Analisa Tegangan Sisa Paduan ZrNbMoGe Menggunakan teknik Difraksi Neutron

Authors

  • Parikin - Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir -BATAN
  • A.H. Ismoyo Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir -BATAN

DOI:

https://doi.org/10.29122/mipi.v7i1.3636

Abstract

Pengukuran tegangan sisa paduan ZrNbMoGe dengan variasi komposisi unsur Ge telah dilakukan di PTBIN-BATAN. Bahan paduan disintesa via proses peleburan dalam tungku arc-melting yang di flaping hingga 4 kali. Bahan baku yang berupa Zr sponge, serpihano Mo, kawat Nb dan cuplikan Ge dilelehkan pada temperatur lebih dari 1850 C dengan atmosfir gas argon. Tiga buah spesimen berhasil dibuat; satu buah ingot zirkonium murni (ZG0) dan dua buah ingot paduan ZrNbMoGe dengan kandungan unsur Ge 1%wt (ZG1) dan 3%wt (ZG2). Spesimen ini kemudian diambil (running) pola difraksinya dengan instrumen difraktometer serbuk resolusi tinggi (HRPD) yang memiliki panjang gelombang 1,8195Ã… di Balai Spektrometri Neutron. Berdasarkan masukan parameter awal tertentu, difraktogram kemudian diolah dengan perangkat lunak Rietveld untuk mendapatkan parameter kisi dan parameter profil spesimen uji. Hasil analisis memperlihatkan bahwa paduan ZrNbMoGe memiliki empat buah fasa yakni: Zr berstruktur heksagonal (hcp), Zr3Ge berstruktur tetragonal (bct), ZrMo2 berstruktur kubik (bcc) dan ZrGe berstruktur ortorombik. Setiap fasa memperlihatkan pola regangan berbeda, tetapi kelakuan tegangan sisa pada setiap fasa berkecenderungan ke arah positif (Zr dan ZrGe) dan arah negatif (Zr3Ge dan ZrMo2). Tegangan sisa (ï³) hidrostatis dalam bahan paduan ZrNbMoGe dengan komposisi 1%wt. Ge dan 3%wt. Ge berturut-turut adalah 1401,14 GPa dan -771,77 GPa.

Kata Kunci : Paduan ZrNbMoGe, Tegangan sisa, Difraksi neutron.

Abstract

The residual stress measurements in ZrNbMoGe alloys with varied composition of Ge has been carried out in PTBIN-BATAN. The raw materials were melted at higher than 1850ï‚°C in arc-furnace by 4 times flapping and argonised to have ingots free of oxidation. Three specimens were made; pure zirconium ingot (ZG0) and ZrNbMoGe ingots with composition of Ge 1%wt (ZG1) and 3%wt (ZG2). To obtain diffraction profiles, the specimens were measured by using high resolution powder diffractometer (HRPD) with 1,8195Ã… wavelength in the Neutron Spectrometry Laboratory. The data parameters were calculated by Rietveld refinements methode and analyzed. The results show that ZrNbMoGe alloys comprise of hexagonal (Zr), tetragonal (Zr3Ge), cubic (ZrMo2) and ortorombic (ZrGe) structures. Each phase tends to have different lattice strains, but the residuals tend to positive (Zr and ZrGe) or negative (Zr3Ge and ZrMo2) stresses.The hydrostatic stresses in ZrNbMoGe with 1%wt and 3%wt Ge are 1401.14 GPa and -771.77 GPa respectively.

Keywords : ZrNbMoGe alloy, Residual stresses, Neutron diffraction.

References

Almen, J.O. and Black, P.H., Residual Stresses and Fatigue in Metals, Mc. Graw-Hill, New York, 1963.

Ati Wah Chang, Allgheny Technologies, Technical Data Sheet, Properties of Zircaloy-4, p.4, 2003.

Cagliotti,G. et.al., Choice of Collimation for a Crystal Spectrometer for Neutron Diffraction, Nuc. Instrum.,3, pp. 223-28, 1958.

Christensen, Measurement of Stress by X-ray, SAE Inform., Rept. TR-182, 1960.

Halmos,G.T., High Production Roll Forming, SME, Michigan,1983.

Hill,R.J. and Howard,C.J. Quantitative Phase Analysis of Neutron Powder Diffraction Data Using the Rietveld Method, J. Appl. Crystallogr., 20,467-74, 1987.

Izumi, F., A Rietveld-Refinement Program RIETAN-94 for Angle- Dispersive X-Ray and Neutron Powder Diffraction, NIRIM, Japan, (1994).

Klug,H.P. and Alexander,L.E., X-ray Diffraction Procedures, 2nd ed.,Willey, New York, pp.618-708, 1974.

Noyan,I.C. and Cohen,J.B., Residual Stress Measurement by Diffraction and Interpretation, Springer-Verlaag, New York, 1987.

Nye,J.F.,Physical Properties of Crystals, Oxford University Press, Oxford, UK, 1985.

Parikin, Penentuan Tegangan Sisa Plat Baja Tahan Karat 304 Rol Dingin Menggunakan Teknik Difraksi dan Analisis Rietveld, Link UI-QUT Australia, FT-UI Metalurgi, Depok, 2000.

Parikin, Fajar, A., Ismoyo,A.H. and Bandriyana,B., Neutron Diffraction Technique on The Structural Identification of ZrNbMoGe Alloy, Materials Science & Technology, 1st edition, PT. Trimoksa Mediatama Promosindo, PTBIN-BATAN & MRS-INA, ISBN 978-602-97444-3-9, pp.91-98, Jakarta, 2011.

Parikin, B. Bandriyana dan A.H. Ismoyo, Teknik Difraksi Neutron Dalam Analisis Kuantitatif Fasa Paduan ZrNbMoGe, unpublish paper.

Sugondho dan Futichah, Pengaruh Perlakuan Panas Pada Regangan dan Tegangan Sisa Paduan Zr-1%Sn-1%Nb- %Fe, Jurnal Teknologi Bahan Nuklir,Vol. 3 No. 2 Juni 2007, ISSN 1907–2635, 82/Akred-LIPI/P2MBI/5/2007, 49–109

Downloads

Published

2019-07-29