Aluminium 8090: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

8090 termasuk dalam seri aluminium 8xxx, yaitu keluarga paduan yang dicirikan oleh kandungan litium sebagai elemen paduan utama. Paduan ini dikembangkan untuk menghasilkan rasio kekuatan terhadap berat yang menguntungkan serta peningkatan modulus elastis dengan memasukkan Li pada kadar yang cukup tinggi untuk mengurangi densitas dan memodifikasi spektrum presipitasi dibandingkan dengan sistem Al-Cu/Mg konvensional.

Elemen paduan utama dalam 8090 biasanya meliputi litium, tembaga, dan magnesium dengan tambahan kecil zirconium dan unsur jejak untuk mengendalikan rekristalisasi dan struktur butir. Litium menurunkan densitas dan meningkatkan modulus, tembaga dan magnesium memberikan pengerasan usia melalui presipitasi, dan zirconium atau titanium ditambahkan sebagai perbaikan butir serta untuk menghasilkan dispersi halus yang menstabilkan mikrostruktur terhadap penuaan berlebih.

8090 adalah paduan yang dapat diperlakukan panas dan memperoleh kekuatan terutama melalui perlakuan panas larut, quenching, dan penuaan buatan untuk menghasilkan dispersi presipitat halus (umumnya intermetalik tipe T1-, δ′- dan S- tergantung pada komposisi kimia). Paduan ini menggabungkan kekuatan spesifik yang tinggi dengan perbaikan laju pertumbuhan retak fatigue dan ketahanan korosi yang sedang jika dibandingkan dengan banyak paduan 2xxx berdaya tahan tinggi, menjadikannya pilihan menarik ketika pengurangan massa dan kinerja struktural tinggi dibutuhkan.

Industri tipikal yang menggunakan 8090 mencakup struktur primer dan sekunder aerospace, transportasi darat performa tinggi (di mana berat sangat krusial), serta perangkat keras militer atau antariksa khusus. Para insinyur memilih 8090 dibandingkan paduan lain ketika desain memprioritaskan kekuatan spesifik dan kekakuan tinggi, pengurangan massa komponen, serta ketahanan fatigue walaupun pilihan tersebut memerlukan jendela proses yang lebih sempit dan kontrol korosi yang lebih cermat.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Daya Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (20–30%)	Ekselen	Ekselen	Sepenuhnya di-anneal, terbaik untuk pembentukan dan penyambungan
T3	Sedang-Tinggi	Sedang (10–18%)	Baik	Sedang	Di-larutkan, dikerjakan dingin, penuaan alami; sifatnya seimbang
T4	Sedang	Sedang-Tinggi (12–20%)	Baik	Sedang	Di-larutkan dan penuaan alami; kekuatan menengah
T6	Tinggi	Rendah-Sedang (6–12%)	Terbatas	Menantang	Penuaan buatan puncak; kekuatan statis tertinggi yang umum
T8	Tinggi	Rendah-Sedang (6–12%)	Terbatas	Menantang	Di-larutkan, dikerjakan dingin, dan penuaan buatan untuk ketangguhan yang lebih baik
T86	Tinggi	Rendah-Sedang (6–12%)	Terbatas	Menantang	Varian T8 dengan stabilisasi terkontrol untuk membatasi pergeseran sifat mekanik
H1x / H2x	Bervariasi	Bervariasi	Bervariasi	Baik	Status pengerasan regangan diterapkan pada lembaran/ekstrusi untuk bentuk/kekuatan spesifik

Pemilihan temper pada 8090 sangat memengaruhi performa statis dan siklik karena urutan presipitasi dan distribusi dispersi sangat sensitif terhadap suhu dan deformasi. Temper penuaan puncak (T6/T8/T86) memberikan kekuatan tarik dan luluh tertinggi dengan konsekuensi penurunan duktilitas dan formabilitas; temper annealed atau penuaan ringan digunakan saat pembentukan atau penyambungan menjadi prioritas.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.05–0.20	Silicon rendah terkendali untuk meminimalkan intermetalik rapuh dan mempertahankan ketangguhan
Fe	0.05–0.25	Rendah untuk menghindari partikel intermetalik kasar yang mengurangi umur kelelahan
Mn	0.02–0.15	Elemen minor; dapat memengaruhi struktur butir dan perilaku korosi
Mg	0.3–1.0	Bekerja bersama Cu untuk mempromosikan presipitat pengerasan usia dan memperkuat matriks
Cu	2.0–3.0	Elemen penguat utama melalui pembentukan presipitat (fase T1, θ′-like)
Zn	0.05–0.50	Dijaga rendah; kadar Zn tinggi meningkatkan kekuatan tapi meningkatkan kerentanan stress corrosion
Cr	0.00–0.10	Jejak untuk kontrol batas butir dan membatasi rekristalisasi
Ti	0.00–0.10	Ditambahkan untuk perbaikan butir pada produk cor atau tempa
Li	1.6–2.5	Ciri khas utama keluarga paduan; menurunkan densitas dan meningkatkan modulus
Zr	0.05–0.25	Ditambahkan untuk membentuk dispersi Al3Zr halus yang menahan struktur subbutir dan menghambat pertumbuhan butir
Lainnya	Balance Al, jejak	Elemen jejak (B, Ca, Sr) digunakan dalam kendali manufaktur; konsultasikan spesifikasi pemasok

Rentang yang tercantum merupakan jendela produksi tipikal dan dapat bervariasi antar produsen dan bentuk produk; pengguna harus memeriksa sertifikat pabrik untuk komposisi kimia tepat. Litium dan tembaga mendominasi performa: Li menurunkan densitas dan meningkatkan modulus sedangkan Cu dan Mg menentukan respons pengerasan presipitasi; Zr dan Ti mengendalikan rekristalisasi dan stabilitas mikrostruktur penuaan.

Sifat Mekanik

Dalam perilaku tarik, 8090 menunjukkan peningkatan nyata pada kekuatan luluh dan tarik dengan penuaan buatan, sementara kondisi annealed mempertahankan duktilitas dan formabilitas yang signifikan. Kekuatan luluh pada temper penuaan puncak jauh lebih tinggi dibandingkan kondisi annealed atau penuaan alami tetapi dapat disertai dengan penurunan kapasitas pengerasan kerja dan batas deformasi yang dapat diterima sebelum retak terjadi.

Kekerasan berkorelasi erat dengan kondisi penuaan dan ketebalan karena sensitivitas quench; pelat tipis umumnya mencapai kekuatan tahan lebih tinggi setelah quench dan penuaan dibandingkan bagian tebal. Ketahanan fatigue 8090 umumnya lebih baik daripada banyak paduan seri 2xxx dengan kekuatan statis yang setara berkat arsitektur presipitat dan dispersi yang lebih halus yang memperlambat inisiasi retak dan propagasi dini.

Ketebalan dan bentuk produk memengaruhi baik sifat mekanik maupun temper yang dapat dicapai. Plat dan ekstrusi tebal lebih rentan terhadap pelunakan akibat quench di bagian dalam dan memerlukan perlakuan panas yang dimodifikasi dan/atau kontrol overaging untuk mencapai sifat homogen di seluruh penampang.

Sifat	O/Annealed	Temper Kunci (misalnya T6/T8/T86)	Catatan
Kekuatan Tarik	160–240 MPa	420–520 MPa	Kekuatan puncak bervariasi dengan komposisi kimia dan ketebalan
Kekuatan Luluh	60–140 MPa	340–420 MPa	Rasio luluh/tarik menjadi lebih ketat pada temper kekuatan tinggi
Elongasi	18–30%	6–12%	Duktilitas menurun secara signifikan saat kekuatan meningkat
Kekerasan (Vickers)	35–50 HV	120–150 HV	Peningkatan kekerasan mencerminkan perubahan kekuatan tarik; bergantung ketebalan

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Densitas	~2.62–2.66 g/cm³	Lebih rendah dibanding paduan aluminium konvensional karena kandungan Li
Rentang Titik Leleh	~500–655 °C	Rentang solidus–liquidus tergantung paduan minor; dasar aluminium ~660 °C
Konduktivitas Termal	~110–140 W/m·K	Lebih rendah dibanding aluminium murni dan beberapa paduan 6xxx; konduktivitas turun dengan paduan
Konduktivitas Listrik	~28–38 % IACS	Menurun oleh elemen paduan dan kondisi presipitasi
Kalor Spesifik	~0.85–0.92 J/g·K	Mirip dengan paduan aluminium lain pada suhu ruangan
Koefisien Ekspansi Termal	~21–24 ×10⁻⁶ /K (20–100 °C)	Lebih rendah sedikit dari banyak paduan aluminium karena Li; baik untuk kestabilan dimensi tertentu

Densitas yang lebih rendah dari 8090 menghasilkan penghematan massa langsung pada komponen struktural dan berkontribusi pada peningkatan modulus spesifik. Konduktivitas termal dan listrik berada pada tingkat sedang dibanding aluminium murni; desain harus mempertimbangkan konduktivitas termal yang lebih rendah pada aplikasi heat sink. Koefisien ekspansi termal yang sedikit lebih rendah meningkatkan kestabilan dimensi pada rakitan yang mengalami siklus termal penting.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0,3–6,0 mm	Keseragaman baik pada ketebalan tipis	O, T3, T6, T8	Digunakan luas untuk kulit bentuk dan panel fuselage
Plat Tebal (Plate)	6–50+ mm	Kekuatan dapat berkurang pada bagian tebal akibat sensitivitas quench	Varian T6, T86	Membutuhkan jadwal quench dan aging khusus untuk homogenitas
Ekstrusi (Extrusion)	Profil kompleks	Kekuatan arah tinggi sepanjang sumbu	T3, T6, T8	Digunakan untuk rel struktural, stringer; mikrostruktur memanjang karena ekstrusi
Tabung (Tube)	Ketebalan dinding 1–25 mm	Sifat aksial baik	T6, T8	Tabung hydroformed dapat digunakan pada rangka yang sensitif terhadap bobot
Batang/Kawat (Bar/Rod)	Φ5–150 mm	Anisotropi mekanik baik sepanjang panjang	T6, T8	Baut fitting dan bahan baku fastener yang dimachining

Jalur proses dan bentuk produk menentukan sifat yang dapat dicapai; transisi dari cast ke wrought jarang terjadi untuk Al-Li; sebagian besar produk 8090 adalah wrought dan memerlukan kontrol ketat terhadap perlakuan solusi dan laju quench. Produk tipis biasanya mencapai kekuatan tahanan lebih tinggi setelah aging karena laju quench yang lebih cepat, sementara produk tebal memerlukan siklus termal modifikasi atau perlakuan mekanik pasca-proses untuk memastikan keseragaman sifat.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	8090	USA	Diakui oleh produsen besar Amerika Utara; variasi spesifik pemasok ada
EN AW	—	Eropa	Tidak ada setara harmonisasi EN tunggal; paduan Al-Li serupa digunakan (konsultasi pabrik)
JIS	—	Jepang	Paduan Al-Li lokal ada; setara JIS langsung tidak umum distandarisasi
GB/T	—	China	Standar China mencakup paduan Al-Li dengan kimia serupa tetapi tidak selalu cocok 1:1

Karena 8090 adalah komposisi Al-Li khusus, tidak ada setara internasional universal satu-satu; produsen regional sering memasok paduan dengan keseimbangan Li/Cu/Mg sedikit berbeda di bawah penamaan hak milik. Insinyur harus membandingkan komposisi kimia dan respon temper daripada hanya mengandalkan nomor grade nominal saat substitusi material antar pemasok atau wilayah.

Ketahanan Korosi

Di lingkungan atmosfer, 8090 menunjukkan ketahanan korosi umum yang dapat diterima dan sebanding dengan banyak paduan aluminium yang dapat diperlakukan panas jika perlakuan permukaan dilakukan dengan baik. Kehadiran Li dan Cu memerlukan persiapan permukaan terkontrol dan pelapisan pelindung karena tembaga dapat memicu korosi lokal pada lingkungan agresif; anodizing dan pelapisan konversi modern biasa digunakan.

Perilaku di laut cukup baik untuk struktur yang dicat atau disegel, namun 8090 bare di zona semprotan garam atau cipratan akan menunjukkan kerentanan pitting yang lebih tinggi dibandingkan beberapa paduan seri 5xxx yang mengandung magnesium. Desain yang tepat untuk menghindari celah, mengontrol tegangan sisa, dan mengisolasi logam berbeda sangat penting dalam aplikasi pantai dan lepas pantai.

Risiko retak korosi tegangan (SCC) ada pada temper kekuatan tinggi, terutama di lingkungan yang menyediakan reaktan katodik atau di mana kopling galvanik mempercepat kerusakan lokal. 8090 umumnya tahan SCC lebih baik dibanding keluarga 2xxx tertentu karena distribusi presipitatnya, namun tidak semudah seri 5xxx yang sangat tahan SCC; mitigasi desain dan perlakuan pasca-las adalah praktik umum. Interaksi galvanik dengan baja tahan karat atau komposit serat karbon memerlukan penghalang isolasi atau anoda korban untuk mencegah korosi yang dipercepat.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

8090 lebih menantang untuk dilas dibandingkan paduan non-heat-treatable karena efek litium terhadap porositas logam las dan kecenderungan retak panas pada sistem Al-Cu berkekuatan tinggi. Pengelasan fusi (GTAW/MIG) dapat dilakukan pada temper O atau overaged dengan hati-hati; temper kekuatan tinggi kehilangan kekerasan di zona pengaruh panas dan perbaikan pasca-las atau perlakuan panas lokal sering diperlukan. Saat pengelasan diperlukan, disarankan menggunakan paduan pengisi yang dirancang untuk sistem Al-Li atau filler Al-Mg dengan kerentanan rendah, serta prosedur termal-mekanik pra dan pasca-las untuk mengendalikan distorsi dan kehilangan sifat.

Kemampuan Mesin

8090 memiliki kemampuan mesin yang mirip dengan paduan aluminium berkekuatan tinggi lainnya; dapat dimesin dengan baik menggunakan alat carbide tetapi lebih abrasif dibanding paduan murni tinggi karena adanya disporsid keras dan partikel intermetallic. Kecepatan potong dianjurkan sedang dengan strategi pematah serpihan yang kuat; pendinginan dan evakuasi serpihan penting untuk menghindari tepi menumpuk dan pemanasan benda kerja. Geometri alat dengan sudut rake positif dan kecepatan maju tinggi dengan kedalaman potong rendah biasanya menghasilkan permukaan terbaik dan umur pisau yang panjang.

Kemampuan Bentuk

Pembentukan 8090 paling efektif pada temper annealed atau sedikit usia; paduan ini memiliki kemampuan elastis terbatas pada kondisi peak-aged dan rentan retak jika deformasi melebihi batas keuletan. Radius lipatan harus cukup lebar pada temper kekuatan tinggi—radius lipatan minimum tipikal beberapa kali ketebalan plat tergantung temper dan arah. Jika pembentukan berat diperlukan, perlakuan solusi dan temper terkontrol atau metode pembentukan bertahap dapat digunakan, serta strategi pembentukan hangat dapat meningkatkan keuletan untuk beberapa geometri.

Perilaku Perlakuan Panas

8090 dapat diperlakukan panas dan merespon perlakuan solusi serta urutan aging buatan yang menghasilkan presipitat halus dan koheren. Suhu perlakuan solusi tipikal berada di kisaran tengah 500 °C tergantung ukuran bagian dan kimia; waktu tahan dan quench cepat sangat penting untuk meminimalkan pembentukan presipitat kasar dan mempertahankan larutan untuk aging selanjutnya.

Aging buatan biasa dilakukan pada rentang suhu 120–190 °C untuk paduan Al-Li; sifat puncak dicapai melalui jadwal waktu-suhu tepat (keluarga T6/T8) yang menyeimbangkan pembentukan fase penguat dengan retensi ketangguhan dan ketahanan korosi yang memadai. Overaging dapat dipakai di beberapa aplikasi untuk meningkatkan ketahanan retak korosi tegangan dan ketangguhan dengan pengorbanan kekuatan puncak, dan temper stabil T86 digunakan untuk mempertahankan sifat selama pemakaian.

Pengerasan non-heat-treatable bukan jalur utama untuk 8090, tetapi pengerjaan dingin setelah perlakuan solusi dan sebelum aging (T8) adalah praktik standar untuk meningkatkan kekuatan luluh dan memperbaiki performa lelah melalui nukleasi presipitat penguat akibat regangan.

Performa Suhu Tinggi

Rentang suhu layanan 8090 untuk aplikasi memikul beban umumnya dibatasi di bawah suhu aging tipikal; paparan berkelanjutan di atas ~150–175 °C menyebabkan pelunakan progresif dan kehilangan kekuatan peak-aged. Paparan suhu tinggi mempercepat penggerosan presipitat dan pelarutan fase penguat halus, mengurangi sifat statis dan lelah.

Oksidasi pada suhu layanan minim karena aluminium membentuk lapisan pelindung Al2O3; namun, lingkungan suhu tinggi dengan spesies kimia agresif dapat merusak film pelindung. Zona pengaruh panas akibat pengelasan sangat rentan terhadap overaging dan degradasi yang dipicu oleh tegangan sisa ketika komponen terkena suhu tinggi sementara.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 8090
Aerospace	Kulit fuselage, balok lantai, fitting struktural	Kekuatan spesifik dan kekakuan tinggi dengan penghematan bobot
Maritim	Komponen lambung performa tinggi dan perangkat keras	Kekuatan terhadap bobot yang lebih baik; cocok dengan pelapis dan isolasi
Aerospace/Militer	Stringer, rangka, fitting gear pendaratan (sekunder)	Ketahanan lelah dan pengurangan massa untuk beban dinamis
Elektronik	Rumah struktural ringan	Kekuatan terhadap bobot yang baik dan stabilitas dimensi

8090 dipilih dalam desain di mana setiap kilogram pengurangan memberikan keuntungan performa sistem dan di mana proses serta sistem finishing terkontrol dapat mengatasi kelemahan akibat lingkungan atau fabrikasi.

Wawasan Pemilihan

Gunakan 8090 saat pengurangan massa dan kekakuan spesifik tinggi adalah persyaratan utama dan fasilitas manufaktur dapat mengendalikan perlakuan panas, quench, dan perlindungan korosi. Ini unggul pada ketahanan lelah per unit massa dan saat biaya pengadaan dan proses yang lebih tinggi dapat dibenarkan dengan peningkatan performa.

Dibandingkan aluminium murni komersial (misalnya 1100), 8090 menukar konduktivitas listrik/termal dan kemudahan pembentukan dengan kekuatan dan modulus yang jauh lebih tinggi. Dibandingkan paduan pengerasan kerja umum (misalnya 3003 / 5052), 8090 menawarkan kekuatan puncak jauh lebih tinggi dan ketahanan pertumbuhan retak lelah yang lebih baik tetapi membutuhkan perlindungan korosi lebih cermat dan kurang dapat dibentuk pada temper kekuatan tinggi. Dibandingkan paduan heat-treatable yang umum (misalnya 6061 / 6063), 8090 sering memberikan kekuatan dan kekakuan spesifik yang superior meskipun kekuatan puncak absolut serupa atau sedikit lebih rendah; pilih 8090 ketika massa dan modulus menjadi faktor penentu dan kemampuan pemasok untuk pengolahan Al-Li tersedia.

Ringkasan Penutup

8090 tetap relevan ketika kekuatan spesifik tinggi, kekakuan yang ditingkatkan, dan performa tahan lelah memerlukan kontrol proses yang lebih ketat serta langkah perlindungan. Ketika digunakan dengan pemilihan temper yang tepat, perlindungan permukaan, dan praktek fabrikasi yang sesuai, material ini memberikan solusi efektif untuk struktur ringan dan berkinerja tinggi di sektor dirgantara serta industri lain yang sensitif terhadap bobot.