Aluminium dan Paduannya PDF

5-12 5.2.2. Aluminium dan Paduannya Aluminium ditemukan oleh Sir Humphrey Davy dalam tahun 1809 sebagai suatu unsur, dan pertama kali direduksi sebagai logam oleh H. C. Oersted, tahun 1825. Secara industri tahun 1886, Paul Heroult di Perancis dan C. M. Hall di Amerika Serikat secara terpisah...

5-12 5.2.2. Aluminium dan Paduannya Aluminium ditemukan oleh Sir Humphrey Davy dalam tahun 1809 sebagai suatu unsur, dan pertama kali direduksi sebagai logam oleh H. C. Oersted, tahun 1825. Secara industri tahun 1886, Paul Heroult di Perancis dan C. M. Hall di Amerika Serikat secara terpisah telah memperoleh logam aluminium dari alumina dengan cara elektrolisa dari garamnya yang terfusi. Sampai sekarang proses Heroult Hall masih dipakai untuk memproduksi aluminium. Penggunaan aluminium sebagai logam setiap tahunnya adalah pada urutan yang kedua setelah besi dan baja, yang tertinggi di antara logam non fero. Produksi aluminium tahunan di dunia mencapai 15 juta ton per tahun pada tahun 1981. Aluminium merupakan logam ringan mempunyai ketahanan korosi yang baik dan hantaran listrik yang baik dan sifat-sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam. Sebagai tambahan terhadap, kekuatan mekaniknya yang sangat meningkat dengan penambahan Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni, dsb, secara satu persatu atau bersama-sama, memberikan juga sifat-sifat baik lainnya seperti ketahanan korosi, ketahanan aus, koefisien pemuaian rendah dsb. Material ini dipergunakan di dalam bidang yang luas bukan saja untuk peralatan rumah tangga tapi juga dipakai untuk keperluan material pesawat terbang, mobil, kapal laut, konstruksi dsb. Sifat aluminium yang menonjol adalah berat jenisnya yang rendah dan daya hantar listrik/panas yang cukup baik. Aluminium menyelimuti diri dari udara dengan sebuah lapisan oksid (pelidung.) yang tidak boleh dirusak. Aluminium tidak tahan terhadap alkali dan asam garam. Karena kekerasannya rendah, aluminium kurang baik untuk diubah bentuk dengan penyerpihan. Untuk itu diperlukan sudut serpih yang besar, kecepatan sayat yang tinggi dan bahan pelumas yang cocok. Aluminium benar-benar lunak dan mudah diregangkan, sehingga mudah diubah bentuk dalam keadaan dingin dan panas. Melalui penggilingan dapat dihasilkan selaput sampai tebal 0,004 mm. Aluminium tidak beracun dan tidak magnetis, merupakan reflector (pemantul balik) yang baik untuk panas: cahaya dan gelombang-gelombang elektromagnetis. Logam aluminium mempunyai struktur kristal FCC. Logam tahan terhadap korosi pada media yang berubah-ubah dan juga mempunyai ducktilitas yang tinggi. Aluminium sering terdapat di atas bumi dalam bentuk senyawa kimia, namun di alam tidak ditemukan aluminium dalam keadaan murni. Bahan dasar terpenting untuk pembuatan aluminium  5-13 ialah bauksit, yang merupakan kumpulan mineral (tanah tawas, oksid aluminium) dengan imbuhan oksid besi dan asam silica. A. Dasar perlakuan panas paduan aluminium A.1. Pengerasan presipitasi atau pengerasan penuaan Gambar 1 menunjukkan diagram fasa paduan Al-Cu. Perlakuan panas dan pengerasan paduan aluminium dapat dilakukan kalau sistem di antara A1 dan CUA12. Larutan padat alfa di daerah sisi Al pada temperatur tinggi merupakan larutan padat dari berbagai komponen kedua, yang kelarutannya menurun kalau temperatur diturunkan. Gambar 1. Diagram fasa Al-Cu. Bagi paduan yang mempunyai diagram fasa seperti itu kalau paduan pada komposisi tertentu umpamanya 4% Cu-Al, didinginkan dari larutan padat yang homogen sampai pada temperatur memotong kurva kelarutan unsur kedua di mana konsentrasinya mencapai jenuh. Selanjutnya dengan pendinginan yang lebih jauh pada keadaan mendekati keseimbangan, fasa kedua akan terpresipitasikan. Konsentrasi dari larutan dapat berubah tergantung kepada kurva kelarutan, dan pada temperatur biasa merupakan suatu campuran antara larutan padat yang jenuh dan fasa kedua. Presipitasi tersebut memerlukan keadaan transisi dari atom yaitu difusi, yang memerlukan pula waktu yang cukup. Kalau meterial didinginkan dengan cepat dari larutan padat yang homogen pada temperatur tinggi, yaitu dengan pencelupan dingin, keadaan pada temperatur tinggi itu dapat dibawa ke temperatur yang biasa. Operasi ini dinamakan perlakuan pelarutan. Yang menghasilkan larutan padat lewat jenuh, yang merupakan fasa tidak stabil meskipun pada temperatur biasa dan cenderung untuk terjadi presipitasi dari fasa kedua, jadi larutan padat  5-14 yang lewat jenuh cenderung untuk terurai dengan sendirinya menjadi larutan padat yang jenuh dan fasa kedua. Difusi atom ditentukan oleh macam atom, tetapi pada umumnya sangat lambat pada temperatur biasa dan dengan pencelupan dingin kekosongan atom tetap ada, jadi dengan berjalannya waktu struktur atom bisa berubah, yang menghasilkan perubahan sifat-sifatnya. Perubahan sifat-sifat dengan berjalannya waktu pada umumnya dinamakan penuaan. Apabila proses itu berjalan pada temperatur kamar dinamakan penuaan alamiah, sedangkan apabila proses itu terjadi pada temperatur lebih tinggi dari temperatur kamar (untuk paduan Aluminium pada 120-180°C) dinamakan penuaan buatan atau penuaan temper. Tentu saja selama penuaan terjadi berbagai perubahan dari sifat-sifat fisik dan sifat-sifat kimianya. Khusus bagi peningkatan kekerasan dan kekuatan dinamakan pengerasan penuaan, yang biasanya dipakai untuk memperkuat paduan Al, paduan Cu dan paduan Mg. A.2. Perubahan struktur dalam yang diikuti oleh presipitasi Seperti akan dikemukakan kemudian studi mengenai faktor penguatan pada pa- duan Al sebagai bahan struktur utama untuk pesawat terbang merupakan sejarah yang telah lama, studi yang terperinci yang dilakukan terhadap paduan Al-Cu dikatakan menyebabkan perubahan struktur dalam urutan sbb: Larutan pada lewat jenuh→ [GPl] →  " (atau [GP2]) →  “- CuAl2 →  - CuAl2. (1) Larutan padat lewat jenuh Pertama paduan diproses dengan pelarutan agar terjadi larutan padat lewat jenuh pada temperatur kamar. Pada saat ini secara simultan kekosongan atom dalam keseimbangan termal pada temperatur tinggi tetap pada tempatnya, sebagai tambahan karena tegangan termal disebabkan pendinginan cepat, terjadi cacat-cacat kisi yaitu dislokasi dan barisannya yaitu batas butir atau batas butir-sub yang memberikan pengaruh besar terhadap penuaan. (2) Formasi dan reversi dari zona GP (zona Guinier-Preston) Pada tahap mula dari penuaan kristal tunggal paduan 4%Cu-Al, teramati titik-titik Laue dari sinar X berasal dari agregat dua dimensi disebabkan oleh agegrasi atom Cu pada bidang (10 0) dari Al yang ditemukan oleh Guinier dan Preston di Perancis secara terpisah, ini dinamakan zona GP. Kalau cukup dituakan pada temperatur  5-15 kamar, terlihat seperti plat-plat kecil dengan satu lapisan atom pada tebalnya dan kira-kira 50 A panjangnya sebuah segmen. Gb. 2 menunjukkan skema V. Gerold dan Gb. 2. menunjukkan foto yang sama di bawah mikroskop elektron resolusi tinggi. Seperti akan dikemukakan kemudian kalau agregat seperti itu timbul, paduan tersebut menjadi keras tetapi konstanta kisi dari fasa induk sukar berubah. Guinier menamakan zona GP yang terbentuk pada tahap mula GP dan selanjutnya ditemukan 9" dengan arah yang teratur. Silocock dkk. menamakannya GP , Seperti telah dikemukakan di atas agregat terlarut koheren dengan matriks aluminium terbentuk pada tahap mula dari penuaan ditemukan dalam bentuk plat, sperular, atau bentuk asirkular, yang umumnya dinamakan zona GP. Bentuk tsb ditemukan dalam paduan Al-Ag, Al-Zn, Al-Cu-Mg, Al-Mg, Al-Mg2Si, dsb. Kalau paduan dituakan pada temperatur biasa dan dipanaskan pada temperatur lebih tinggi ia akan menjadi lebih lunak sampai kekerasannya sama seperti pada waktu dicelup dingin, pola sinar X menunjukkan hal yang sama seperti pada saat setelah pencelupan dingin. Kemudian kalau dituakan pada temperatur biasa di bawah kondisi tersebut akan mengeras lagi. Fenomena ini dinamakan reversi. GP stabil pada temperatur biasa, tetapi tidak stabil pada temperatur atau di atas temperatur tertentu, disebabkan karena larut lagi dan menghilang. GP juga mempunyai fenomena reversi. Gambar 2. Agregat GPI paduan Al-Cu (Gerold) O Atom A1 Atom Cu  5-16 a: Dituakan pada 1500C selama 30 menit, zona GP (1) 200.000 kali b: Dituakan selama 48 jam, zona GP (2) 200.000 kali. Gambar 3. Foto microscopy elektron dari zona Guinier-Preston (GP) dalam paduan Al- 4 % Cu kristal tunggal, dengan perlakuan pelarutan pada 520 0C, (Dipotret oleh Y. Kojima). (3) Presipitasi fasa antara "-CU-A12 Kalau paduan Al-Cu dinaikkan temperatur penuaannya atau waktu penuaannya diperpanjang pada temperatur tetap, titik-titik pada gambar Laue menjadi titik-titik yang kabur disebabkan karena perubahan fasa presipitasi dengan struktur kristal yang teratur, yang berbeda dari fasa ekivalen -CUA12. Fasa ini dinamakan fasa antara - CuA12. Ia sebagian koheren dengan kisi induk dari A1 pada hubungan arah yang tetap. Keadaan ini cukup dapat diamati di bawah mikroskop elektron dalam bentuk plat mengarah pada suatu arah yang tetap, seperti ditunjukkan pada Gb. 4.  5-17 (Dipotret oleh Y. Kojima) Gambar 4. Foto microscopy elektron fasa  ‘dari CuA12. Paduan yang sama dengan Gb. 3, dituakan pada 200 °C selama 2 jam, 200.000 kali (Dipotret oleh Y. Kojima). Tabel 1. Fasa presipitasi terbentuk selama penuaan paduan biner Al-Cu (Silcock dkk). Temperatur Konsentrasi paduan penuaan 2% Cu 3% Cu 4% Cu 4,5% Cu (°C) 110 GP GP GP GP 130  ’ atau  ” dan GP GP GP GP atau GP 165 -  dan GP sesaat GP dan GP - 190 ’  GP terbatas GP dan  terbatas GP 220 ’ -   240 - -  - (4) Presipitasi fasa keseimbangan -CUA12 Kalau temperatur dinaikkan atau waktu penuaan diperpanjang selanjutnya ‘- CUA12 berubah menjadi -CUA12 atau langsung menjadi presipitasi . menjadi terdispersikan terpisah dari matriks Al, yang menjadi lunak. Proses presipitasi tersebut berhubungan dengan konsentrasi paduan dan temperatur penuaan. Tabel 2.20 menunjukkan hubungan antara konsentrasi, temperatur penuaan, dan fasa presipitasi dari paduan. A.3. Perubahan sifat-sifat mekanis yang disertai oleh presipitasi Gb. 5. menunjukkan perubahan kekerasan terhadap waktu penuaan kalau paduan 4%Cu-Al dituakan setelah perlakuan pelarutan pada temperatur yang bersangkutan.  5-18 Penuaan pada temperatur biasa selesai dengan satu tahap perubahan, tetapi pada temperatur di atas 100°C terjadi dua tahap pengerasan. Fasa-fasa memberikan sumbangan terhadap pengerasan adalah GP , ", GP , ' CU-A12. Fasa -CuAl2 yang kasar tidak memberi sumber sumbangan terhadap pengerasan. Gambar 5 menunjukkan hasil identifikasi fasa-fasa pada kondisi yang simultan dari pengamatan kekerasan dan sinar X. Telah dijelaskan bahwa pengerasan tahap pertama disebabkan oleh GP , perubahan tahap kedua oleh GP dan oleh fasa antara yang halus yaitu presipitasi ". Pengerasan dua tahap tersebut di atas juga terdapat pada sistim Al- Mg2Si dan sistim Al-Cu-Mg. Pada tahap terakhir dari presipitasi fasa antara dan apabila telah terjadi presipitasi fasa keseimbangan, paduan menjadi lunak kembali, hal ini dinamakan penuaan lebih. Sesuai dengan perubahan kekerasan sifat mekaniknya pun berubah. Gambar 6 menunjukkan perubahan pada kurva tegangan-regangan. Pada umumnya kalau pengerasan terjadi, tegangan mulur dan kekuatan tarik meningkat sedangkan perpanjangan menurun. Sejalan dengan itu dengan memanfaatkan perlakuan penuaan yang sesuai akan didapat material yang sangat kuat. Gambar 5. Pengerasan penuaan dua tahap dari paduan Al-4% Cu (Gayler). Gambar 6. Fasa Presipitasi selama penuaan pada 130 0C dan pengerasan penuaan dua tahap paduan Al-Cu (Silcock)  5-19 1: Dituakan selama 2 hari pada 350°C, CUA12 koheren berjarak 25.000 A. 2: Dituakan selama 27,5 jam pada 190°C, CUA12 yang tidak koheren berjarak 400 A. 3: Dituakan selama 2 hari pada 130°C, GP (1), berdiameter 100 A dengan ketebalan 1 atom. 4: Setelah dicelup dingin, larutan padat. Gambar 7. Perubahan pada diagram tegangan-regangan disebabkan oleh presipitasi pada paduan Al-2%Cu (R. J. Price & A. Kelly: Acta Met. 12 (1964), 159). B. Aluminium murni A1 didapat dalam keadaan cair dengan elektrolisa, umumnya mencapai kemurnian 99,85% berat. Dengan mengelektrolisa kembali dapat dicapai kemurnian 99,99, yaitu dicapai bahan dengan angka sembilannya empat. Tabel 2. Sifat-sifat fisik aluminium Kemurnian A1 (%) Sifat-sifat 99,996 >99,0 Masa jenis (20°C) 2,6989 2,71 Titik cair 660,2 653-657 Panas jenis (cal/g-°C) (100°C) 0,2226 0,2297 Hantaran listrik (%) 64,94 59 (dianil) Tahanan listrik koefisien temperatur 0,00429 0,0115 -6 (/°C) Koefisien pemuaian (20-100°C) 23,86x 10 23,5 X 10-6 Jenis kristal, konstanta kisi fcc, c=4,013 kX fcc,  =4,04 kX Tabel 3. Sifat-sifat mekanik aluminium Kemurnian A1 (%) Sifat-sifat 99,996 >99,0 Dianil 75% dirol dingin Dianil H18 2 Kekuatan tarik (kg/mm ) 4,9 11,6 9,3 16,9 2 Kekuatan mulur (0,2%) (kg/mm ) 1,3 11,0 3,5 14,8 Perpanjangan (%) 48,8 5,5 35 5 Kekerasan Brinell 17 27 23 44  5-20 Tabel 2 menunjukkan sifat-sifat fisik Aluminium dan Tabel 3 menunjukkan sifat- sifat mekaniknya. Ketahanan korosi berubah menurut kemurnian, pada umumnya untuk kemurnian 99,0% atau di atasnya dapat dipergunakan di udara tahan dalam waktu bertahun-tahun. Hantaran listrik Al, kira-kira 65% dari hantaran listrik tembaga, tetapi masa jenisnya kira-kira sepertiganya sehingga memungkinkan untuk memperluas penampangnya. Oleh karena itu dapat dipergunakan untuk kabel tenaga dan dalam berbagai bentuk umpamanya sebagai lembaran tipis (foil). Dalam hal ini dapat dipergunakan Al dengan kemurnian 99,0%. Untuk reflektor yang memerlukan reflektifitas yang tinggi juga untuk kondensor elektrolitik dipergunakan Al dengan angka sembilan empat. C. Paduan aluminium C.1. Klasifikasi paduan aluminium Paduan Al diklasifikasikan dalam berbagai standar oleh berbagai negara di dunia. Saat ini klasifikasi yang sangat terkenal dan sempurna adalah standar Aluminum Association di Amerika (AA) yang didasarkan atas standar terdahulu dari Alcoa (Aluminum Company of America). Paduan tempaan dinyatakan dengan satu atau dua angka “S”, sedangkan paduan coran dinyatakan dengan 3 angka. Standar AA menggunakan penandaan dengan 4 angka sbb: Angka pertama menyatakan sistim paduan dengan unsur-unsur yang ditambahkan, yaitu: 1: Al murni, 2: Al-Cu, 3: Al-Mn, 4: Al-Si, 5: Al-Mg, 6: Al-Mg-Si dan 7: Al-Zn, sebagai contoh, paduan Al-Cu dinyatakan dengan angka 2000. Angka pada tempat kedua menyatakan kemurnian dalam paduan yang dimodifikasi dan Al murni sedangkan angka ketiga dan keempat dimaksudkan untuk tanda Alocoa terdahulu kecuali S, sebagai contoh, 3 S sebagai 3003 dan 63S sebagai 6063. Al dengan kemurnian 99,0% atau di atasnya dengan ketakmurnian terbatas (2S) dinyatakan sebagai 1100. Tabel 4 menunjukkan hubungan tersebut. Dalam paduan Al perubahan yang berarti dari meterial disebabkan oleh perlakuan panas telah dikenal, yang dinyatakan dalam Tabel 2.24, sebagai contoh untuk 7075-T6. C.2. Paduan Al utama (1) Al-Cu dan Al-Cu-Mg Seperti telah dikemukakan pada Tabe 4 dan Tabel 5, terjadi pengerasan  5-21 penuaan. Sebagai paduan coran dipergunakan paduan yang mengandung 4-5%Cu. Tabel 4. Klasifikasi aluminium Standar AA Standar Alcoa Keterangan 1001 IS terdahulu Al murni 99,5% atau di atasnya 1100 2S Al murni 99,0% atau di atasnya 2010-2029 10S-29S Cu merupakan unsur paduan utama 3003-3009 3S-9S Mn 4030-4039 30S-39S Si 5050-5086 50S-69S Mg, Mg2Si 6061-6069 70S-79S Zn 7070-7079 Tabel 5. Klasifikasi perlakuan bahan Tanda Perlakuan -F Setelah pembuatan -O Dianil penuh -H Pengerasan regangan -H 1In Pengerasan regangan -H 2In Sebagian dianil setelah pengerasan regangan -H 3 In Dianil untuk penyetabilan setelah pengerasan regangan n = 2 (1/4 keras), 4 (1/2 keras), 6 (3/4 keras), 8 (keras), 9 (sangat keras) -T Perlakuan panas -T2 Penganilan penuh (hanya untuk coran) -T3 Pengerasan regangan setelah perlakuan pelarutan -T4 Penuaan alamiah penuh setelah perlakuan pelarutan -T5 Penuaan tiruan (tanpa perlakuan pelarutan) -T6 Penuaan tiruan setelah perlakuan pelarutan -T7 Penyetabilan setelah perlakuan pelarutan -T8 Perlakuan pelarutan, pengerasan regangan, penuaan tiruan. -T9 Perlakuan pelarutan, penuaan tiruan, pengerasan regangan. -T10 Pengerasan regangan setelah penuaan tiruan Ternyata dari fasanya paduan ini mempunyai daerah luas dari pembekuannya, penyusutan yang besar, risiko besar pada kegetasan panas dan mudah terjadi retakan pada coran. Adanya Si sangat berguna untuk mengurangi keadaan itu dan penambahan Ti sangat efektif untuk memperhalus butir. Dengan perlakuan panas T6 pada coran dapat dibuat bahan yang mempunyai kekuatan tarik kira-kira 25 kgf/mm Sebagai paduan Al-Cu-Mg paduan yang mengandung 4%Cu dan 0,5%Mg dapat mengeras dengan sangat dalam beberapa hari oleh penuaan pada temperatur biasa setelah pelarutan, paduan ini ditemukan oleh A. Wilm dalam usaha mengembangkan paduan A1 yang kuat yang dinamakan duralumin. Selanjutnya sangat banyak studi telah dilakukan  5-22 mengenai paduan ini. Khususnya Nishimura menemukan dua senyawa terner berada dalam keseimbangan dengan Al, yang dinamakan senyawa S dan T, dan ternyata bahwa senyawa S (Al2CuMg) mempunyai kemampuan penuaan pada temperatur biasa. Duralumin adalah paduan praktis yang sangat terkenal disebut paduan 2017, komposisi standarnya adalah Al-4%Cu-0,5%Mg-0,5%Mn. Paduan di mana Mg ditingkatkan pada komposisi standar dari Al-4,5%Cu-l,5%Mg-0,5%Mn dinamakan paduan 2024, nama lamanya disebut duralumin super. Paduan yang mengandung Cu mempunyai ketahanan korosi yang jelek, jadi apabila ketahanan korosi yang khusus diperlukan permukaannya dilapisi dengan Al murni atau paduan Al yang tahan korosi yang disebut pelat alklad. Paduan dalam sistem itu terutama dipakai sebagai bahan pesawat terbang. Tabel 6 menunjukkan perlakuan panas dan sifat-sifat mekanik dari paduan khusus tersebut. (2) Paduan Al-Mn Mn adalah unsur yang memperkuat Al tanpa mengurangi ketahanan korosi, dan dipakai untuk membuat paduan yang tahan korosi. Dalam diagram fasa Al-Mn yang ada dalam keseimbangan dengan larutan padat Al adalah Al6Mn (25,3%Mn), sistim ortorombik a=6,498 A, b=7,552A, c=8,870A), dan kedua fasa mempunyai titik eutectic pada 658,5°C, 1,95% Mn. Kelarutan padat maksimum pada temperatur eutectic adalah 1,82% dan pada 500°C 0,36%, sedangkan pada temperatur biasa kelarutannya hampir 0 Tabel 6. Sifat-sifat mekanik paduan Al-Cu-Mg Kekuatan Kekuatan Perpanjangan Kekuatan Kekerasan Batas Paduan Keadaan tarik mulur geser lelah (%) Brinell (kgf/mm2) (kgf/mm2) (kgf/mm2) (kgf/mm2) 17S O 18,3 7,0 — 12,7 45 7,7 (2017) T4 43,6 28,1 — 26,7 105 12,7 A17S T4 30,2 16,9 27 19,7 70 9,5 (A2017) R317 Setelah dianil 42,9 24,6 22 — 100 — 24S O 18,9 7,7 22 12,7 42 — T4 47,8 32,3 22 28,8 120 — (2024) T36 51,3 40,1 — 29,5 130 — 14S O 19,0 9,8 18 12,7 45 — T4 39,4 28,0 25 23,9 100 — (2014) T4 49,0 42,0 13 29,5 135 — Sebenarnya paduan Al-l,2%Mn dal Al-l,2%Mn-l,0%Mg dinamakan paduan 3003 dan 3004 yang dipergunakan sebagai paduan tahan korosi tanpa perlakuan panas. (3) Paduan Al-Si Gambar 8 menunjukkan diagram fasa dari sistem ini. Ini adalah tipe eutectic yang  5-23 sederhana yang mempunyai titik eutectic pada 577°C, 11,7%Si, larutan padat terjadi pada sisi Al. Karena batas kelarutan padat sangat kecil maka pengerasan penuaan sukar diharapkan. Gambar 9. Perbaikan sifat-sifat mekanik Gambar 8. Diagram Fasa Al-Si oleh modifikasi paduan Al-Si Kalau paduan ini didinginkan pada cetakan logam, setelah cairan logam diberi natrium flourida kira-kira 0,05-1,1% kadar logan natrium, tampaknya temperatur eutektik meningkat kira-kira 15°C, dan komposisi eutektik bergeser kedaerah kaya Si kira-kira pada 14%. Hal ini biasa terjadi pada paduan hipereuektik seperti 11,7-14% Si, Si mengristal sebagai kristal primer, tetapi karena perlakuan yang disebut di atas Al mengristal sebagai kristal primer dan struktur eutektiknya menjadi sangat halus. Ini dinamakan struktur yang dimodifikasi. Sifat-sifat mekaniknya sangat diperbaiki yang ditunjukkan pada Gambar 9. Fenomena ini ditemukan oleh A. Pacz tahun 1921 dan paduan yang telah diadakan perlakuan tersebut dinamakan silumin. Paduan Al-Si sangat baik kecairannya, yang mempunyai permukaan bagus sekali, tanpa kegetasan panas, dan sangat baik untuk paduan coran, Sebagai tambahan, ia mempunyai ketahanan korosi yang baik, sangat ringan, koefisien pemuaian yang kecil dan sebagai penghantar yang baik untuk listrik dan panas. Karena mempunyai kelebihan yang menyolok, paduan ini sangat banyak dipakai. Paduan Al-12%Si sangat banyak dipakai untuk paduan cor cetak. Tetapi dalam hal ini modifikasi tidak perlu dilakukan. Sifat-sifat silumin sangat diperbaiki oleh perlakuan panas dan sedikit diperbaiki oleh  5-24 unsur paduan. Umumnya dipakai paduan dengan 0,15-0,4%Mn dan 0,5%Mg. Paduan yang diberi perlakuan pelarutan dan dituakan dinamakan silumin 7, dan yang hanya ditemper saja dinamakan silumin B. paduan yang memerlukan perlakuan panas ditambah dengan Mg juga Cu serta Ni untuk memberikan kekerasan pada saat panas, bahan ini biasa dipakai untuk torak motor, Tabel 7 menunjukkan kekuatan panas dari contoh bahan tersebut. Tabel 7. Kekuatan tarik panas paduan Al-Si-Ni-Mg. Koefisien pemuaian termal dari Si sangat rendah, oleh karena itu paduannyapun mempunyai koefisien yang rendah apabila ditambah Si lebih banyak. Berbagai cara dicoba untuk memperhalus butir primer Si, dan telah dikembangkan paduan hypereutektik Al-Si sampai 29%Si. Dalam hal ini penghalusan kristal primer Si yang dijelaskan di atas tidaklah efektif tetapi dengan penambahan p oleh paduan Cu-p atau penambahan fosfor klorida (PC15) untuk mencapai presentasi 0,001%p, dapat tercapai penghalusan kristal primer dan homogenisasi. Paduan Al-Si banyak dipakai sebagai elektroda untuk pengelasan yaitu terutama yang mengandung 5%Si. (4) Paduan Al-Mg Dalam paduan biner Al-Mg satu fasa yang ada dalam keseimbangan dengan larutan padat Al adalah larutan padat yang merupakan senyawa antar logam yaitu Al3Mg2. Sel satuannya merupakan hexagonal susunan rapat (CPH) tetapi juga ada dilaporkan bahwa sel satuannya merupakan kubus berpusat muka (FCC) rumit. Titik eutektiknya adalah 450oC, 35%Mg dan batas kelarutan padatnya pada temperatur eutektik adalah 17,4%Mg, yang menurun pada temperatur biasa sampai kira-kira 1,9%Mg, jadi kemampuan penuaan dapat diharapkan. Secara praktis penambahan Mg tidaklah banyak,  5-25 pengerasan penuaan yang berarti tidak diharapkan. Senyawa  massa jenis yang rendah dan mudah teroksidasi, oleh karena itu biasanya ditambahkan sedikit fluks dari Be, sebagai contoh 0,004%. Paduan Al-Mg mempunyai ketahanan korosi yang sangat baik, sejak lama disebut hidronalium dan dikenal sebagai paduan yang tahan korosi. Cu dan Fe sangat berbahaya bagi ketahanan korosi, terutama Cu sangat memberikan pengaruhnya. Maka perlu perhatian khusus terhadap tercampurnya unsur pengotor. Paduan dengan 2-3%Mg dapat mudah ditempa, dirol dan diekstrusi, dan paduan 5052 adalah paduan yang biasa dipakai sebagai bahan tempaan. Paduan 5056, adalah paduan yang paling kuat dalam sistem ini, dipakai setelah dikeraskan oleh pengerasan regangan apabila diperlukan kekerasan tinggi. Paduan 5083 yang dianil adalah paduan antara (4,5%Mg) kuat dan mudah dilas, oleh karena itu sekarang dipakai sebagai bahan untuk tangki LNG. Tabel 8 menunjukkan sifat-sifat mekanis paduan tempaan Al-Mg. Tabel 8. Sifat-sifat mekanik paduan Al-Mg.  5-26 (5) Paduan Al-Mg-Si Kalau sedikit Mg ditambahkan kepada Al, pengerasan penuaan sangat jarang terjadi, tetapi apabila secara simultan mengandung Si, maka dapat dikeraskan dengan penuaan panas setelah perlakuan pelarutan. Hal ini disebabkan karena senyawa Mg 2Si berkelakuan sebagai komponen murni dan membuat keseimbangan dari sistem biner semu dengan Al. Gambar 10 menunjukkan diagram fasa paduan Al-Mg2Si. Yang berasal dari kelarutan yang menurun dari Mg2Si terhadap larutan padat Al dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah. Sebagai paduan praktis dapat diperoleh paduan 5053, 6063, dan 6061. Paduan dalam sistem ini mempunyai kekuatan kurang sebagai bahan tempaan dibandingkan dengan paduan-paduan lainnya, tetapi sangat liat, sangat baik mampu bentuknya untuk penempaan, ekstrusi dsb, dan sangat baik untuk mampu bentuk yang tinggi pada temperatur biasa. Mempunyai mampu bentuk yang baik pada ekstrusi dan tahan korosi, dan sebagai tambahan dapat diperkuat dengan perlakuan panas setelah pengerjaan. Paduan 6063 dipergunakan banyak untuk rangka-rngka konstruksi. Karena paduan dalam sistem ini mempunyai kekuatan yang cukup baik tanpa mengurangi hantaran listrik, maka dipergunakan untuk kabel tenaga. Dalam hal ini pencampuran dengan Cu, Fe, dan Mn perlu dihindari karena unsur-unsur itu menyebabkan tahanan listrik menjadi tinggi. Gambar 2.57 menunjukkan hubungan antara kekuatan setelah penuaan dan kadar Mg2Si. Pada temperatur biasa cukup untuk dapat dikeraskan dengan penuaan akan tetapi pengerasan maksimum dapat dicapai dengan jalan perlakuan pelarutan pada 500 oC, pencelupan dingin dan distemper pada 160oC selama 18 jam. Selanjutnya Tabel 2.28 menunjukkan contoh perlakuan panas dan sifat-sifat mekanik untuk paduan sistem ini.  5-27 (6) Paduan Al-Mg-Zn Seperti telah ditunjukkan pada Gambar 12 aluminium menyebabkan keseimbangan biner semu dengan senyawa antar logam MgZn 2, dan kelarutannya menurun apabila temperatur turun. Telah diketahui sejak lama bahwa paduan sistem ini dapat dibuat keras sekali dengan penuaan setelah perlakuan pelarutan. Tetapi sejak lama tidak dipakai sebab mempunyai sifat patah getas oleh retakan korosi tegangan. Di Jepang pada permulaan 1940 Igarashi dkk mengadakan studi dan berhasil dalam pengembangan suatu paduan dengan penambahan kira-kira 0,3%Mn atau Cr, dimana butir kristal padat diperhalus, dan mengubah bentuk presipitasi serta retakan korosi tegangan tidak terjadi. Pada saat itu paduan tersebut dinamakan ESD, duralumin super ekstra. Selama perang dunia II di Amerika Serikat dengan maksud yang hampir sama telah dikembangkan pula suatu paduan. Yaitu suatu paduan yang terdiri dari: Al-5,5%Zn-2,5%Mn-1,5%Cu- 0,3%Cr-0,2%Mn, sekarang dinamakan paduan 7075. Paduan ini mempunyai kekuatan tertinggi diantara paduan-paduan lainnya. Sifat-sifat mekaniknya ditunjukkan pada Tabel 9. Penggunaan paduan ini yang paling besar adalah untuk konstruksi pesawat udara. Disamping itu penggunaannya menjadi lebih penting sebagai bahan konstruksi.  5-28 (7) Penghalusan fasa antara dan penuaan dua tahap Untuk mendapatkan kekuatan tinggi pada penuaan presipitat halus dan homogen perlu terdispersikan. Pada kekuatan yang tertinggi terjadi fasa antara halus secara homogen, kondisi sebelum penuaan panas merupakan hal sangat penting. Apabila setelah perlakuan pelarutan tidak dilakukan penuaan panas atau dibiarkan pada temperatur biasa saja, atau dengan pemanasan terlambat, penuaan temperatur rendah terjadi sebelum mencapai temperatur penuaan, ini berarti bahwa penuaan mula telah dibuat yang berhubungan dengan pembentukan zona GP. Berkenaan dengan paduan Al praktis, telah dikenal bahwa ada dua kasus; kekuatan setelah penuan panas sangat ditingkatkan oleh penuaan mula, dan bertentangan dengan itu kekuatannya dirusak. Penuaan mula sangat  5-29 menguntungkan bagi paduan Al-Mg-Zn dan tidak menguntungkan bagi paduan Al-Mg- Si pada kondisi-kondisi tertentu, fenomena ini dinamakan penuaan dua tahap atau penuaan pisah. Hal ini bukan hanya penting bagi praktek tetapi juga sebagai subjek untuk banyak penelitian karena hal ini sangat menarik perhatian secara akademis. Gambar 13 menunjukkan contoh paduan unidur dari Al Swiss seperti ditunjukkan pada Gambar (a) penuaan pada temperatur bisa untuk satu minggu sangat meningkat kekerasannya setelah penuaan panas berikutnya. Selanjutnya gambar (b) menyatakan bahwa dalam suat paduan Al-Mg-Si jumlah Mg2Si yang terkandung lebih dari 0,9% hasil penuaan mulanya tidak menguntungkan. Menurut gambar mikroskop elektron, dalam setiap hal yang menguntungkan, terlihat adanya fasa antara yang halus dan terdisribusi secara homogen.  5-30 B. Sifat-sifat aluminium Rapat massa relatif : 2,7 gr/cm3 Titik lebur : 660 OC Sifat-sifat : Paling ringan diantara logam-logam yang sering digunakan. Penghantar panas dan listrik yang tinggi. Lunak, ulet, dan kekuatan tariknya yang rendah. Tahan terhadap korosi. Penggunaan : Karena sifatnya yang ringan, maka banyak digunakan pada pembuatan kapal terbang, rangka khusus untuk kapal laut modern, kendaraan dan bangunan industri. Karena ringan dan penghantar panas, maka banyak dipakai untuk keperluan alat-alat masak. Banyak dipakai untuk kabel-kabel listrik karena kondukstivitas listriknya tinggi dan relatif Iebih murah dibandingkan dengan tembaga. Aluminium tuang dibuat jika di-kehendaki konstruksi yang ringan, dengan kekuatan yang tidak terlalu besar. Kekuatan tarik : Dituang : 90—120 N/mm2 Diannealing : 70 N/mm2 Diroll: 130—200 N/mm2