Aluminium AlSi10Mg: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Menyeluruh

AlSi10Mg adalah paduan aluminium untuk pengecoran dan manufaktur aditif yang termasuk dalam keluarga Al-Si-Mg, bukan dalam seri klasik lembaran 1xxx–7xxx. Komposisi nominalnya berkisar sekitar 9–11% silikon dengan tambahan kecil magnesium (biasanya 0,25–0,45%) serta kadar terkendali Fe, Cu, Mn, dan Ti untuk menyeimbangkan kemampuan cor dan performa mekanik.

Jalur penguatan utamanya adalah pengerasan presipitasi yang dapat diperlakukan panas: perlakuan larutan melarutkan fase yang mengandung Mg dan quench cepat diikuti oleh penuaan buatan yang terkontrol mempresipitasi gugus Mg2Si dan struktur yang dimodifikasi silikon yang meningkatkan kekuatan. Dalam banyak aplikasi manufaktur aditif dan pengecoran, mikrostruktur hasil cetak serta solidifikasi cepat mendukung dispersi silikon yang halus sehingga bisa mendekati atau melebihi kekuatan temper T6 konvensional.

Ciri utama termasuk rasio kekuatan-terhadap-berat yang baik, kemampuan cor yang baik, serta konduktivitas termal yang relatif tinggi dibanding banyak paduan aluminium, dan ketahanan korosi yang dapat diterima di sebagian besar atmosfer setelah perlakuan permukaan yang tepat. Kemampuan las dan kemudahan pemesinan umumnya baik untuk paduan Al-Si, walaupun kandungan silikon meningkatkan keausan alat dan mengurangi keuletan pada temper kekuatan puncak.

Industri tipikal meliputi otomotif (bagian struktural cor, housing), motorsport dan dirgantara (braket dan housing ringan), elektronik (penyebar panas dan housing), serta prototyping dan produksi kecil seri manufaktur aditif. Insinyur memilih AlSi10Mg ketika dibutuhkan kombinasi densitas rendah, kemampuan cor atau kompatibilitas AM yang baik, dan kekuatan yang dapat diperlakukan panas, sambil menerima formabilitas yang berkurang dibandingkan dengan paduan wrougt dengan silikon rendah.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Pelasan	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Annealed / bebas tegangan, keuletan terbaik untuk pembentukan
F / As-cast / As-built	Rendah–Sedang	Sedang	Baik	Baik	Kondisi hasil cor atau manufaktur aditif sebelum perlakuan panas
T5	Sedang–Tinggi	Sedang–Rendah	Cukup	Baik	Didinginkan dari suhu tinggi dan diaging secara buatan; umum untuk bagian AM
T6	Tinggi	Rendah	Kurang–Cukup	Baik	Perlakuan larutan, quench, dan aging buatan; kekuatan puncak
T651	Tinggi	Rendah	Kurang–Cukup	Baik	T6 plus bebas tegangan dengan peregangan; untuk stabilitas dimensi kritis
T7	Sedang	Sedang	Cukup	Baik	Overaged untuk stabilitas lebih baik, ketangguhan lebih tinggi, dan tahan SCC

Temper memiliki pengaruh kuat pada keseimbangan antara kekuatan dan keuletan: perlakuan larutan diikuti aging (T6) memaksimalkan kekuatan tarik/luluh dengan mengorbankan elongasi dan formabilitas. Aging pada suhu lebih rendah (T5) sering dipakai untuk komponen AM untuk mengurangi distorsi sekaligus memulihkan kekuatan, dan annealing (O) digunakan saat pembentukan atau pemesinan memerlukan keuletan maksimal.

Riwayat perlakuan panas juga memengaruhi ketahanan lelah dan homogenitas mikrostruktur; dalam banyak aplikasi cor dan AM siklus T6 atau T5 yang dioptimalkan ditetapkan untuk meminimalkan segregasi cor dan menstabilkan morfologi silikon bagi sifat mekanik dan termal yang ditargetkan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	9,0–11,0	Elemen paduan utama; menurunkan rentang leleh dan meningkatkan fluida dan ketahanan aus
Fe	0,4–0,8	Elemen impuritas; membentuk intermetalik yang mengurangi keuletan dan memengaruhi kemudahan mesin
Mn	0,05–0,45	Mengontrol morfologi intermetalik Fe dan sedikit meningkatkan kekuatan
Mg	0,25–0,45	Elemen pengerasan penuaan (membentuk Mg2Si); mengontrol penguatan presipitasi
Cu	0,05–0,20	Biasanya rendah; menaikkan kekuatan tapi bisa mengurangi ketahanan korosi jika tinggi
Zn	≤0,2	Minor, biasanya residu; efek penguatan terbatas
Cr	≤0,05	Penambahan jejak untuk memperhalus butir dan mengontrol intermetalik
Ti	≤0,15	Penghalus butir untuk mikrostruktur cor dan AM
Lainnya / Residu	≤0,15 total	Elemen jejak dan impuritas; dikendalikan demi performa konsisten

Silikon adalah elemen paduan dominan dan mengatur perilaku cor, komposisi eutektik, serta kekerasan fase kaya Si. Magnesium adalah spesies pengerasan penuaan aktif yang membentuk presipitat halus mengandung Mg pada penuaan, memungkinkan penguatan T6/T5. Penambahan terkendali Mn, Ti serta kadar rendah Fe dan Cu digunakan untuk mengatur morfologi intermetalik, mengurangi kecenderungan retak panas, dan mengoptimalkan mikrostruktur cor/AM untuk perlakuan panas dan performa mekanik selanjutnya.

Sifat Mekanik

Dalam beban tarik, AlSi10Mg menunjukkan kekuatan tarik ultimate tinggi pada kondisi T6/T5 walau elongasi biasanya berkurang dibandingkan paduan wrougt dengan silikon rendah. Kekuatan luluh meningkat pesat setelah perlakuan larutan dan aging buatan karena presipitasi fase halus mengandung Mg dan interaksi dengan partikel silikon. Elongasi sampai patah sangat bergantung pada temper dan mikrostruktur; kondisi O atau as-cast memberikan keuletan tertinggi, sedangkan T6 memberikan kekuatan tertinggi dengan pengorbanan elongasi.

Kekerasan mengikuti tren yang sama: bahan annealed dan as-cast memiliki nilai Brinell/HRB lebih rendah, sedangkan nilai T6/T5 meningkat signifikan akibat pengerasan presipitasi dan penguatan dispersi silikon. Performa lelah dipengaruhi oleh kondisi permukaan, porositas (penting untuk bagian cor dan AM), dan temper; bahan perlakuan T6 dapat menunjukkan ketahanan lelah siklus tinggi yang baik jika porositas dan cacat permukaan diminimalkan. Ketebalan dan ukuran penampang memengaruhi respons mekanik melalui perbedaan laju solidifikasi dan riwayat pendinginan; penampang tipis biasanya memiliki mikrostruktur lebih halus dan kekuatan as-cast lebih tinggi sedangkan penampang tebal dapat lebih lunak dan lebih rentan ke porositas penyusutan.

Properti	O/Annealed	Temper Utama (misal T6)	Catatan
Kekuatan Tarik (UTS)	160–220 MPa	300–380 MPa	Nilai T6 tergantung ketebalan penampang dan spesifik perlakuan panas
Kekuatan Luluh (bukti 0,2%)	80–140 MPa	240–320 MPa	Luluh naik tajam dengan aging; kondisi AM as-built bisa mencapai luluh menengah
Elongasi (A%)	8–15%	2–8%	Keuletan menurun pada temper puncak; mode patah sering transgranular melalui partikel Si
Kekerasan (HB)	40–65 HB	90–140 HB	Kekerasan berkorelasi dengan kerapatan presipitat dan morfologi Si

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density	2,67–2,70 g/cm³	Sebanding dengan paduan Al lain; kekuatan spesifik sangat baik
Rentang Leleh	~570–585 °C	Rentang dipengaruhi eutektik oleh ~10% Si; depresi solidus/liquidus dibanding Al murni
Konduktivitas Termal	100–140 W/m·K	Lebih rendah dari Al murni tetapi masih baik untuk heat-sinking; tergantung suhu dan porositas
Konduktivitas Listrik	~30–40% IACS	Berkurang dari Al murni karena paduan dan penyebaran mikrostruktur
Kalor Spesifik	~900 J/kg·K	Tipikal untuk paduan aluminium dekat suhu kamar
Ekspansi Termal (20–200°C)	~22–24 ×10⁻⁶ /K	Koefisien mirip paduan Al lain; perlu dipertimbangkan dalam rakitan multi-material

Konduktivitas termal dan kapasitas panas AlSi10Mg menjadikannya menarik untuk komponen yang memerlukan manajemen termal dengan bobot ringan, meskipun konduktivitasnya lebih rendah dibanding aluminium murni dan beberapa paduan dengan paduan yang lebih rendah. Rentang leleh yang diperkecil dibandingkan Al murni menguntungkan untuk cor dan AM, memungkinkan suhu cor lebih rendah dan gradien termal berkurang dalam banyak proses. Ekspansi dan konduktivitas termal harus diperhitungkan untuk rangkaian yang menggabungkan material berbeda guna menghindari distorsi dan tegangan termal selama penggunaan.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temperan Umum	Catatan
Casting (pasir, gravitasi)	Bagian mulai dari beberapa mm hingga >100 mm	Beragam; kasar pada bagian tebal	As-cast, T6	Banyak digunakan untuk rumah kendaraan dan industri
Die-cast	Bagian tipis hingga sedang (1–10 mm)	Baik, mikrostruktur halus pada dinding tipis	As-cast, T5/T6	Die-casting menghasilkan permukaan lebih halus dan struktur eutektik yang lebih baik
Manufaktur Additif (powder bed fusion)	Geometri kompleks, ketebalan dinding 0,5–10 mm	Mikrostruktur halus, kekuatan tinggi dalam kondisi build	As-built, T5, T6	Solidifikasi cepat menghasilkan perilaku mekanik unik; perlakuan panas biasanya diterapkan
Ekstrusi (terbatas)	Profil sampai beberapa puluh mm	Terbatas karena fokus pada casting	T4/T6-like	Jarang; umumnya diproduksi dalam bentuk casting atau powder
Batang/Galur	Diameter kecil dari konsolidasi serbuk	Tergantung proses	T6	Biasanya dibuat melalui proses sekunder atau metalurgi serbuk

AlSi10Mg terutama dipasok sebagai casting (gravitasi, die-cast) atau serbuk untuk manufaktur additif daripada produk lembaran besar yang dibentuk. Proses casting dan AM memengaruhi mikrostruktur dan kandungan cacat; die-casting dan solidifikasi cepat AM menghasilkan dispersi silikon lebih halus dan kekuatan as-built yang lebih baik. Bentuk produk menentukan temperan yang dapat diterapkan, ukuran bagian yang bisa dicapai, dan langkah proses sekunder seperti machining, perlakuan panas, serta finishing permukaan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
EN / ISO	AlSi10Mg / EN AC-AlSi10Mg	Eropa / Internasional	Penamaan casting Eropa umum sesuai EN 1706 dan norma ISO
AA / ASTM	(tidak ada setara AA langsung)	USA	A356 mirip tetapi Si lebih rendah (≈7%) dan Mg berbeda; tidak ada nomor paduan AA tepat untuk AlSi10Mg
JIS	A3560/A357?*	Jepang	Standar casting Jepang memiliki grade Al-Si-Mg serupa namun batas kandungan sedikit berbeda
GB/T	AlSi10Mg	China	Standar casting China yang setara dan banyak digunakan dalam rantai pasok domestik

Standar antar wilayah dapat berbeda pada batas maksimum kandungan impuritas, persyaratan tarik, serta praktik perlakuan panas yang diizinkan; penamaan EN/ISO AlSi10Mg adalah rujukan umum untuk Eropa dan banyak pemasok global. Grade pembanding seperti A356 (AlSi7Mg) atau AlSi12Cu (ADC12) menunjukkan kompromi komposisi dan performa: A356 memiliki silikon lebih rendah sehingga berbeda cara pengecoran dan keseimbangan kekuatan/keuletan, sementara ADC12 mengandung silikon dan tembaga lebih tinggi yang mengubah sifat mekanik dan ketahanan korosi. Saat mengimpor, pastikan standar dan kriteria mekanik yang tepat, jangan hanya mengandalkan nama umum.

Ketahanan Korosi

AlSi10Mg menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang baik terutama karena film oksida pasif aluminium dan kandungan tembaga paduan yang relatif rendah. Pada atmosfer darat biasa dan lingkungan industri ringan, performanya mirip dengan paduan casting Al-Si rendah tembaga lainnya dan biasanya menguntungkan bila diaplikasikan perlakuan permukaan seperti anodizing atau lapisan konversi untuk daya tahan lebih.

Dalam lingkungan laut atau yang mengandung klorida, paduan ini cukup rentan terhadap pengikisan lokal berupa pitting dan korosi celah; perlindungan permukaan yang sesuai, lapisan pengorban pengganti (sacrificial coatings) atau isolasi katodik dianjurkan untuk pemakaian jangka panjang. Keretakan akibat korosi tegangan (stress corrosion cracking) lebih rendah dibanding paduan Al-Zn-Mg kekuatan tinggi, namun bisa terjadi bila kombinasi tegangan tarik dan lingkungan klorida agresif muncul, terutama pada temperan puncak jika tidak di-overage untuk resistensi SCC.

Interaksi galvanik dengan material katodik (baja tahan karat, tembaga) dapat mempercepat korosi lokal jika terjadi kontak listrik langsung dan adanya elektrolit; strategi desain harus memasukkan antarmuka isolasi atau logam sejenis untuk mengurangi arus galvanik. Jika dibandingkan dengan paduan 5xxx atau 6xxx yang dibentuk, AlSi10Mg umumnya menyeimbangkan kemudahan pengecoran dengan ketahanan korosi yang dapat diterima, namun tidak sebesar ketahanan laut paduan Al-Mg khusus atau kontrol korosi lokal pada produk wrought yang dianodisasi dengan baik.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

AlSi10Mg dapat dilas dengan proses fusi umum seperti GTAW (TIG) dan GMAW (MIG), dan sering disambung dengan kawat pengisi yang sesuai. Bahan pengisi kaya silikon seperti ER4043 (Al-5Si) dan kawat pengisi Al-Si-Mg umum dipilih agar perilaku solidifikasi cocok dan mengurangi retakan panas; ER5356 (Al-Mg) bisa digunakan jika diinginkan kekuatan dan kandungan Mg lebih tinggi namun berisiko menambah porositas dan retak panas. Porositas, penyerapan hidrogen dan penyusutan adalah masalah utama pengelasan; pembersihan pra-las, desain sambungan yang tepat serta pengaturan input panas mengurangi pelemahan HAZ dan cacat las.

Kemudahan Mesin

Mesin AlSi10Mg relatif mudah dibandingkan paduan ferrous, tetapi partikel silikon meningkatkan abrasifitas dan mempercepat keausan alat, sehingga alat karbida dan berlapis PVD direkomendasikan. Kecepatan pakan dan pemotongan biasanya lebih tinggi daripada baja, dengan pendinginan maksimal untuk mengontrol evakuasi serbuk dan distorsi termal; bentuk serbuk biasanya diskontinu karena fase silikon yang rapuh. Permukaan akhir sangat bergantung pada porositas casting atau AM, sehingga biasanya memerlukan pass finishing dan inspeksi nondestruktif untuk komponen kritis.

Kemampuan Bentuk

Pembentukan dingin terbatas pada temperan puncak; temperan O dan yang berumur ringan memberikan kemudahan bentuk terbaik untuk operasi bending dan stamping. Radius bengkok minimum yang direkomendasikan tergantung temperan dan geometri, namun pedoman umum adalah 4–6× tebal material pada kondisi annealed dan radius lebih besar untuk material T6 agar menghindari retak pada klaster partikel silikon. Untuk bentuk kompleks, disarankan menggunakan casting near-net shape atau AM plus machining pasca proses daripada pembentukan dingin ekstensif karena keterbatasan keuletan pada temperan kekuatan tinggi.

Perilaku Perlakuan Panas

Perlakuan larutan (solution treatment) AlSi10Mg umumnya dilakukan pada suhu sekitar 540–545 °C untuk menghomogenisasi mikrostruktur dan melarutkan fase yang mengandung Mg, dengan waktu tahan disesuaikan berdasarkan ketebalan bagian agar menghindari melelehnya fase titik leleh rendah. Pendinginan cepat (quenching) setelah perlakuan larutan diperlukan untuk mempertahankan larutan padat jenuh; tingkat kejutan memengaruhi densitas presipitat yang terbentuk saat aging dan akhirnya kekuatan akhir. Aging buatan tipe T6 biasanya dilakukan pada suhu 160–180 °C selama beberapa jam untuk membentuk klaster Mg2Si dan menstabilkan morfologi silikon demi kekuatan puncak.

Temperan T5, sering digunakan pada komponen AM, melibatkan pendinginan dari suhu proses tinggi diikuti aging buatan langsung untuk menghasilkan kekuatan sedang dengan distorsi lebih rendah dibanding perlakuan larutan penuh. Perlakuan overaging (T7) digunakan untuk meningkatkan stabilitas dimensi dan ketahanan terhadap keretakan akibat korosi tegangan meskipun mengorbankan sebagian kekuatan puncak. Annealing dan pelunakan penuh (O) dicapai melalui pemanasan jangka panjang pada suhu lebih rendah untuk memperbesar presipitat dan spheroidisasi silikon, mengembalikan keuletan untuk proses pembentukan dan machining.

Performa Temperatur Tinggi

AlSi10Mg mengalami pengurangan kekuatan secara progresif saat suhu naik di atas suhu ruang, dengan penurunan signifikan pada kekuatan luluh dan tarik biasa terjadi di atas 150 °C. Paparan jangka panjang di atas ~125–150 °C mempercepat pembesaran presipitat dan hilangnya efek aging puncak, sehingga batas suhu kerja biasanya ditentukan secara konservatif untuk aplikasi menahan beban. Oksidasi terbatas oleh lapisan oksida pelindung aluminium namun paparan suhu tinggi dapat memicu skala dan oksidasi lokal fase kaya silikon jika lapisan pelindung tidak diterapkan.

Zona terpengaruh panas selama pengelasan atau pemanasan lokal dapat melunakkan paduan akibat pelarutan presipitat atau overaging; perlakuan panas pasca las atau strategi desain untuk meminimalkan suhu puncak lokal diperlukan agar menjaga integritas mekanik. Untuk paparan suhu tinggi durasi singkat paduan dapat bekerja dengan baik, namun untuk pemakaian lama pada suhu tinggi, desainer sering memilih paduan aluminium suhu tinggi atau kelas material alternatif.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa AlSi10Mg Digunakan
Otomotif	Penutup mesin, rumah gear, bracket struktural	Kemampuan pengecoran yang sangat baik, rasio kekakuan terhadap berat yang bagus, dan pembuangan panas yang efektif
Dirgantara & Pertahanan	Bracket, rumah komponen, komponen struktural kecil	Bahan ringan dengan kekuatan baik setelah perlakuan panas T6, kompatibilitas AM yang baik untuk bentuk kompleks
Kelautan	Rumah pompa, bagian struktural non-kritis	Ketahanan korosi yang baik dengan pelapisan pelindung dan kemampuan pengecoran yang baik
Elektronik	Pemanas panas, enclosure	Konduktivitas termal serta kemampuan membentuk saluran kompleks terintegrasi melalui AM
Motorsport / Industri	Komponen ringan, prototyping	Prototyping cepat dan rasio kekuatan terhadap berat yang baik setelah perlakuan panas

Penggunaan AlSi10Mg didorong oleh kombinasi kemudahan pengecoran, kompatibilitas proses AM, dan kekuatan yang bisa ditingkatkan lewat perlakuan panas. Material ini unggul pada aplikasi yang memerlukan geometri kompleks, stabilitas dimensi setelah perlakuan panas, dan ketahanan korosi yang cukup dalam komponen ringan, sering kali menggantikan coran ferrous yang lebih berat atau paduan eksotis yang lebih mahal.

Wawasan Pemilihan

Untuk bagian struktural ringan yang dicor atau dibuat dengan powder-bed fusion, pilih AlSi10Mg saat Anda membutuhkan kekuatan lebih baik dibanding aluminium murni komersial namun masih menginginkan kemampuan pengecoran dan performa termal yang sangat baik. Dibandingkan dengan 1100 (aluminium murni komersial), AlSi10Mg menukarkan konduktivitas listrik/termal dan kemampuan pembentukan dengan kekuatan yang jauh lebih tinggi serta ketahanan aus yang lebih baik.

Dibandingkan dengan paduan yang dikeraskan secara kerja seperti 3003 atau 5052, AlSi10Mg menawarkan kekuatan puncak yang lebih tinggi lewat perlakuan panas namun biasanya memiliki daktilitas yang lebih rendah dan ketahanan korosi yang agak berkurang di lingkungan klorida agresif; pilih AlSi10Mg saat prioritas utama adalah kemampuan pengecoran dan kekuatan setelah perlakuan panas dibandingkan stamping atau pembentukan dalam. Dibandingkan dengan paduan batangan yang umum dan dapat diberi perlakuan panas seperti 6061 atau 6063, AlSi10Mg mungkin memiliki kekuatan tarik puncak yang lebih rendah dalam beberapa kondisi tetapi lebih disukai saat geometri coran atau AM dan manfaat silikon eutektik lebih penting daripada kekuatan paduan batangan yang lebih tinggi atau ketersediaan profil batangan.

Gunakan AlSi10Mg ketika bentuk bagian atau batasan proses lebih cocok untuk produksi coran atau AM, saat perlakuan panas pasca proses dapat diterima, dan ketika perancang mengutamakan keseimbangan yang baik antara kemampuan manufaktur, sifat termal, dan berat daripada kemampuan pembentukan mutlak atau performa korosi di lingkungan sangat agresif.

Ringkasan Penutup

AlSi10Mg tetap menjadi paduan aluminium yang sangat relevan untuk rekayasa modern berkat kombinasi unik antara kemampuan pengecoran dan kompatibilitas manufaktur aditif, penguatan yang dapat dilakukan lewat perlakuan panas dengan presipitasi berbasis Mg, dan keseimbangan praktis sifat termal, mekanik, dan ketahanan korosi untuk komponen struktural ringan dan manajemen termal.