Material Teknik_kuis 1.pdf

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI FAKULTAS TEKNIK – UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA KUIS 1 SEMESTER GENAP 2016/2017 Mata Kuliah Jurusan Dosen Hari/Tanggal Jam Sifat Kuis

: : : : : :

Material Teknik Teknik Mesin Rangga Agung Pribadi, S.Si., M.T. Rabu, 5 April 2017 10.50 s.d. 14.00 WIB Open Book

Semester : II Kelas : A/B/C

Petunjuk:  Soal bernomor ganjil dikerjakan oleh mahasiswa ber-NIM angka akhir ganjil, dan soal bernomor genap dikerjakan oleh mahasiswa ber-NIM angka akhir genap  Jawablah soal dengan sistematik, singkat, dan padat  Mulailah pengerjaan kuis ini dengan berdo'a 1. a. Apakah yang dimaksud dengan isotop? b. Mengapa berat atom dari sebuah unsur bukan bilangan bulat? c. Sebutkan dua konsep mekanika kuantum yang berhubungan dengan model atom Bohr. d. Sebutkan dua konsep tambahan akibat model atom mekanika kuantum. 2. a. Dalam hubungannya dengan elektron dan orbital elektron, jelaskan arti dari masing-masing keempat bilangan kuantum. b. Dalam kaitannya dengan konfigurasi elektron, apakah persamaan di antara unsur-unsur dalam Grup/Golongan IIA pada tabel periodik. 3. Hitung besar energi gaya tarik-menarik antara ion-ion Ca2+ dan O2- yang terpisah pada jarak 1,25 nm. 4. a. Jelaskan perbedaan utama antara ikatan ionik, kovalen, dan logam. b. Jelaskan mengapa material yang berikatan kovalen cenderung kurang padat jika dibandingkan dengan material yang berikatan logam atau ionik. 5. Buatlah grafik energi ikat vs. titik (suhu) lebur berdasarkan data pada tabel. Menggunakan grafik ini, perkirakan berapa energi ikat tembaga yang memiliki titik lebur 1,084°C. Energi Ikat Jenis Ikatan

Ionik Kovalen

Logam

Senyawa/Bahan

kJ/mol (kkal/mol)

eV/atom, ion, molekul

Titik Lebur (°C)

NaCl

640

(153)

3,3

801

MgO

1.000

(239)

5,2

2.800

Si

450

(108)

4,7

1.410

C (intan)

713

(170)

7,4

> 3.550

Hg

68

(16)

0,7

−39

Al

324

(77)

3,4

660

Fe

406

(97)

4,2

1.538

Energi Ikat Jenis Ikatan

Senyawa/Bahan

van der Waals Hidrogen

kJ/mol (kkal/mol)

eV/atom, ion, molekul

Titik Lebur (°C)

W

849

(203)

8,8

3.410

Ar

7,7

(1,8)

0,08

-189

Cl2

31

(7,4)

0,32

-101

NH3

35

(8,4)

0,36

-78

H2O

51

(12,2)

0,52

0

6. Jelaskan ikatan atom yang terdapat pada material-material berikut. a. Kuningan/brass (Paduan Cu-Zn) b. Karet c. Barium sulfat (BaS) d. Xenon padat e. Perunggu/bronze (Paduan Cu-Sn) f. Nilon g. Aluminium fosfat (AlP) 7. Jelaskan mengapa HF memiliki titik didih lebih tinggi daripada HCl (19,4°C vs. −85°C), meskipun HF memiliki berat molekul yang lebih rendah. 8. Berdasarkan ikatan hidrogen, jelaskan sifat anomali air yang memuai jika dibekukan. 9. Sebuah batangan silinder dengan panjang 100 mm dan diameter 10,0 mm akan dideformasi dengan beban tarik sebesar 27.500 N. Desain tidak memperkenankan batangan berdeformasi plastis dan mengalami pengurangan diameter penampang lebih dari 7,5 × 10−3 mm. Pilihlah material pada tabel yang dapat memenuhi kriteria desain tersebut. Perhitungan sebagai justifikasi pemilihan material harus dituliskan. Material

Modulus Elastisitas (GPa)

Kekuatan Luluh (MPa)

Rasio Poisson

Paduan aluminium

70

200

0,33

Paduan kuningan

101

300

0,35

Paduan baja

207

400

0,27

Paduan titanium

107

650

0,36

10. Untuk setiap kelompok material berikut (lihat figur berikutnya), tentukan:  Material yang paling kuat  Material yang paling lemah/lunak  Material yang paling kaku  Material dengan kekuatan luluh paling tinggi  Material dengan elongasi paling besar  Material yang paling ulet  Material yang paling tangguh

11. Figur berikut menunjukkan defleksi dari tiga jenis material (baja, aluminium, dan polystyrene) akibat pembebanan sebesar 4,54 kg. Dari figur ini, tentukan jenis material yang paling kaku.

12. Bagaimana cara untuk mengetahui/mengukur ketangguhan berdasarkan grafik tegangan-regangan (hasil uji tarik)? Jelaskan!

suatu

material

13. Berdasarkan prinsip pembuatan baja, jelaskan mengapa PT Krakatau Steel memilih proses reduksi langsung? 14. Jelaskan prinsip pemurnian baja menggunakan Dapur Oksigen Basa. 15. Mengapa besi dan baja merupakan salah satu jenis material yang paling banyak digunakan untuk aplikasi rekayasa. 16. Berdasarkan karakteristik beban yang dialami oleh sebuah mobil, perkirakan jenis material logam fero yang digunakan untuk membuat: (a) kap mesin, (b) rangka, (c) intake manifold, (d) piston, (e) roda gigi transmisi, (f) batang penghubung, dan (g) cranckshaft. 17. Jelaskan fungsi unsur paduan di dalam baja perkakas. 18. Berdasarkan struktur mikro, jelaskan mengapa besi tuang kelabu bersifat rapuh dan memiliki kekuatan tarik yang rendah.

19. a. Temukan informasi mengenai lokasi deposit bijih logam non-fero, yang telah dibahas dalam bab Sifat, Aplikasi, dan Pemrosesan Logam Non-Fero, di negara Indonesia. b. Temukan aplikasi logam non-fero di sekitar Anda. 20. Jelaskan tahapan proses Bayer dan Hall-Heroult pada pembuatan aluminium. 21. Jelaskan pemrosesan aluminium yang terdapat di Indonesia. 22. Mengapa aluminium dikatakan tidak korosif? 23. Jelaskan aplikasi aluminium dalam dunia transportasi. 24. Mengapa mesin sepeda motor dibuat dari aluminium? 25. Mengapa paduan super memiliki ketahanan suhu yang sangat baik? 26. Jelaskan tahapan proses ekstraksi logam tembaga dan emas yang ada di PT Freeport, Papua, Indonesia. 27. a. Jelaskan tahapan pemrosesan magnesium. b. Apa yang menjadi tantangan utama dalam pemrosesan magnesium menjadi bahan jadi? Jelaskan. 28. Jelaskan perbedaan utama antara paduan aluminium yang dapat diperkuat dengan perlakuan panas (heat treatable alloy) dan paduan aluminium yang tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas (non-heat treatable alloys). 29. Paduan aluminium ringan digunakan untuk rangka utama pada sebuah helikopter. Paduan tersebut mengalami penguatan melalui beberapa proses dan memiliki karakteristik sebagai berikut. a. Kekuatan tarik intrinsik = 15 MPa. b. Paduan telah mengalami proses deformasi plastis pada suhu ruang sehingga mengalami pengerasan regang yang dapat dinyatakan sebagai berikut. 1

   0  Gb 2 di mana α = 0,5, G = 27 GPa, b = 2,8 × 10-10 m, dan kerapatan dislokasi sebesar 1011 m−2. c. Paduan juga dilaku panas yang menyebabkan pembentukan endapan dengan jarak antarpartikel 0,5 × 10-7 m.  Hitung kekuatan tarik total dari paduan aluminium tersebut. Catatan: Hubungan antara tegangan geser dan tegangan tarik dapat dirumuskan: τ = 1/2 σ.  Jika persyaratan minimum menyatakan bahwa rangka utama harus memiliki kekuatan terik minimum 650 MPa, apakah paduan aluminium tersebut memenuhi persyaratan tersebut? 30. Diameter butir rata-rata paduan kuningan yang diukur sebagai fungsi dari waktu pada suhu 650°C, ditabulasi pada waktu yang berbeda.

Waktu (menit)

Diameter Butir (mm)

30

3,9 × 10−2

90

6,6 × 10−2

d2 − d02 = Kt, di mana d0 adalah diameter butir awal, d adalah diameter butir pada waktu t, t adalah waktu, dan K adalah konstanta. a. Berapa diameter butir awal? b. Berapa diameter butir setelah 150 menit pada suhu 650°C? c. Jelaskan mengapa diameter butir bertambah jika kuningan didiamkan pada suhu 650°C?

### SELAMAT BEKERJA ####