Electron beam welding of copper-niobium microcomposites for pulsed power applications

Abstract

The main objective of this work is to explore the possibility of applying electron beams to connect copper-niobium conductors. Electron beam welding of copper–niobium microcomposite wires was investigated. The evaluation of welded joint properties was carried out according to the same methodology applied to contact electrical connections. The major electrical and mechanical properties of welded joints were established. The microscopic examination of the joint cross-section showed that welded joints of copper-niobium conductors have minimal thermal effects on the structure of the conductor and on the propagation of welding defects thanks to the welding in a vacuum. According to the non-destructive radiographic test, the joint structure does not have welding defects. The difference in electrical resistances of the conductor and welded joint was below 20 %. The welded joint can withstand the maximum load, which is equal to 31.25 % of the load-bearing capacity of microcomposite conductor.

Das Hauptziel dieser Arbeit besteht in der Erforschung der Mo¨ glichkeiten zur Anwendung von Elektronenstrahlen zur Verbindung von Kupfer-Niob-Leitern. Dazu wurde die Elektronenstrahlschweißtechnik bei Mikro-Verbunddra¨hten aus Kupfer und Niob untersucht. Entsprechend der bei elektrischen Kontaktverbindungen angewandten Methode wurden die wichtigsten elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Schweißfugen ermittelt. Durch mikroskopische Untersuchung des Fugenquerschnitts wurde nachgewiesen, dass durch das Schweißen im Vakuum sowohl die thermische Wirkung der Schweißfugen auf die Struktur von Kupfer- Niob-Leitern als auch die Ausbreitung von Schweißfehlern minimal ist. Die zersto¨ - rungsfreie Ro¨ntgenpru¨fung zeigte keine Schweißfehler an der Struktur der Schweißfuge. Die Differenz zwischen den Widerstandswerten des Leiters und der Schweißfuge lag unter 20 %. Die Schweißfuge ha¨ lt den maximalen Laststrom in Ho¨he von 31,25 % der Belastbarkeit des Mikro-Verbundleiters aus.