Aluminium 8092: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Ringkasan Komprehensif
8092 adalah paduan aluminium yang dikategorikan dalam seri 8xxx, keluarga yang secara tradisional mengandung elemen di luar penomoran klasik 1xxx–7xxx dan sering meliputi litium serta tambahan khusus lainnya. Komposisi kimia dan pengembangannya menempatkannya sebagai paduan berbasis Al-Li yang dapat diperkuat dengan perlakuan panas, memanfaatkan litium untuk mengurangi densitas dan meningkatkan modulus elastis dibandingkan dengan grade aluminium konvensional.
Elemen paduan utama meliputi litium sebagai elemen pengubah densitas dan kekakuan, dengan tambahan sekunder magnesium, tembaga, serta jejak zirkonium atau titanium untuk pengendalian butir dan pengerasan presipitasi. Mekanisme penguatan utama adalah pengerasan presipitasi setelah perlakuan pelarutan dan pemasakan buatan, dengan kontribusi dari fasa-fasa halus yang mengandung Li (seperti δ′/Al3Li) dan presipitat Al-Cu/Mg konvensional bila ada.
Ciri utama termasuk kekuatan spesifik yang tinggi dan kekakuan yang lebih baik untuk fraksi berat tertentu, ketahanan korosi yang kompetitif bila diproses dan dilapisi dengan benar, serta kemampuan bentuk yang baik pada temper lunak dengan penurunan keuletan pada kondisi puncak penuaan. Kemampuan las umumnya dapat diterima dengan pemilihan elektroda isi yang tepat dan perlakuan pasca-las, namun perlu perhatian khusus terhadap potensi retak panas dan pelunakan zona pengaruh panas (HAZ).
Industri yang biasanya menggunakan 8092 adalah struktur dan fitting aerospace, komponen transportasi performa tinggi, serta aplikasi khusus di bidang kelautan dan pertahanan di mana pengurangan berat dan kekakuan sangat penting. Insinyur memilih 8092 di atas paduan lain ketika kombinasi densitas yang rendah, modulus yang lebih tinggi, dan kekuatan puncak yang dapat diperoleh dengan perlakuan panas lebih diutamakan dibandingkan biaya paduan yang lebih tinggi dan kompleksitas proses.
Varian Temper
| Temper | Tingkat Kekuatan | Elongasi | Kemampuan Bentuk | Kemampuan Las | Catatan |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Rendah | Tinggi (18–28%) | Istimewa | Istimewa | Fully annealed, keuletan maksimum untuk pembentukan |
| T4 | Sedang | Sedang (12–18%) | Baik | Baik | Penuaan alami setelah perlakuan pelarutan |
| T6 / T7 | Tinggi | Rendah–Sedang (6–12%) | Moderat | Moderat | Perlakuan pelarutan dan penuaan buatan untuk kekuatan puncak |
| T8 | Tinggi (mirip T6) | Rendah (6–10%) | Moderat | Moderat | Dikeraskan dingin, kemudian penuaan buatan untuk sifat yang disesuaikan |
| T351 / T651 | Tinggi | Rendah–Sedang (6–12%) | Moderat | Moderat | Temper dengan pelepasan tegangan untuk komponen struktural |
| H14 | Sedang | Rendah–Sedang (10–15%) | Baik untuk pembentukan sedang | Baik | Dikeraskan kerja untuk kekuatan sedang tanpa perlakuan panas |
Temper sangat berpengaruh pada keseimbangan antara kekuatan dan keuletan pada 8092, dengan kondisi annealed O yang dioptimalkan untuk pembentukan dan T6/T8 untuk kekuatan struktural. Proses las dan paparan termal dapat mengubah mikrostruktur lokal menjadi lebih lunak atau getas, sehingga pemilihan temper harus mempertimbangkan proses penyambungan berikutnya dan riwayat termal pemakaian.
Komposisi Kimia
| Elemen | Rentang % | Catatan |
|---|---|---|
| Li | 0,8 – 2,0 | Elemen utama untuk pengurangan berat dan peningkatan modulus; mengontrol densitas dan presipitasi δ′ |
| Mg | 0,3 – 1,2 | Mendukung pengerasan penuaan dengan Al-Li; meningkatkan kekuatan dan pengerasan regangan |
| Cu | 0,1 – 0,8 | Meningkatkan pengerasan presipitasi; dapat mempengaruhi korosi jika kadarnya tinggi |
| Zn | 0,05 – 0,4 | Sebagian kecil; dapat menambah kekuatan namun dikontrol untuk membatasi korosi tegangan |
| Zr | 0,02 – 0,25 | Penghalus butir dan pembentuk disperoid untuk mengontrol rekristalisasi dan tekstur |
| Ti | 0,01 – 0,12 | Pemicu pembentukan butir saat proses peleburan dan pemrosesan termomekanik |
| Fe | ≤ 0,50 | Elemen impuritas; kelebihan Fe menurunkan ketangguhan dan dapat membentuk intermetalik |
| Si | ≤ 0,50 | Kontrol kadar untuk mengurangi fasa kasar; Si berlebih dapat merusak sifat mekanik |
| Mn | ≤ 0,20 | Tambahan kecil untuk mengontrol fasa batas butir dan rekristalisasi |
| Lainnya | Seimbang Al | Elemen jejak dan sisa; sisanya adalah matriks aluminium |
Fraksi litium adalah faktor utama yang menggerakkan performa 8092, mengurangi densitas dan memungkinkan presipitat δ′/Al3Li yang meningkatkan modulus dan kekuatan luluh. Elemen paduan sekunder seperti Mg dan Cu mengatur urutan presipitasi dan kekuatan yang dapat dicapai; Zr dan Ti ditambahkan dalam jumlah kecil untuk menahan batas butir dan menekan rekristalisasi selama pemrosesan.
Sifat Mekanik
Dalam perilaku tarik, 8092 menunjukkan perubahan signifikan antara temper annealed dan puncak penuaan. Pada kondisi lunak O atau penuaan ringan, paduan ini memiliki elongasi dan keuletan yang cukup besar untuk operasi pembentukan kompleks, sementara pada kondisi puncak penuaan T6/T8, keuletan berkurang untuk meningkatkan kekuatan luluh dan tarik melalui distribusi presipitat nanoskopis yang padat. Performa kelelahan umumnya baik untuk paduan Al-Li karena modulus yang lebih tinggi dan densitas lebih rendah, namun inisiasi retak kelelahan sensitif terhadap kondisi permukaan dan heterogenitas mikrostruktur.
Kekuatan luluh meningkat secara signifikan setelah perlakuan pelarutan dan penuaan buatan, sering mencapai kekuatan statis setara desain yang kompetitif dengan beberapa paduan seri 7xxx namun dengan densitas lebih rendah dan rasio kekakuan-terhadap-berat yang lebih baik. Kekerasan berkorelasi baik dengan sifat tarik dan dapat dipantau sebagai indikator kontrol proses setelah penuaan. Ketebalan dan bentuk mempengaruhi kinetika penuaan dan respons pengerasan dingin—bagian yang lebih tebal menunjukkan homogenisasi lebih lambat dan mungkin memerlukan perlakuan pelarutan yang lebih lama untuk melarutkan fasa kasar sepenuhnya.
| Sifat | O/Annealed | Temper Utama (misal T6/T8) | Catatan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | 220–280 MPa | 380–470 MPa | Kekuatan puncak tergantung pada kadar Li dan Cu/Mg serta jadwal penuaan |
| Kekuatan Luluh | 110–160 MPa | 320–400 MPa | Kekuatan luluh offset tergantung pada distribusi presipitat dan pengerasan dingin |
| Elongasi | 18–28% | 6–12% | Keuletan berkurang pada penuaan puncak; mode patah berubah dari daktail menjadi campuran |
| Kekerasan | 40–55 HB | 95–140 HB | Kekerasan mencerminkan pengerasan penuaan; nilai tergantung pada proses dan ketebalan |
Sifat Fisik
| Sifat | Nilai | Catatan |
|---|---|---|
| Densitas | ~2,60–2,65 g/cm³ | Sekitar 3–6% lebih rendah dibandingkan paduan aluminium konvensional, tergantung kadar Li |
| Rentang Leleh | ~505–655 °C | Perpindahan solidus/liquidus akibat paduan; perlakuan pelarutan biasanya 510–540 °C tergantung ketebalan |
| Konduktivitas Termal | ~140–170 W/m·K | Lebih rendah dari aluminium murni; menurun akibat Li dan tambahan paduan |
| Konduktivitas Listrik | ~30–45 % IACS | Berkurang dibanding aluminium murni akibat penghamburan solut dari Li, Cu dan Mg |
| Kalor Jenis | ~880–920 J/kg·K | Tipe khas untuk paduan aluminium; bervariasi ringan dengan komposisi |
| Koefisien Ekspansi Termal | ~23–25 ×10⁻⁶ /K | Agak berkurang dibanding banyak paduan aluminium karena penambahan Li menurunkan CTE |
Densitas yang lebih rendah dan peningkatan modulus adalah keuntungan fisik utama dari 8092, meningkatkan kekakuan spesifik dan menjadikan paduan ini menarik di aplikasi yang mengutamakan pengurangan massa. Sifat termal berada di tingkat menengah—konduktivitas termal dan listrik berkurang dibanding aluminium berkualitas sangat tinggi, yang mempengaruhi desain komponen pembuang panas dan pertimbangan elektromagnetik.
Bentuk Produk
| Bentuk | Ketebalan/Ukuran Tipikal | Perilaku Kekuatan | Temper Umum | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Plat Tipis (Sheet) | 0.3–6.0 mm | Properti pulih dengan baik setelah perlakuan panas; ketebalan tipis mengalami penuaan secara merata | O, T4, T6, T8 | Umum untuk panel aerospace dan komponen berbentuk |
| Plat Tebal (Plate) | 6–50 mm | Homogenisasi lebih lambat dan waktu pelarutan lebih lama; potensi pelunakan HAZ pada struktur yang dilas | T6, T651 | Digunakan pada elemen struktural dimana ketebalan meningkatkan kapasitas beban |
| Ekstrusi (Extrusion) | Profil hingga beberapa ratus mm | Ekstrudabilitas bergantung pada struktur butir billet; penuaan setelah ekstrusi mencapai kekuatan desain | O, T6, T8 | Penampang kompleks untuk rangka dan penguat |
| Tabung (Tube) | OD 6–150 mm | Ketebalan dinding mempengaruhi quench dan penuaan; tabung untuk sistem struktural dan fluida | O, T6 | Memerlukan kontrol proses yang cermat agar menghindari anisotropi |
| Batang (Bar/Rod) | Diameter hingga 150 mm | Batang mempertahankan properti homogen bila direhomogenisasi dengan benar | O, T6 | Stok untuk machining fitting dan konektor |
Sheet dan ekstrusi adalah bentuk produk yang paling umum untuk 8092, mengingat penggunaan paduan ini pada panel, rangka, dan fitting dimana dibutuhkan bentuk terbentuk dan rasio kekuatan-terhadap-berat tinggi. Plat dan penampang tebal memerlukan siklus termal yang disesuaikan untuk memastikan pelarutan penuh, sedangkan ekstrusi mendapat keuntungan dari penghalusan butir terkontrol agar memungkinkan perlakuan panas berikutnya tanpa rekristalisasi berlebih.
Grade Setara
| Standar | Grade | Region | Catatan |
|---|---|---|---|
| AA | 8092 | USA | Penamaan industri untuk paduan ini; digunakan dalam spesifikasi aerospace |
| EN AW | Al‑8092 (perkiraan) | Eropa | Tidak ada ekivalen EN tepat dalam katalog umum; pemasok Eropa sering mencantumkan sebagai paduan khusus Al‑Li |
| JIS | A8092 (perkiraan) | Jepang | Standar Jepang mengklasifikasikan paduan ini dalam keluarga khusus Al-Li dengan penamaan lokal |
| GB/T | 8092 (perkiraan) | China | Standar China untuk paduan Al-Li yang ditingkatkan ada, tetapi toleransi komposisi dapat bervariasi |
Ekivalen satu-satu langsung untuk 8092 jarang ditemukan karena paduan seri 8xxx seringkali bersifat kepemilikan atau dikembangkan untuk spesifikasi khusus aerospace dan pertahanan. Standar regional dapat memberikan kecocokan yang dekat namun pengguna harus memverifikasi kimia kritis dan properti mekanik daripada hanya mengandalkan nomor grade nominal.
Ketahanan Korosi
Ketahanan korosi atmosfer pada 8092 umumnya baik dibandingkan dengan paduan Al-Cu seri 2xxx yang sangat dipadu, dengan catatan kadar tembaga dikontrol dan perlakuan permukaan yang sesuai diterapkan. Di lingkungan laut dan kaya klorida, keberadaan Li dan Cu memerlukan lapisan pelindung, anodizing, atau proteksi katodik untuk menghindari pitting lokal dan korosi umum yang dipercepat.
Kecenderungan retak korosi akibat tegangan (SCC) lebih rendah dibandingkan paduan 2xxx berkadar tembaga tinggi, namun bisa lebih tinggi dibandingkan paduan 5xxx murni Mg di beberapa kondisi temper dan tegangan. Formasi heterogenitas mikrostruktur di tepi dan area las dapat menjadi titik inisiasi SCC, sehingga desain harus meminimalkan tegangan residu tarik dan menggunakan temper serta penuaan pasca-las yang sesuai.
Interaksi galvanik dengan material struktural umum perlu diperhatikan: 8092 lebih anodis daripada baja tahan karat dan kurang mulia dibanding banyak paduan aluminium kemurnian tinggi, sehingga lapisan isolasi atau pengikat yang kompatibel direkomendasikan pada rakitan logam campuran. Secara keseluruhan, 8092 menawarkan keseimbangan ketahanan korosi dan kekuatan yang menguntungkan dibanding banyak paduan yang dapat diperlakukan panas, namun finishing permukaan dan kontrol metalurgi sangat penting untuk layanan jangka panjang.
Properti Fabrikasi
Kemampuan Pengelasan
8092 dapat dilas dengan proses fusi konvensional seperti TIG dan MIG asalkan parameter pengelasan dan paduan pengisi telah dipra-kualifikasi. Paduan pengisi yang direkomendasikan biasanya Al-Cu-Mg atau Al-Mg yang diformulasikan untuk mempertahankan keuletan dan meminimalkan risiko keretakan panas; gunakan pengisi yang mengembalikan ketahanan korosi yang dapat diterima di lasan dan zona terpengaruh panas (HAZ). Penuaan pasca-las atau pelunakan tegangan mekanis sering diperlukan untuk mengembalikan kekuatan yang hilang akibat pelunakan HAZ, dan lasan harus diuji untuk ketahanan SCC dan kelelahan sesuai kondisi pemakaian.
Kemampuan Mesin (Machinability)
Kemampuan mesin 8092 tergolong sedang dan umumnya sebanding dengan paduan Al-Li yang dapat diperlakukan panas lainnya, dengan pemutusan serpihan yang baik saat menggunakan perkakas carbide atau baja kecepatan tinggi. Kecepatan potong harus dioptimalkan sesuai kekerasan temper; material yang telah penuaan puncak memerlukan kecepatan pakan lebih lambat dan penjepit yang kaku. Pelapis perkakas seperti TiAlN memperpanjang usia pemotong saat machining pada temper yang sudah tua, dan pendingin banjir membantu mengatasi pembentukan built-up edge yang dapat terjadi karena distribusi presipitat kuat dan halus.
Kemampuan Bentuk (Formability)
Kemampuan bentuk terbaik ada pada temper O dan T4 dimana keuletan memungkinkan radius bengkok relatif kecil dan operasi stamping kompleks dengan retak minimal. Pada temper penuaan puncak, pembentukan dibatasi oleh elongasi yang berkurang; proses biasanya menggunakan pembentukan awal pada temper lebih lunak diikuti dengan perlakuan pelarutan dan penuaan terkontrol untuk mencapai kekuatan akhir dan stabilitas dimensi. Radius bengkok minimum bergantung pada ketebalan dan temper, namun umumnya lebih besar pada kondisi T6/T8—perencanaan untuk springback dan risiko retak sangat penting dalam desain tooling.
Perilaku Perlakuan Panas
Sebagai paduan Al-Li yang dapat diperlakukan panas, 8092 merespon perlakuan pelarutan, quenching, dan penuaan artifisial konvensional untuk mengembangkan kekuatan tinggi. Perlakuan pelarutan khas dilakukan pada suhu cukup tinggi untuk melarutkan fasa mengandung Li dan Cu/Mg kemudian diikuti quenching cepat untuk mempertahankan larutan padat jenuh berlebih. Penuaan artifisial pada suhu terkontrol mendorong presipitasi δ′ (Al3Li) dan fasa penguat lain; jadwal penuaan dapat disesuaikan untuk mengutamakan kekuatan puncak (T6) atau ketangguhan retak yang lebih baik serta stabilitas overage (kondisi mirip T7).
Transisi temper seperti dari T4 ke T6 dapat diprediksi, namun harus hati-hati dengan ketebalan penampang dan laju pendinginan karena variasi quench akan menghasilkan presipitasi dan respons mekanik yang tidak merata. Bila berlaku, pengerjaan dingin sebelum penuaan (T8) dapat meningkatkan kekuatan luluh melalui kinetika presipitasi yang dibantu dislokasi, namun hal ini dapat mengurangi keuletan dan kemampuan bentuk sehingga harus diseimbangkan dengan simulasi proses dan pengujian mekanik.
Kinerja Suhu Tinggi
Pemajanan jangka panjang pada suhu tinggi secara progresif mengurangi kekuatan 8092 karena presipitat stabil membesar dan δ′ melarut atau bertransformasi, dengan kehilangan kekuatan signifikan di atas ~120–150 °C. Pemajanan jangka pendek pada suhu lebih tinggi, misalnya saat pengelasan atau brazing, menghasilkan HAZ yang melunak yang dapat mengurangi umur layanan di bawah pembebanan siklik kecuali dilakukan perlakuan termal pasca. Laju oksidasi pada suhu layanan khas rendah untuk paduan aluminium, namun film permukaan dapat mengubah pasivitas kimia dan memengaruhi interaksi korosi dalam lingkungan suhu tinggi, lembab, atau laut.
Untuk layanan suhu tinggi berkelanjutan pertimbangkan paduan alternatif yang memang dirancang untuk stabilitas suhu tinggi, atau rancang dengan faktor keamanan untuk degradasi kekuatan luluh dan kelelahan yang menyertai relaksasi temper dan pembesaran presipitat.
Aplikasi
| Industri | Contoh Komponen | Alasan Penggunaan 8092 |
|---|---|---|
| Aerospace | Penguat fuselage, fitting bulkhead | Kekuatan spesifik dan kekakuan tinggi mengurangi massa sekaligus memenuhi beban struktural |
| Marine | Struktur dek ringan dan fitting | Kepadatan lebih rendah dan ketahanan korosi baik dengan coating memberikan penghematan berat |
| Defense/Transport | Pemasangan armor kendaraan, komponen gerbong kereta | Perimbangan kekuatan, kekakuan, dan kemampuan manufaktur untuk sistem yang sensitif terhadap berat |
| Elektronika | Rangka struktural dan penyebar panas sedang | Konduktivitas termal baik untuk bagian struktural dan perilaku EMI yang dapat diterima |
8092 dipilih ketika terjadi perubahan langkah besar pada kekakuan dan kekuatan sensitif berat tanpa biaya tinggi atau risiko kerapuhan dari beberapa paduan 7xxx berkekuatan tinggi. Kombinasi kepadatan rendah, kekuatan perlakuan panas, dan ketahanan korosi yang wajar menjadikannya paduan niche namun penting untuk komponen struktural ringan modern.
Insight Pemilihan
Untuk engineer yang memilih antara grade, 8092 menukar kekuatan lebih tinggi dan kepadatan lebih rendah dengan konduktivitas listrik agak berkurang dan biaya paduan lebih tinggi dibanding aluminium murni komersial seperti 1100. Gunakan 8092 dimana rasio kekakuan-terhadap-berat dan kekuatan struktural puncak menjadi prioritas dan konduktivitas menjadi perhatian sekunder.
Dibandingkan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 8092 menawarkan kekuatan tertinggi setelah perlakuan panas sembari mempertahankan ketahanan korosi yang kompetitif bila diproses dengan benar; pilih 8092 ketika kekuatan dan kekakuan harus melebihi kemampuan paduan Mg tak dapat diperlakukan panas.
Dibandingkan dengan paduan yang umum diperlakukan panas seperti 6061, 8092 menawarkan kekakuan spesifik yang lebih baik dan potensi pengurangan massa meskipun kadang-kadang nilai tarik puncaknya lebih rendah; pilih 8092 ketika pengurangan berat dan peningkatan modulus lebih diutamakan dibandingkan kemudahan dan kelaziman paduan seri 6xxx.
Ringkasan Penutup
8092 tetap relevan sebagai paduan Al-Li yang diperlakukan panas khusus yang memberikan kekakuan spesifik yang lebih baik dan kekuatan yang kompetitif untuk aplikasi rekayasa yang sensitif terhadap berat, asalkan perancang mempertimbangkan kompromi yang disebabkan oleh paduan ini terhadap konduktivitas, biaya, dan kompleksitas proses.