Mengenal Logam Titanium Serta Kegunaannya

1. Karakteristik Titanium

Titanium

Dalam keadaan murni, titanium adalah logam yang cerah dan berwarna putih. Logam ini adalah logam yang ringan dengan berat titanium 40% lebih ringan dibandingkan dengan baja dan 60% lebih berat dibandingkan dengan aluminium. Titanium juga memiliki ketahanan korosi yang cukup baik. Ketahanan korosi yang baik disebabkan karena kemampuan logam ini untuk membentuk lapisan pasif di permukaannya, yang mencegah korosi lebih lanjut. Ketahanan yang baik juga ditunjukan titanium terhadap sulfur, larutan k

lorin, gas klorin dan berbagai asam organik.

Titanium merupakan logam yang kuat. Dalam keadaan murni kekuatan lulluhnya bisa mencapai 241 MPa dengan elongasi sebesar 55%. Titik lebur dari titanium adalah 1.677°C. Selain itu titanium bukanlah penghantar listrik yang baik, jika dibandingkan dengan tembaga, daya hantar titanium hanya 3,1%-nya saja. Sifat kemagnetan titanium juga kurang baik sehingga logam ini digolongkan kedalam logam para-magnetik.

Dalam bidang pengelasan, titanium tergolong sulit untuk dilas karena pada suhu yang tinggi, titanium rentan terhadap hidrogen, oksigen dan nitrogen yang dapat menyebabkan penggetasan. Untuk itu, pengelasan titanium membutuhkan perlakuan-perlakuan khusus yang dapat mencegah difusi gas-gas tersebut.

2. Proses Pembuatan Titanium

Titanium menempati urutan kesembilan dalam hal ketersediaan bijihnya di alam. Bijih titanium yang digunaka untuk memproduksi titanium adalah rutile (TiO2) atau titanium dioksida dan ilmenit ( FeTiO3). Logam titanium diproduksi dengan menggunakan proses kroll yang dikembangan oleh seorang ahli metalurgi asal jerman, William Justin Kroll pada tahun 1946. Proses tersebut melibatkan konsentrasi atau pemisah titanium dioksida dari pengotornya termasuk besi oksida. Selanjutnya titanium dioksida dimasukan kedalam reaktor tangki bersama dengan klorin dan batu bara pada suhu sekitar 900°C. Hasil dari peroses ini adalah titanium tetraklorida serta reaksi dalam persamaan berikut.

Setelah proses ini pemurnian kembali dilakukan dengan menggunakan distilasi dan pengendapan untuk memisahkan pengotor dari titanium tetraklorida. Kemudian, ekstraksi titanium dilakukan dengan mereaksikan titanium tetraklorida dengan magnesium pada sebuah tabung baja tahan karat bersuhu 1.100°C dibawah atmosfer argon sesuai reaksi dalam persamaan berikut.

Hasil proses ini adalah logam titanium padat berbentuk spons dan magnesium klorida berbentuk cair. Selanjutnya, logam titanium berbentuk spons tadi dilebur pada dapur yag vakum dan kemudian dicetak menjadi batangan titanium.

3. Jenis-Jenis Paduan Titanium

Titanium murni dapat berstruktur heksagonal yang tersusun padat (HCP) dan dapat pula berstruktur kubus pemusatan ruang (BCC). Pada suhu dibawah 833°C titanium akan berstruktur HCP atau biasa disebut a-titanium, sedangkan pada suhu diatas 833°C titanium akan berstruktur BCC atau biasa disebut b-titanium. Penambahan galium, nitrogen dan oksigen merupakan unsur paduan penstabil fase a. Molibdenum, vanadium, tungsten, tantalum, dan silikon merupakan penstabil fase b.

Berdasarkan komposisi fasenya, titanium diklasifikasikan menjadi empat kelompok yaitu titanium murni dan paduan rendah, paduan alfa, paduan alfa-beta dan paduan beta.

Titanium murni dan paduan rendah memiliki fase alfa yag dominan dan fase beta berbetuk bulat yang tersebar merata dimatriks alfa. Selain itu, terdapat ula unsur besi yang berlaku sebagai penstabil fase beta. Titanium murni meiliki kekuatan yang relatif rendah dan ketahanan korosi yang sangat baik.

Paduan alfa memiliki unsur paduan aluminium dan timah. Paduan alfa secara umum mmemiliki ketahanan mulur dan ketangguhan yang baik. Paduan ini dipilih untuk aplikasi pada suhu yag relatif tinggi. Kemampuan las pada paduan alfa sangat baik, tetapi kemampuan tempanya lebih buruk jika dibandingan dengan paduan beta. Sifat ini membuat paduan alfa rentan terhadap cacat-cacat penempaan. Namun demikian, pengurangan reduksi tempa dan peanasan berulang dapat megurangi masalah tersebut. Paduan alfa tidak dapat dikuatkan melalui perlakuan panas.

Paduan alfa mengandung 4-6% paduan penstabil fase beta. Oleh karena itu, fase paduan ini akan terdiri atas fase campuran alfa-beta. Fase beta pada paduan ini berkisar antara 10-50%. Paduan alfa-beta merupakan paduan yang dapat dilaku panas. Perlakuan panas dilakukan untuk mengontrol jumlah dan morfologi fase beta. Oleh karena itu, paduan ini memiliki kekuatan yang tinggi dan kemampuan pengubahan bentuk pada kondisi panas yang baik. Ketahanan mulur paduan ini lebih rendah jika dibandingkan dengan paduan alfa.

Paduan beta mengandung sejumlah unsur paduan seperti vanadium, niobium dan molibdenum yang berfungsi sebagai penstabil fase beta. Kemamuan tempa paduan ini sangat baik pada berbagai suhu jika dibandingkan dengan paduan alfa. Kemampukerasan paduan ini sangat baik dan mudah diberikan perlakuan panas. Perlakuan panas berupa perlakuan pelarutan diikuti dengan penuaan dapat mrmbrntuk fase alfa yang halus dan tersebar merata pada fase beta. Oleh karena itu paduan ini sangat kuat, tetapi keuletan dan ketahanan faiknya rendah.

Sistem penamaan titanium dibuat berdasarkan komposisinya. Sebagai contoh paduan Ti-5Al-2,5Sn yang memiliki unsur paduan berua 5% aluminium dan 2,5% timah. Contoh lainnya yaitu Ti-6Al-4V yang memiliki kandungan unsur paduan berupa 6% aluminium dan 4% vanadium.

4. Aplikasi Titanium dan Paduannya

Paduan titanium dipilih karena kekuatan, ketahanan fatik, dan ketahanan mulurnya yang sangat baik daripada logam-logam lainnya. Aplikasi titanium dan paduannya yang paling penting adalah aplikasi pada industri penerbangan. Banyak komponen pesawat jet yang menggunakan titanium misalnya, baling-baling, penutup mesin, rangka pesawat, kompresor, dan lain-lain. Titanium juga banyak dipakai untu instalasi perminyakan lepas pantai seperti pipa, penukar panas, kondensor, dan komponen-komponen struktural. Dalam dunia kesehatan titanium dipakai untuk membuat kursi roda, alat bantu dengar, katup jantung, pompa insulin dan penyambung tulang. Titanium juga banyak digunakan dalam bidang olahraga seperti rangka sepeda, raket tenis, pemukul golf dan pedang anggar.

Share :