Dipl.-Ing. Matthias Ommer

Korrelation von Herstellverfahren, Gefüge und Eigenschaften lichtbogenbelasteter Silber-Metalloxid-Kontaktwerkstoffe

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Kurzfassung in Deutsch

Die hohe thermische Belastung des Lichtbogens während des Schaltvorganges bewirkt ein Aufschmelzen des Kontaktwerkstoffes. Für einen kurzen Augenblick schwimmen Metalloxidpartikel in einem Bereich geschmolzenen Silbers. Dies hat eine Gefügeumordnung zur Folge, welche die Eigenschaften des Kontaktes beeinflussen. Die Zielstellung der vorliegenden Arbeit besteht darin, einen Beitrag zur Erweiterung des Verständnisses von Ag/SnO2-Werkstoffen zu leisten, um die Entwicklung neuer und optimierter Kontaktwerkstoffe voranzutreiben und nachhaltig den Einsatz von Umweltressourcen wie Werkstoffe (Edelmetallgehalt) und Energie zu verringern. Dabei nimmt die Gefügecharakterisierung von ungeschalteten und geschalteten Ag/SnO2-Kontaktwerkstoffen einen wichtigen Stellenwert ein. Die Ausbildung der Kontaktoberfläche und die Ausprägung der Gefügeumordnung (sog. Schaltgefüge) werden in Abhängigkeit der Schaltversuchsart, der Werkstoffzusammensetzung und der Herstellroute der Kontaktwerkstoffe charakterisiert. Ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit ist die Untersuchung der Kontaktoberfläche und metallographischer Schliffe (Ionenstrahl poliert) von mehrfach geschalteten Kontakten (≥ 1000 Schaltungen) mittels FE-REM, um anschließend Zusammenhänge zwischen dem Ausgangsgefüge, dem Schaltgefüge und den Schalteigenschaften zu ermitteln. Dazu wird unter anderem die Wirkung der oxidischen Zusätze durch Benetzungsversuche von Ag auf Metalloxidsubstraten experimentell bestimmt. Des Weiteren wird die Schädigung des Werkstoffes durch die reine Lichtbogenbelastung mittels Laufschienenversuchen untersucht, wodurch das Laufverhalten des Lichtbogens und die Bildung der Anoden- und Kathodenkrater in Abhängigkeit des Werkstoffes untersucht werden kann.

Kurzfassung in Englisch

During the switching process the contact material is melting. For a short time (about 10 ms) metal oxide particles will be swimming in liquid silver resulting in structural changes which will effect the properties of the contact materials. The goal of this investigation is to contribute to an improvement of knowledge about Ag/SnO2 contact materials in order to promote the development of new and improved contact materials to strongly reduce the stake of environmental resources like materials (precious metal content) and energy. The microstructure characterization of unswitched and switched Ag/SnO2-materials is the significant part of this study. The formation of the contact surface and the structural changes are investigated depending on several switching experiments, material composition and manufacturing process. An essential part of this work is to analyze the contact surface and the changes of the microstructure of multi-switched contacts (number of switches ≥ 1000) by FE-SEM. In order to identify relations between the bulk microstructure, the charged microstructure and switching behaviour. Furthermore, the effects of the oxide additives are investigated by wetting experiments of Ag on the metal oxide substrate. The erosion of the contact material is reviewed by using a running rails experiment with pure arc loading. Thereby it is possible to research the running arc behaviour and the formation of the anode and cathode craters depending on the contact material.

weitere Metadaten

Erschienen in Schriftenreihe Werkstoffe und werkstofftechnische Anwendungen
Titel der Schriftenreihe
(Deutsch)
Werkstoffe und werkstofftechnische Anwendungen ; 46
Schlagwörter
(Deutsch)
Silber-Zinnoxid-Werkstoffe, Gefügecharakterisierung, Lichtbogenbelastung, Ionenstrahlpräparation, EBSD, Benetzungsverhalten
Schlagwörter
(Englisch)
structure characterization, silver tin oxid materials
SWD SchlagworteGefüge <Werkstoffkunde>, Werkstoff
DDC Klassifikation669
DDC Klassifikation629
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Maschinenbau
ProfessurInstitut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik
BetreuerUniv. Prof. Dr.-Ing- habil. Bernhard Wielage
GutachterUniv. Prof. Dr.-Ing. habil. Bernhard Wielage
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Berger
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)12.01.2011
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung22.02.2012
Veröffentlichungsdatum (online)14.05.2012
persistente URNurn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-87291
ISBN1439-1597

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