KARAKTERISASI STRUKTUR, MIKROSRTUKTUR, DAN PERMITIVITAS RELATIF KERAMIK Mg(Ti_0,94Cr_0,06)O₃ AKIBAT VARIASI WAKTU TAHAN SINTER

CHARACTERIZATION OF STRUCTURE, MICROSTRUCTURE, AND RELATIVE PERMITIVITY OF Mg(Ti0,94Cr0,06)O3 CERAMIC VARIATION OF SINTERING TIME

Keramik MgTiO₃ adalah material fungsional untuk aplikasi telekomunikasi pada gelombang mikro. Dalam penelitian ini, serbuk Mg(Ti_0,94Cr_0,06)O₃ (MTC006) disintesis dari larutan prekursor MgCl₂, 0,94TiCl₄, dan 0,06CrCl₄, kemudian dikalsinasi pada suhu 800 °C selama 4 jam. Serbuk kristalin tersebut dikompaksi pada tekanan 10 MPa menjadi pelet silinder berdiameter 8 mm dan disinter pada suhu 1200 °C selama 2, 3, dan 4 jam. Penelitian ini bertujuan melaporkan fabrikasi keramik MTC006 dan karakterisasinya menggunakan XRD, SEM-EDX, densitymeter, dan Vector Network Analyzer. Hasil penelitian menunjukkan struktur ketiga keramik menghasilkan fasa utama MgTiO₃ dan fasa minor TiO₂ rutile. Tidak ada puncak difraksi dari fasa yang mengandung Cr, menandakan ion Cr⁴⁺ telah masuk ke dalam sites Ti⁴⁺ dalam struktur MgTiO₃, membentuk larutan padat substitusi MTC006. Fenomena thermal diffuse scattering (TDS) terjadi pada waktu tahan sinter 2 dan 4 jam, ditandai dengan peningkatan background dan penurunan intensitas puncak difraksi, akibat vibrasi termal atom yang lebih besar dari keadaan setimbang pada suhu 1200 °C. Hal ini mengganggu keteraturan atom dan menyebabkan peak broadening serta penurunan intensitas puncak difraksi. Pada waktu tahan sinter 3 jam, mikrostruktur keramik lebih padat dengan densitas bulk 3,21 gr/cm³ dan porositas 30,98%, dibandingkan dengan waktu tahan sinter 2 dan 4 jam. Uji EDX menunjukkan ketiga keramik hanya mengandung unsur O, Mg, Cr, dan Ti, memastikan purity selama proses fabrikasi. Nilai ɛ_r pada frekuensi 2-4 GHz adalah 17,76 (2 jam), 17,91 (3 jam), dan 17,83 (4 jam). Data struktur, mikrostruktur, dan nilai ɛ_r menunjukkan keramik MTC006 berpotensi menjadi material dielektrik untuk aplikasi telekomunikasi pada gelombang mikro. 

MgTiO₃ ceramic is a functional material for microwave telecommunications applications. In this research, Mg(Ti_0.94Cr_0.06)O₃ (MTC006) powder was synthesized from a solution of MgCl₂, 0.94TiCl₄, and 0.06CrCl₄ precursors, then calcined at 800 °C for 4 hours. The crystalline powder was compacted at a pressure of 10 MPa into cylindrical pellets with a diameter of 8 mm and sintered at a temperature of 1200 °C for 2, 3, and 4 hours. This study aims to report the fabrication of MTC006 ceramics and their characterization using XRD, SEM-EDX, densitymeter, and Vector Network Analyzer. The research results show that the structure of the three ceramics produces the main phase MgTiO₃ and the minor phase TiO₂ rutile. There is no diffraction peak from the Cr-containing phase, indicating that Cr⁴⁺ ions have entered the Ti⁴⁺ sites in the MgTiO₃ structure, forming a substituted solid solution of MTC006. The thermal diffuse scattering (TDS) phenomenon occurs at sinter holding times of 2 and 4 hours, characterized by an increase in the background and a decrease in the intensity of the diffraction peaks, due to the thermal vibrations of the atoms being greater than the equilibrium state at a temperature of 1200 °C. This disrupts the atomic order and causes peak broadening and a decrease in the intensity of the diffraction peak. At a sinter resistance time of 3 hours, the ceramic microstructure was denser with a bulk density of 3.21 gr/cm³ and a porosity of 30.98%, compared to a sinter resistance time of 2 and 4 hours. The EDX test shows that the three ceramics only contain the elements O, Mg, Cr and Ti, ensuring purity during the fabrication process. The ɛ_r values ​​at the 2-4 GHz frequency are 17.76 (2 hours), 17.91 (3 hours), and 17.83 (4 hours). Structural data, microstructure, and ɛ_r values ​​show that MTC006 ceramic has the potential to be a dielectric material for microwave telecommunications applications.