraksi berat.
Pertama-tama dilakukan penimbangan berat
berat bola kemudian untuk menentukan berat
total serbuk dibandingkan sesuai dengan
BPR yang dgunakan. Setelah berat total
serbuk didapatkan barulah ditentukan berat
Cu dan Zn yang digunakan dalam satu kali
proses menggunakan fraksi berat yakni Cu
70% dan Zn 30%. Didapatkan untuk BPR
5:1 serbuk Cu yang digunakan sebanyak
17,10 gram dan Zn sebanyak 7,55 gram.
Untuk BPR 20:1 serbuk Cu sebanyak 5,9
gram dan Zn sebanyak 2,62 gram.
Sedangkan untuk BPR 100:1 Cu sebanyak
1,57 gram dan Zn sebanyak 0,688 gram.

START
Preparasi Alat Dan Bahan
Sterilisasi Ball Mill
dan Milling
Container (chamber)
Milling Dummy
State Inert Gas
Atmosphere
Milling HEM E3D
Penimbangan Ball
Mill dan Serbuk
Cu-30wt.%Zn
BPR 5:1, 20:1, dan
100:1
Waktu milling 1 jam, 5 jam, dan 10 jam
Pengujian Fasa
X-Ray
Diffraction
(XRD)
Pengujian
Morfologi
Serbuk
Scanning
Electron
Microscope
(SEM)
Analisa Data dan Pembahasan
Kesimpulan
END
Gambar 2.1 Diagram Alir Penelitian
Pengujian XRD, Optik dan SEM
dengan menggunakan serbuk hasil MA
dengan massa ± 2 gr. Pada pengujian XRD
berupa serbuk tanpa menggunakan alas
parafin, lain halnya dengan pengujian SEM
yang menggunakan coating dengan
menggunakan emas.
Pengujian XRD
Pengujian XRD atau X-Ray
Diffraction ini bertujuan untuk
mengidentifikasi fasa yang terdapat dalam
sampel. Sehingga dapat diketahui apakah
terbentuk fasa baru atau tidak. Selain
mengidentifikasi fasa yang terbentuk, XRD
juga bertujuan untuk menentuan komposisi,
menentukan struktur kristal dan lain-lain.
Pengujian SEM
Pengujian SEM (Scanning Elektron
Microskop (SEM) dilakukan untuk
mengetahui morfologi dari sampel, sehingga
dapat diamati mekanisme perubahan partikel
serbuk hasil milling. Mengamati permukaan
pada M=10-100000 X, resolusi kedalaman
3-100 nm.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Analisa Perubahan Fasa
Menggunakan Uji XRD
Analisa fasa dari hasil pengujian X-
Ray Diffraction (XRD) bertujuan untuk
mengidetifikasi perubahan fasa yang terjadi
selama proses pemaduan serbuk. Sampel uji
telah mendapatkan perlakuan yang sama
yaitu mechanical alloying dengan kecepatan
milling 1400 Hz dilakukan pada temperatur
ruang. Hanya saja perbedaannya terletak
pada variasi BPR dan waktu milling yang
digunakan pada setiap sampel uji.
Identifikasi fasa menggunakan software
ICDD dan X-Powder untuk fasa yang
teridentifikasi dan untuk fasa yang tidak
teridentifikasi dilakukan secara manual
dengan menggunakan data PDF Cards. Data
PDF Cards yang digunakan dalam

pengidentifikasian fasa ditunjukkan oleh
Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Data PDF Cards Uji XRD Pada
Sistem Cu-Zn
Fasa Kode PDF
CuZn5 (e)
Cu5Zn8(g)
CuZn (β)
Cu0.64Zn0.36 (α)
351152
251228
021231
501333
Identifikasi fasa pada sampel serbuk
Cu-30%Zn hasil mechanical alloying
menunjukkan adanya perubahan fasa.
Perubahan fasa ini diakibatkan oleh variasi
BPR dan waktu milling yang di gunakan.
Perubahan fasa akibat perbedaan BPR dan
waktu milling dapat dilihat pada Gambar
3.1, 3.2 dan 3.3.
Fasa a mulai terbentuk
Gambar 3.1 Hasil Uji XRD Pada Sampel
BPR 5:1 Dengan Waktu Milling (a) 1 jam
(b) 5 jam (c) 10 jam
Gambar 3.1 menunjukkan hasil uji
XRD pada sampel yang menggunakan BPR
5:1 dengan waktu milling 1, 5, dan 10 jam.
Pada Gambar 3.1a terlihat bahwa belum
terjadi alloying pada waktu milling 1 jam.
Hal ini ditandai hampir sebagian besar fasa
yang terbentuk masih berupa reaktan yakni
Cu dan Zn dan hanya sebagian kecil yang
berubah menjadi fasa g dan fasa e. Seiring
bertambahnya waktu milling, reaktan yang
berupa Cu dan Zn tadi mulai habis
membentuk fasa baru yakni fasa b pada
waktu milling 5 jam. Hal ini bisa kita liat
dari tingginya puncak dari fasa b pada
Gambar 3.1b. Pada waktu milling 10 jam
(Gambar 3.1c), terlihat tumbuh puncak baru
yang teridentifikasi sebagai awal
pembentukan fasa baru yakni fasa
a sekaligus menandakan bahwa atom Zn
mulai masuk secara substitusi ke dalam
kristal Cu. Namun fasa yang terbentuk
adalah dominan fasa b pada tahap ini. Hal
ini dapat dilihat dari tingginya puncak fasa
b. Reaktan yang berupa Cu sudah hampir
habis pada tahap ini yang berarti bahwa Cu
dan Zn berubah menjadi fasa baru yakni fasa
a dan b.
Fasa a
Fasa a
Gambar 3.2 Hasil Uji XRD Pada Sampel
BPR 20:1 Dengan Waktu Milling (a) 1 jam
(b) 5 jam (c) 10 jam
Gambar 3.2 menunjukkan hasil uji XRD
pada sampel yang menggunakan BPR 20:1
dengan waktu milling 1, 5, dan 10 jam. Pada
waktu milling 1 jam (Gambar 3.2a), fasa
yang terbentuk adalah g dan reaktan yang
berupa Cu. Hal ini juga menandakan bahwa
belum terjadi pemaduan yang sempurna.
Memasuki waktu milling 5 jam, fasa a sudah
dalam proses pembentukan. Dapat kita lihat
jelas puncak fasa a yang berdempetan
dengan puncak fasa b hampir sama tinggi.
Kemungkinan fasa a mulai tumbuh di antara
rentang waktu 1 sampai 5 jam. Pada waktu
milling 10 jam (Gambar 3.2c), Fasa a sudah

terbentuk sempurna. Namun terbentuk ZnO
yang merupakan salah satu oksida seng
dalam intensitas yang kecil. Diperkirakan
hal ini terjadi akibat Zn yang berikatan
dengan oksigen yang terjebak dalam milling
chamber.
Fasa a
Fasa a
Fasa a
Gambar 3.3 Hasil Uji XRD Pada Sampel
BPR 100:1 Dengan Waktu Milling (a) 1 jam
(b) 5 jam (c) 10 jam
Gambar 3.3 menunjukkan hasil uji
XRD pada sampel yang menggunakan BPR
100:1 dengan waktu milling 1, 5, dan 10
jam. Fasa a sudah mulai terbentuk sejak
awal yakni pada waktu milling 1 jam seperti
yang ditunjukkan Gambar 3.3a. Namun
masih belum berubah menjadi fasa a secara
keseluruhan. Hal ini di tandai karena masih
adanya fasa b yang terbentuk dan memiliki
intensitas yang cukup besar. Fasa a baru
terbentuk secara sempurna pada waktu
milling 5 jam dan 10 jam seperti yang kita
lihat pada Gambar 3.3b dan 3.3c dan juga
terbentuk ZnO dengan intensitas yang kecil
sama dengan pada Gambar 3.2c.
Pengaruh BPR terhadap perubahan
fasa sangat erat kaitannya dengan waktu
milling. Hal ini dapat kita lihat pada Gambar
3.1c, 3.2b, dan 3.3a. Pada BPR 5:1 fasa
a baru mulai terbentuk pada waktu milling
10 jam (Gambar 3.1c). Untuk BPR 20:1 fasa
a terbentuk pada waktu milling 5 jam
(Gambar 3.2b). Sedangkan pada BPR 100:1
fasa a sudah mulai terbentuk sejak awal
yakni pada waktu milling 1 jam (Gambar
3.3a). Dengan kata lain semakin besar BPR
yang kita gunakan maka waktu milling untuk
pembentukan fasa a juga semakin singkat.
Perubahan fasa akibat pengaruh BPR
dan waktu milling lebih jelasnya dapat kita
lihat pada Tabel 3.2 berikut ini.
Tabel 3.2 Identifikasi Fasa Pada MA Paduan
Cu-30%Zn
BPR /
waktu
1 jam 5 jam 10 jam
5:1 g+e+Cu+Zn b+e+Cu a+b+Cu
20:1 g+Cu α+β α+ZnO
100:1 α+β α+ZnO α+ZnO
Pada Tabel 3.2 jika dilihat secara
keseluruhan proses, hal ini sesuai dengan
penelitian (S.K. Pabi, B.S. Murty, 1996)
dimana proses pembentukan fasa a seiring
dengan bertambahnya waktu milling untuk
Cu70Zn30 adalah e + g → β → a + ZnO. Dan
sebagai tambahan bahwa semakin besar
BPR yang digunakan maka pembentukan
fasa a juga semakin cepat.
3.2 Analisa Morfologi Serbuk
Menggunakan Uji SEM-EDX
Analisa serbuk hasil mechanical
alloying menggunakan SEM bertujuan untuk
mengetahui ukuran butir dan penampakan
melintang serbuk hasil MA. Uji SEM-EDX
juga bertujuan untuk melihat distribusi
partikel dan terbentuk atau tidaknya paduan
pada serbuk hasil MA. Hasil dari EDX yang
memperlihatkan komposisi %atom dan
%massa yang terdapat pada serbuk nantinya
dibandingkan dengan hasil uji XRD apakah
sudah match atau tidak hasil yang
didapatkan.

a
a
b
a
c
a
Gambar 3.4 Hasil Uji SEM Sampel
Perbesaran 1500X BPR 5:1 Dengan Waktu
Milling (a) 1 jam (b) 5 jam (c) 10 jam
Pada gambar 3.4 diperlihatkan
gambar hasil pengujian SEM dengan BPR
5:1waktu milling 1, 5, dan 10 jam. Pada
Gambar 3.4a terlihat butir masih rapuh dan
belum terjadi pemaduan . Hal ini didasarkan
pada hasil XRD yang menunjukkan pada
tahap ini produk sebagian besar masih
berupa reaktan Cu dan Zn. Pada Gambar
3.4b butir terlihat mulai terbentuk karena
pada tahap ini merupakan tahap
terbentuknya fasa b dimana fasa ini
merupakan fasa akhir sebelum terbentuknya
fasa a. Pada tahap ini Zn sudah tidak
nampak lagi namun Cu masih tersisa
sebagian kecil. Sedangkan pada Gambar
3.4c, pada tahap ini fasa a sudah mulai
terbentuk. Pada tahap ini, Zn sudah memiliki
ukuran yang lebih kecil dari Cu akibat
tumbukan bola milling sehingga atom Zn
mulai berdifusi masuk ke dalam kristal Cu.
Bentuk butir pada tahap ini juga kelihatan
lebih padat dibandingkan dengan gambar
3.4a dan 3.4b.
Gambar 3.5 Hasil EDX Serbuk MA Waktu
Milling 10 Jam BPR (a) 5:1 (b) 20:1 (c)
100:1
Gambar 3.5 merupakan hasil EDX
dari serbuk MA pada waktu 10 jam dengan
BPR 5:1, 20:1 dan 100:1. Dapat dlihat
%atom dan %massa yang terdapat pada
setiap butir yang diuji dimana pada proses
a
b
c

tersebut menggunakan waktu yang sama
hanya berbeda dari BPR yang digunakan.
Pada Gambar 3.5a, %atom yang
didapatkan adalah %atomCu=18,08 dan
%atomZn =10,48. Pada Gambar 3.5b,
didapatkan %atomCu=14,08 dan
%atomZn=6,76. Sedangkan pada gambar
3.5c , %atomCu=7,45 dan %atomZn=3,26.
Pada ketiga fenomena tersebut
terlihat bahwa %atom baik Cu maupun Zn
berkurang seiring dengan besarnya BPR
yang digunakan. Hal ini diakibatkan oleh
tumbukan bola milling yang mereduksi
ukuran partikel-partikel atom Cu dan Zn
tersebut. Semakin besar BPR yang
digunakan maka ukuran partikel-partikel
atom Cu dan Zn yang tereduksi akan
semakin kecil sehingga distribusi atom
setiap satu butir serbuk juga menjadi
semakin kecil menyebabkan %atom untuk
setiap butir serbuk juga menjadi lebih kecil
dari sebelumnya.
Proses milling untuk sistem Cu-Zn
ini merupakan perpaduan dari bahan ulet dan
getas, tahap awal proses milling serbuk
logam yang ulet (Cu) akan membentuk flat /
pipih akibat tumbukan antar bola.
Sedangkan untuk serbuk logam yang getas
(Zn) akan menjadi pertikel yang lebih kecil
dari sebelumnya, dan partikel -pertikel kecil
tersebut akan terjebak di antara dua laminae
serbuk yang ulet (Cu), dan tiap layer akan
berubah arah sehingga menjadi berkelok
kelok (Suryanarayana, 2003).
Jumlah %massa hasil EDX untuk
setiap butir digunakan untuk mencocokkan
dengan hasil perhitungan secara manual
setiap melakukan satu kali proses MA.
Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat pada
Tabel 3.3.
Tabel 3.3 Perbandingan Komposisi %massa
EDX Dan Hasil Perhitungan
Data EDX Hasil
N Pad
Perhitungan
o uan Cu Zn Cu Zn
wt.% wt.% wt.% wt.%
1 Cu-
30%
Zn
Butir
1
42.04 25.08 62.63 37.37
Butir
2
2 Cu-
30%
Zn
42.63 23.34 63.28 36.72
Butir
1
38.48 19.01 66.93 33.07
Butir
2
3 Cu-
30%
Zn
39.73 19.93 66.59 33.41
Butir
1
26.03 11.72 68.95 31.05
Butir
2
26.51 13.66 65.99 34.01
Berdasarkan Tabel 3.3 diatas, dapat
kita lihat bahwa komposisi serbuk yang
didapat dari EDX dan data hasil perhitungan
memiliki perbandingan yang mendekati
prosentase perbandingan berat serbuk yang
digunakan pada paduan Cu-Zn penelitian ini
yaitu Cu-30%Zn.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Dari penelitian mengenai mechanical
alloying pada Cu-30%Zn mengenai
pengaruh ball to powder weight ratio (BPR)
terhadap perubahan fasa dan morfologinya,
diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Proses terbentuknya fasa a pada
BPR 5:1 baru mulai pada waktu

milling 10 jam. Untuk BPR 20:1 baru
mulai terbentuk pada waktu milling 5
jam. Sedangkan pada BPR 100:1
sudah mulai terbentuk pada waktu
milling 1 jam.
2. Semakin besar BPR yang digunakan
mengakibatkan ukuran partikelpartikel
atom Cu dan Zn tereduksi
semakin kecil sehingga distribusi
atom setiap satu butir serbuk juga
menjadi semakin kecil menyebabkan
%atom untuk setiap butir serbuk juga
menjadi lebih kecil dari sebelumnya.
3. Semakin besar ball to powder weight
ratio (BPR) yang digunakan maka
semakin mempercepat pembentukan
fasa a.
4.2 Saran
Dari penelitian ini terdapat beberapa
saran yang perlu diperhatikan jika akan
dilakukan penelitian selanjutnya, antara lain
1. Kondisi milling chamber sebelum
proses MA benar-benar bebas dari
oksigen untuk meminimalisir
terbentuknya oksida.
2. Analisa identifikasi fasa dengan
membandingkan bentuk partikel dan
struktur kristal dengan analisis TEM.
3. Perlu studi lanjutan mengenai sifat
mekanik dari paduan yang terbentuk
untuk mengetahui kelayakan produk
yang didapatkan.
Daftar Pustaka
Eigen, N . (2003). “Sinthesis of WC and WC
– Co Cermets by mechanical alloying
and subsegment hot isostatic
pressing”. GKSS Research Centre,
GessThacht, Germany, Private
communication.
El-Eskandarany, M. Sherif., Aoki,K. And
Suzuki,K. (1990) .J. Less-Commont.,
167:113.
El-Eskandarany, M. Sherif. (2001).
“Mechanical Alloying For Fabrication
Of Advanced Engineering Materials”.
USA: Noyes publication/ Wlliam
Andrew Publishing.
Martelli, S. dan Mazzone,G. (1988).”Solid
State Reaction in The Cu-Zn System
Induced by Plastic Deformation at
Room Temperature: Journal of The
Less-Common Metals.145 (1988) 261-
270”. Italy:Divisione Scienza dei
Materiali,ENEA,CRE
Casaccia,C.P.2400,00100 Rome.
Niu, X.P. (1991). Ph.D Thesis, Katholieke
Universiteit Leuven, Belgium.
Pabi, S.K. dan Murty, B.S.
(1996).”Mechanism of Mechanical
Alloying in Ni-Al and Cu-Zn Systems:
Materials Science & Engineering”.
India: Departement of Metallurgical
and Material Engineering, Indian
Institute of Technology, Kharagpur
721302
Rahmatillah Isra. (2010). “Pengaruh
Perubahan Fraksi Volum Zn Dan
Waktu Milling Pada Mechanical
Alloying Terhadap Proses Pemaduan
Cu-Zn Alloy”. Surabaya:Jurusan
Teknik Material Dan Metalurgi,
Fakultas Teknologi Industri, Institut
Teknologi Sepuluh Nopember.
Sa Lisboa, R.D., Perdagao, M.N.R.V.,
Kiminami, C.S., Botta F, W.J. (2002).
Mater.Sci. For. 386 – 388 : 59 – 64.
Suryanarayana, C. Chen,G.H, Froes.F.H
(1992). Scripta Metall.Mater.26: 1727
– 1732 .
Suryanarayana,C. (2003). “Mechanical
Alloying and Milling” Newyork:
Colorado School of Mines Golden,
Colorado.