Apa itu sistem eutektik?

Sistem eutektik adalah campuran homogen dari dua atau lebih komponen yang, dalam keadaan padat, membentuk kisi super tunggal yang karakteristik utamanya adalah titik lelehnya lebih rendah daripada komponen individu. Sebagian besar sistem eutektik adalah sistem biner (dibentuk hanya oleh dua fase atau komponen), meskipun ada contoh paduan tertentu yang membentuk sistem eutektik terner.

Kata eutektik berasal dari istilah Yunani kuno eutektos , yang merupakan kombinasi dari istilah eu , yang berarti “baik”, dan teko , yang berarti meleleh. Oleh karena itu, eutektik secara harfiah berarti “meleleh dengan baik”, mengacu pada fakta bahwa eutektik lebih mudah meleleh daripada komponennya masing-masing karena titik lelehnya yang lebih rendah.

Bagaimana sistem eutektik terbentuk?

Sistem eutektik terbentuk hanya ketika komponen atau fase padat yang membentuk campuran berada dalam proporsi tertentu yang disebut komposisi eutektik. Komposisi ini merupakan karakteristik dari setiap sistem eutektik. Lebih lanjut, eutektik umumnya terbentuk di antara senyawa-senyawa yang mirip atau secara kimia terkait satu sama lain. Seperti halnya beberapa paduan eutektik yang dibentuk oleh dua atau lebih logam.

Dengan memanaskan dan melelehkan campuran heterogen dari dua fase ini dalam proporsi yang sesuai, campuran cairan homogen terbentuk yang, ketika didinginkan, mengkristal lagi, membentuk struktur kristal baru di mana kedua zat merupakan bagian dari sel atau kisi yang sama. Inilah yang disebut kisi super atau sel super, yang diulang ke segala arah untuk menciptakan kristal yang benar-benar homogen di mana tidak satu pun dari dua fase aslinya dapat dibedakan. Dengan kata lain, fase sistem mengkristal bersama untuk membentuk padatan baru.

jenis eutektik

Sistem eutektik dapat diklasifikasikan dengan berbagai cara. Dua bentuk umum menurut komposisinya dan menurut kristalinitas zat padat.

Tergantung pada komposisinya, eutektik dapat diklasifikasikan sebagai:

• Eutektik anorganik: adalah yang dibentuk oleh senyawa anorganik seperti logam dan garam. Dalam kasus terakhir, mereka umumnya garam terhidrasi. Ini adalah sistem eutektik yang paling umum.
• Eutektik Organik: Banyak senyawa organik membentuk eutektik satu sama lain. Dalam hal ini mereka disebut eutektik organik.
• Eutektik organik / anorganik: adalah yang dibentuk oleh fase organik dan anorganik, seperti campuran air dan etanol.

Selain klasifikasi ini, kita dapat membedakan tiga kelas eutektik tergantung pada kristalinitas padatan, yaitu tergantung pada struktur mikronya. Secara umum, struktur mikro ini dapat terdiri dari dua jenis: faceted dan non-faceted. Mereka juga sering disebut, masing-masing, mikrostruktur kaca atau amorf. Dalam sistem biner, tiga kombinasi berbeda dari jenis struktur mikro ini dapat terjadi, sehingga menimbulkan tiga kelas eutektik yang berbeda:

• Eutektik non-segi – non-segi (NN): Ini adalah yang paling umum dan terdiri dari fase non-segi atau amorf yang tertanam dalam fase amorf lainnya. Eutektik ini menunjukkan struktur mikro yang sangat teratur.
• Faceted – non-faceted (NF) eutectics: Dalam eutektik ini, salah satu fase adalah amorf atau non-faceted sementara fase lainnya adalah faceted. Mikrostruktur eutektik ini biasanya antara reguler dan kompleks, atau bahkan bisa menjadi tidak beraturan sama sekali, tergantung pada karakteristik khusus dari setiap fase.
• Eutektik Segi – Segi (FF): Eutektik FF jarang terjadi dan biasanya terbentuk di antara dua senyawa intermetalik. Eutektik ini seringkali memiliki sifat mekanik yang unik seperti kekerasan tinggi dengan membentuk struktur kristal jarak jauh dengan ikatan logam yang kuat.

Contoh sistem eutektik

Paduan aluminium-silikon

Aluminium dan silikon membentuk paduan eutektik anorganik dari jenis FN (faceted – non-faceted) ketika campuran mengandung 13% silikon berdasarkan massa. Dalam sistem ini, aluminium membentuk fase amorf (disebut fase alfa), sedangkan silikon membentuk fase kristal atau segi dari sistem. Paduan ini sangat penting untuk pembuatan komponen aluminium cor.

Paduan besi-karbon (baja karbon)

Baja karbon adalah sistem eutektik yang dikenal selama ratusan tahun. Ini terdiri dari matriks besi dengan atom karbon tertanam dalam struktur. Unsur-unsur tersebut membentuk sistem eutektik dengan komposisi 4,30% karbon dan sisanya besi. Titik leleh sistem (suhu eutektik) adalah 1,147 °C dan terdiri dari campuran γ-austenit dengan karbida besi atau sementit. Sementit hadir dalam bentuk kristal yang tertanam dalam matriks austenit amorf, menjadikan sistem eutektik ini sebagai contoh lain dari sistem FN.

paduan timbal-timah

Sistem eutektik yang terbentuk antara timbal dan timah adalah sistem yang mengandung 62% massa timah. Campuran ini meleleh hanya pada suhu 183°C, yaitu 50°C di bawah titik leleh timah, yaitu 232°C, dan hampir 205°C di bawah titik leleh timah murni, yaitu 327,5 °C.

Paduan kamper-naftalena

Naftalena dan kapur barus keduanya merupakan senyawa organik aromatik yang membentuk sistem eutektik. Oleh karena itu, ini adalah contoh sistem eutektik organik. Sistem yang mirip dengan ini terbentuk antara naftalena dan benzena.

Galinstan

Ini adalah contoh sistem eutektik terner. Ini terdiri dari paduan yang mengandung 68,5% galium, 21,5% indium dan 10% timah. Titik leleh sistem ini hanya -19 °C, jadi campurannya cair pada suhu kamar. Fakta ini menjadikan galinstan sebagai pengganti merkuri yang tidak beracun.

Paduan nikel-silikon

Sistem eutektik nikel-silikon adalah contoh eutektik FF, yaitu sistem di mana kedua fase berada dalam keadaan kristal, membentuk padatan bersegi yang tertanam satu sama lain. Komposisi eutektik adalah 84% nikel dan 16% silikon. Sistem ini ditandai dengan sangat keras, tahan terhadap kelelahan dan keausan karena adhesi.

Referensi

akademik. (td). Galinstan . Kamus dan ensiklopedia tentang Akademisi. https://es-academic.com/dic.nsf/eswiki/515650

Biloni, H., & Boettinger, WJ (1996, 1 ​​Januari). SOLIDIFIKASI . Metalurgi Fisik (Edisi Keempat, Revisi dan Penyempurnaan). 1. 669–842. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780444898753500132

Kharia, HK (2013, 18 November). diagram Fe–C . Berbagi slide. https://en.slideshare.net/RakeshSingh125/fe-cdiagram

Lingai, L., & Nolwelnn, LP (2015, 1 Januari). Sistem Inovatif untuk Penyimpanan Energi Surya Termal di Bangunan . Penyimpanan Energi Surya. 27–62. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780124095403000037

Lu, Y., Li, G., Du, Y., Ji, Y., Jin, Q., & Li, T. (2012, 8 Maret). Modifikasi elektromagnetik dari paduan eutektik Ni31Si12-Ni2Si segi-segi . Buletin Sains Cina. https://www.researchgate.net/publication/257688727_Electromagnetic_modification_of_faceted-faceted_Ni31Si12-Ni2Si_eutectic_alloy

Universitas Southampton. (td). Solidifikasi paduan Al-Si . SouthamptonUK. https://www.southampton.ac.uk/%7Epasr1/al-si.htm