Laser welding of copper‐niobium microcomposite wires for pulsed power applications

Abstract

The laser welding of copper‐niobium microcomposite wires was investigated. It was determined that the joint structure does not have welding defects, while microscopic examination of the joint cross‐section showed that the microstructure of the autogenous weld consists mainly of a copper‐based solid solution strengthened by niobium‐rich precipitations. The weld obtained with use of filler material consists of two distinct zones, which are formed due to melting of filler wire and microcomposite wire. This structure of the joint provides an insignificant increase in electrical resistance and sufficient ultimate strength and plasticity of the joint. The tensile strength of the sample welded without filler material reaches 335 MPa, but such welded joints are very brittle due to very low ductility. However, an autogenous laser welding joint has about 1.6 times better ductility, and the tensile strength of the joint depends on the applied filler material and is equal to the tensile strength of this material.

Das Laserstrahlschweißen von Kupfer-Niob-Mikrokompositdrahten wurde untersucht. Es wurde festgestellt, dass die Verbindungsstruktur keine Schweißfehleraufweist, wahrend die mikroskopische Untersuchung des Verbindungsquerschnitts zeigte, dass das Gefuge der autogenen Schweißnaht hauptsachlich aus einer festen Losung auf Kupferbasis besteht, die durch Niob-reiche Ausscheidungen verstarkt wurde. Die unter Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen erhaltene Schweißnaht besteht aus zwei unterschiedlichen Zonen, die durch Schmelzen von Zusatzdraht und Mikrokompositdraht gebildet werden. Diese Struktur der Verbindung fuhrt zu einer unwesentlichen Erhohung des elektrischen Widerstands undeiner ausreichenden Bruchfestigkeit und Duktilitat der Verbindung. Die Zugfestigkeit der ohne Fullmaterial geschweißten Probe erreicht 335 MPa, jedoch sind solche Schweißverbindungen aufgrund der sehr geringen Duktilitat sehr sprode. Eine autogene Laserstrahlschweißverbindung weist eine etwa 1,6-fach bessere Duktilitat auf, und die Zugfestigkeit der Verbindung hangt von dem aufgebrachten Fullmaterial ab und ist gleich der Zugfestigkeit dieses Materials.