Materialanalyse von elektroerosiv geschädigten Kontaktwerkstoffen im Niederspannungsbereich

Abstract

Die von einem elektrischen Lichtbogen verursachten Werkstoffschädigungen treten in zahlreichen technisch relevanten Applikationen auf. Vor allem die Lebensdauer und die Eigenschaften der betroffenen Komponenten werden dadurch negativ beeinflusst. Das Wissen über die Wechselwirkung zwischen Werkstoff und Lichtbogen für ein besseres Verständnis und eine Weiterentwicklung der Werkstoffe ist daher von großer Bedeutung. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Beitrag zum grundsätzlichen Verständnis dieser Wechselwirkung zu leisten. Dies geschieht anhand zweier technisch relevanter Beispiele. Einerseits wurden grundlegende Untersuchungen am Kontaktmaterial Silber/Zinnoxid (Ag/SnO2) durchgeführt, andererseits ist die Schädigung an Titanwerkstoffen in korrosiven Medien analysiert worden. Für den Werkstoff Ag/SnO2 ist ein Modellschalter konzipiert worden um unterschiedliche Parameter konstant einzustellen. Anschließend sind die Gefügemodifikationen und morphologischen Änderungen an den Elektroden unter verschiedenen Aspekten interpretiert worden. Im Anschluss sind die Gefüge mittels Tomographie rekonstruiert und für Simulationen der elektrischen Leitfähigkeit genutzt worden.

Material damage caused by an electric arc appears in several technically relevant applications. This has got a negative impact especially on the service life and the characteristics of the components affected. The knowledge of the interaction between material and electric arc is therefore very important for a better understanding and the further development of materials. The objective of this thesis is to contribute a fundamental understanding of this interaction. This objective is implemented in two technically relevant examples. On the one hand, essential investigations have been carried out on the contact material silver/tinoxide (Ag/SnO2), on the other hand, the damage on titanium-based materials in corrosive media has been analyzed. A model switch was designed for the Ag/SnO2 material in order to keep different parameters constant. The microstructure modifications and the morphologic changes at the electrodes were then interpreted under different aspects. Subsequently, the microstructures were reconstructed by FIB tomography and were used for the simulation of electrical conductivity.