ILMU LOGAM : CACAT PADA KRISTAL(IMPERFECTION)

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

CACAT PADA KRISTAL(IMPERFECTION)

                Sebelum membahas lebih jauh tentang cacat,maka terlebih dahulu marilah kita coba mengenal dengan kristalisasi. Kristalisasi ialah proses pembentukan Kristal yang terjadi pada saat pembekuan, perubahan dari fasa cair ke fasa padat. Jika ditinjau dari mekanismenya, kristalisasi terjadi melalui 2 tahap :
1. Tahapan Nucleation (pembentukan inti)
2. Tahapan Crystal Growth (Pertumbuhan Kristal)

             Dalam keadaaan cair, atom-atom tidak memiliki susunan yang teratur (selalu mudah bergerak) dan mempunyai temperature yang relatip tinggi serta atom-atomnya memiliki energi yang cukup banyak sehingga mudah bergerak dan tidak ada pengaturan letak atom relatip terhadap atom lainnya.
           Dengan semakin turunnya temperature maka energy atom akan semakin rendah dan semakin sulit bergerak sehingga atom-atom ini mulai mencari atau mengatur kedudukan relatip terhadap atom lainnya dan mulai membentuk lattice(kisi-kisi). Proses ini terjadi pada temperature yang relatip lebih dingin dimana sekelompok atom menyusun diri membentuk inti Kristal. Inti-inti ini akan menjadi pusat dari proses kristalisasi selanjutnya.
           Dengan semakin turunnya temperature maka akan semakin banyak atom-atom yang ikut bergabung dengan inti yang sudah ada ataupun membentuk inti baru. Setiap inti akan tumbuh dengan menarik atom-atom lainnya dari cairan ataupun dari inti yang tidak sempat tumbuh, untuk mengisi tempat kosong pada lattice(kisi-kisi) yang akan dibentuk.

                    Pertumbuhan ini berlangsung dari tempat yang bersuhu dingin ke tempat yang bersuhu panas. Pertumbuhan ini tidak bergerak lurus saja tetapi mulai membentuk cabang-cabang dan ranting-ranting. Struktur ini disebut dengan struktur dendritik. Dendrit ini akan terus tumbuh ke segala arah sehingga cabang-cabang (ranting-ranting) dendrit ini hampir bersentuhan satu dengan lainnya sehingga sisa cairang yang terakhir akan membeku disela-sela dendrit ini.
Pertemuan antara satu dendrit kristal dengan lainnya dinamakan grain boundary (butir-butir kristal) yang merupakan bidang yang membatasi antara 2 kristal. Pada grain boundary ini akan terkandun unsur-unsur ikutan (impurity) yang lebih banyak dan pada grain boundary ini juga terdapat ketidakteraturan susunan atom (mismatch).

Cacat-cacat Kristal (Imperfection)
Cacat dapat terjadi karena adanya solidifikasi (pendinginan) ataupun akibat dari luar. Cacat tersebut dapat berupa :

Cacat titik (point defect)

cacat titik dapat dibagi menjagi dua jenis yaitu

1. cacat frenkel(frenkel defects)

2. cacat schottky (schottky defects)

keduanya sering terjadi pada kristal ion. Cacat frenkel(frenkel defects) terjadi karena letak ion yang salah(misplacements of ions) dan kekosongan(vacancies). susunan ini stabil di seluruh kristal meskipun terjadi interstitial atau kelebihan ion dan kekosongan . di satu sisi ,ketika hanya kekosongan dari cation dan anion ada tanpa terjadi interstitial atau ion  yang salah tempat,cacat ini disebut cacat schottky.

cacat titik sering terjadi pada kristal dengan jumlah anion yang besar seperti AgBr, AgI, RbAgI4. karena adanya caacat ini ,ion ion mempunyai kebebasan untuk bergerak dalam crystal ,membuatnya bagus sebagai konduktor yang baik.ini disebut konduktor ionik,tak seperti logam dimana elektronlah yang bertanggung jawab atas konduktivitas listriknya

2. cacat garis(line defects)

Yakni Cacat yang menimbulkan distorsi pada lattice yang berpusat pada suatu garis. Sering pula disebut dengan dislokasi. Secara umum ada 2 jenis dislokasi, yakni : edge dislocation dan screw dislocation.

cacat garis sering terjadi karena susunan ion yang salah atau kekosongan sepanjang sebuah garis.cacat jenis ini sering disebut dislokasi.ada beberapa macam dislokasi yaitu dislokasi sisi(edge dislocation) dan dislokasi ulir(screw dislocation).

dislokasi sisi(edge dislocation) terjadi ketika segaris ion hilang yang mempengaruhi susunan ion. dilokasi sisi berpengaruh kepada ductility(mudah dibentuk) dan malleability(mudah ditempa).pada kenyataannya pemukulan(hammering) dan penarikan material sering menjadi penyebab dislokasi sisi .pergerakan dari dislokasi ini menaikkan sifat plastisnya .dislokasi garis tidah berhenti didalam kristal tetapi membentuk loop atau berakhir pada permukaan salah satu sisi kristal

            sebuah dislokasi dikarakteristikan oleh vektor burgers nya.secara sederhana,vektor burgers diartikan sebagai selisih antara atom awal dan atom akhirnya pada sebuah loop.

            pada mikroskop elektron dari permukaan kristal ,terliaht point defect dan vektor burger berada disekeliling dislokasi sisi. garis dislokasi berada di dalam kristal dan berakhir pada permukaannya dan vektor burger hampir tegak lurus dengan garis dislokasi seperti terlihat pada gambar.

jika salah susunnya menggeser aebuah blok ion kebawah atau keatas yang menyebabkan formasi seperti ulir,inilah yang disebut dislokasi ulir.

            cacat garis melemahkan struktur sepanjang ruangan satu dimensi dan tipe cacat dan efek rapatannya mempengaruhi sifat mekanisnya dari suatu solid. oleh karena itu pelajaran tentang dislokasi sangat penting untuk struktur material seperti logam.

3. cacat bidang (surface defect)

Ialah batasan antara 2 buah dimensi dan umumnya memisahkan daerah dari material yang mempunyai struktur kristal berbeda dan atau arah kristalnya berbeda, misalnya : Batas Butir (karena bagian batas butir inilah yang membeku paling akhir dan mempunyai orientasi serta arah atom yang tidak sama. Semakin banyak batas butir maka akan semakin besar peluang menghentikan dislokasi. Kemudian contoh yang berikutnya adalah Twin (Batas butir tapi special, maksudnya : antara butiran satu dengan butiran lainnya merupakan cerminan).
cacat bidang

cacat bidang terjadi sepanjang permukaan 2 dimensi. permukaan dari kristal adalah cacat yang nyata ,karena atom atom permukaan berbeda dari yang lain disekitarnya . ketika sebuah solid digunakan sebagai katalis ,aktifitas katalis sangat tergantung pada area permukaan per unit massa dari sampel.untuk material bertepung ,metodenya telah dikembangkan untuk menentukan area per massa

cacat permukaan yang lain adalah sepanjang batas butir (grain boundaries)sebuah butir adalah sebuah kristal tunggal. jika banyak butir terbentuk ketika sebuah sample mulai mengkristal ,masing butir tumbuh sampai mereka menemukan batanya . sifat sepanjang batas ini berbeda dengan butirnya .

dikutip dari beberapa sumber,
silahkan download versi lengkapnya disini,,
 cacat pada krstaL

semoga membantu,,

yang mau belajar pelajaran lain, klik langsung disini...

JAGOAN PRIMAMEDICA