Studi Pendahuluan Karakteristik Mekanik Paduan Berbasis Zr untuk Biomaterial

Authors

  • Muhammad Awwaluddin Program Studi Teknik Mesin, Universitas Pamulang, Jl. Surya Kencana No. 1, Tangerang Selatan; Pusat Riset Teknologi Kekuatan Struktur, Organisasi Riset Energi dan Manufaktur, Badan Riset dan Inovasi Nasional, 15310
  • Kusdi Prijono Program Studi Teknik Mesin, Universitas Pamulang, Jl. Surya Kencana No. 1, Tangerang Selatan; Pusat Riset Teknologi Kekuatan Struktur, Organisasi Riset Energi dan Manufaktur, Badan Riset dan Inovasi Nasional, 15310

Keywords:

Biomaterial, Paduan Zr, Yttrium, Kekerasan Mikro, Kekuatan Tarik

Abstract

Zirkonium (Zr) adalah logam non-toksik dan biotoleran yang berpotensi dikembangkan sebagai salah satu biomaterial. Zr memiliki kekuatan mekanik dan ketangguhan patah yang tinggi serta plastisitas yang baik, sehingga dapat berperan sebagai bahan struktural. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan paduan berbasis Zr, yaitu Zr–6Mo–4Ti–xY, dengan variasi x = 0, 1, dan 3 %wt yttrium, yang dapat digunakan sebagai biomaterial. Karakterisasi mekanik dilakukan melalui pengujian kekerasan mikro, kekuatan tarik, dan kekuatan tekan paduan. Spesimen yang digunakan dalam penelitian ini adalah spesimen mikro yang dipotong menggunakan teknik wire cutting. Hasil penelitian menunjukkan adanya pengaruh signifikan dari penambahan unsur yttrium terhadap sifat mekanik paduan. Kekerasan paduan mengalami penurunan seiring dengan meningkatnya kandungan yttrium, yang juga diikuti oleh penurunan kekuatan tarik dan kekuatan tekan. Hal ini sejalan dengan penelitian sebelumnya mengenai perubahan struktur mikro paduan. Berdasarkan hasil karakterisasi tersebut, dapat disimpulkan bahwa paduan Zr–6Mo–4Ti–xY dengan x = 0, 1, dan 3 %wt yttrium memiliki karakteristik mekanik yang baik dan berpotensi untuk digunakan sebagai biomaterial.

References

[1] A. Moztarzadeh, “Biocompatibility of Implantable Materials Focused on Titanium Dental Implants,” Charles University, 2017. [Online]. Available: https://api.semanticscholar.org/CorpusID:139931756

[2] S. S. Sidhu, H. Singh, and M. A.-H. Gepreel, “A review on alloy design, biological response, and strengthening of β-titanium alloys as biomaterials,” Mater. Sci. Eng. C, vol. 121, p. 111661, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.111661.

[3] N. Eliaz, “Corrosion of Metallic Biomaterials: A Review,” Materials, vol. 12, no. 3. p. 407, 2019. doi: 10.3390/ma12030407.

[4] S. Guo et al., “A novel metastable β-type Zr-12Nb-4Sn alloy with low Young’s modulus and low magnetic susceptibility,” J. Alloys Compd., vol. 745, pp. 234–239, 2018, doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.02.088.

[5] S. Guo et al., “A metastable β-type Zr-4Mo-4Sn alloy with low cost, low Young’s modulus and low magnetic susceptibility for biomedical applications,” J. Alloys Compd., vol. 754, pp. 232–237, 2018, doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.04.279.

[6] L. Nie, Y. Zhan, H. Liu, and C. Tang, “Novel β-type Zr–Mo–Ti alloys for biological hard tissue replacements,” Mater. Des., vol. 53, pp. 8–12, 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.07.008.

[7] K. Zhou, Y. Liu, S. Pang, and T. Zhang, “Formation and properties of centimeter-size Zr–Ti–Cu–Al–Y bulk metallic glasses as potential biomaterials,” J. Alloys Compd., vol. 656, pp. 389–394, 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.09.254.

[8] L. Huang et al., “Bio-corrosion study on zirconium-based bulk-metallic glasses,” Intermetallics, vol. 17, no. 4, pp. 195–199, 2009, doi: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2008.07.020.

[9] M. Ziętala et al., “The microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of 316L stainless steel fabricated using laser engineered net shaping,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 677, pp. 1–10, 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.09.028.

[10] J. Kundu, F. Pati, J.-H. Shim, and D.-W. Cho, “10 - Rapid prototyping technology for bone regeneration,” R. B. T.-R. P. of B. Narayan, Ed., Woodhead Publishing, 2014, pp. 254–284. doi: https://doi.org/10.1533/9780857097217.254.

[11] C. V Haden, P. C. Collins, and D. G. Harlow, “Yield Strength Prediction of Titanium Alloys,” JOM, vol. 67, no. 6, pp. 1357–1361, 2015, doi: 10.1007/s11837-015-1436-2.

[12] X. Yan et al., “Effect of hot isostatic pressing (HIP) treatment on the compressive properties of Ti6Al4V lattice structure fabricated by selective laser melting,” Mater. Lett., vol. 255, p. 126537, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.126537.

Downloads

Published

2025-04-21

How to Cite

Awwaluddin, M., & Prijono, K. (2025). Studi Pendahuluan Karakteristik Mekanik Paduan Berbasis Zr untuk Biomaterial. Jurnal Inovasi Ilmu Pengetahuan Dan Teknologi (JIPTEK), 6(2), 45–51. Retrieved from https://openjournal.unpam.ac.id/index.php/JIPT/article/view/48669

Issue

Vol. 6 No. 2 (2025): Jurnal Inovasi Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (JIPTEK)

Section

Articles

License

Copyright (c) 2025 Muhammad Awwaluddin, Kusdi Prijono

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.