Bimetallic Aluminum - Copper Hybrid Metal Extrusion & Bonding Welded Electrical Busbars
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/2830562Utgivelsesdato
2021Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Interessen for ulik metallsveising for elektriske applikasjoner øker. Aluminium(Al) - Kobber (Cu) forbindelser var opprinnelig boltet, men på grunn av hyppig vedlikeholdhar kaldsveis bindingsteknikker vært ettertraktet for binding av Al - Cu ledere.Hybrid Metal Extrusion & Bonding (HYB) er en ny kaldsveiseteknikk. HYBhar blitt brukt til å binde forskjellige metaller og metallkombinasjoner, men denne oppgaven vil dekke denskapasitet ved binding av Al - Cu. Al - Cu HYB bundne prøver testes og analyseres når det kommer til deres brukbarhet som elektriske samleskinner. Elektriske samleskinner krever gode mekaniskeegenskaper for deres strukturelle integritet. Elektriske egenskaper og mekaniske egenskaper erogså sterkt koblet sammen, noe som gjør mekaniske egenskaper til en god indikator for elektriske egenskaper. Intermetalliske forbindelser (IMCs) produseres ved grensesnittet til sveisen. IMC er nødvendigå skape et bånd, men har iboende mer motstand og sprø egenskaper. IMC-lag vokser ved høye temperaturer og det er viktige faktorer i hvordan samleskinnene må dimensjoneres. Et lite tverrsnitt vilredusere levetiden ved rask vekst av IMC. Oppgaven målte IMC-vekst ved hjelp avTransmisjonselektronmikroskop (TEM) og TEM Energy Dispersive X-ray Spectroscopy(EDX), samt å bruke Scanning Electron Microscope (SEM) og SEM EDX. Prøver ble varmet opp ved to forskjellige temperaturer; 200 ◦C og 250 ◦C. Dataene fra disse temperaturenelaget både en isotermisk og isokinetisk modell for HYB IMC-veksten. Ledningsevnenav en uoppvarmet HYB-prøve, samt tre HYB-prøver oppvarmet til 250 ° C ble testet.Elektriske målinger fant en økning i motstand ved sveisegrensesnittet for alle prøvene,men målefeilene var for store til å vise hvor mye motstandsøkningen ble forårsaketav IMC-vekst. Interest in dissimilar metal welding for electrical applications is increasing. Aluminum(Al) - Copper (Cu) connections were originally bolted, but due to the frequent maintenancerequired, solid-state bonding techniques have been sought after for bonding Al - Cu conductors.The Hybrid Metal Extrusion & Bonding (HYB) is a new solid-state welding technique. HYBhas been used to bond various metals and metal combinations, but this thesis will cover itscapability when bonding Al - Cu. Al - Cu HYB bonded samples are tested and analyzed withregards to their usability as electrical busbars. Electrical busbars require good mechanicalproperties for their structural integrity. Electrical properties and mechanical properties arealso highly linked, making mechanical properties a good indicator of electrical properties.Intermetallic Compounds (IMCs) are produced at the interface of the weld. IMCs are neededto create a bond, but have inherently more resistivity and brittle properties; deteriorating boththe electrical and the mechanical properties. IMC layers grow at high temperatures makingthem important factors in how the busbars need to be dimensioned. A small cross-section willdecrease its lifetime by the rapid growth of IMC. The thesis measured IMC growth by usingTransmission Electron Microscope (TEM) and TEM Energy Dispersive X-ray Spectroscopy(EDX), as well as using Scanning Electron Microscope (SEM) and SEM EDX. Samples wereheated up at two different temperatures; 200 ◦C and 250 ◦C. The data from these temperaturesmade both an isothermal and isokinetic model for the HYB IMC growth. The conductivityof one unheated HYB sample, as well as three HYB samples heated at 250 ◦C was tested.Electrical measurements found an increase in resistance at the weld interface for all samples,but the measurement errors were too big to show how much the resistance increase, was causedby IMC growth.