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1、数值模拟,开题报告篇一：开题报告本科毕业设计（论文）开题报告题目：AZ21B镁合金等温挤压成形电池壳数值模拟及模具设计院（系）材料科学工程学院专业材料成型及控制工程学生王雪学号110810205班号1108102指导教师开题报告日期哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院二零一三年制1.课题背景及研究的意义1.1课题背景自从十九世纪末以来,随着社会和经济的快速发展,人类文明的快速进步,金属材料的消耗飞速的增加,很多金属矿产资源正逐渐趋于枯竭,如铜、锌、铅等矿藏的开采只能维持几十年,铝、铁等矿藏也只能维持100~300年。镁是地球上储量最大的元素之一,如陆地上的白云石、湖泊中的盐湖,海洋中也有
2、大量的镁,相比其他金属材料可谓取之不尽、用之不竭[1]。而且自从21世纪以来,镁合金材料生产的成本逐渐降低,镁合金工件的成形工艺和材料质量很大的提高[2-3],同时,很多国家对汽车领域的能源消耗、废气排放的限制,镁合金凭借轻量化，比强度高、减震性能优越以及可以回收等优点从传统材料中脱颖而出,被誉为二十一世纪最具有开发和应用潜能的“绿色材料”[4]。随着很多矿产资源的日益枯竭，镁以其资源丰富日益受到重视，刺激了镁工业的发展。目前，镁及镁合金材料的研究已成为世界性的热点。目前，镁合金应用较多的是铸造成形，而工业上应用较为成熟的主要是压铸成形。虽然镁合金具有优异的压铸性能，但其设备成本高，原料利用
3、率低，能源消耗多，铸型寿命较短，铸件综合力学性能较差，且因镁遇水剧烈反应，在高温下还可能爆炸，所以对其安全性要求相当高。塑性成形能解决压铸成形中所存在的这些问题，所以开发先进的镁合金塑性成形工艺具有很好的工程应用价值。1.2研究的目的及意义1.2.1研究目的针对镁是密排六方结构，室温下塑性差，很难进行塑性成形，及塑性成形中的加热效率，生产效率等问题，镁合金的密排六方结构导致镁合金的塑性变形能力差,在塑性变形过程中如果控制不好温度、挤压速度等很容易开裂,故目前大部分镁合金的成形工艺均为铸造。但是铸造工艺成形的镁合金晶粒粗大,组织不均匀,再加上铸造的先天缺陷气孔、夹杂、缩松等,导致铸造镁合金的性
4、能达不到很多零件的要求,很大程度上缩小了镁合金的应用范围。本课题通过DEFORM软件对镁合金的材料性能、模具结构，加工条件等进行研究分析，利用等温挤压成形工艺（以AZ21B镁合金成形电池壳为载体），进而获得较理想的塑性成形方案及模具。1.2.2研究意义进入二十一世纪以来,随着社会的快速发展以及人口增加等,人们面临着来自于环境污染、资源枯竭、能源消耗方面的问题越来越严重。而材料作为国民经济的支柱产业,肩负着巨大的重任。在满足甚至超越之前材料的基础上,如何以更低的能耗,更少的资源来生产出性能更加优异的新材料来替代之前的材料,或者运用各种方法来控制材料的成形工艺使得材料的性能更加优异成为现在课题研
5、究的主要方向。我国是镁资源丰富国,居世界第一,原镁产量、出口量亦居世界第一,但出口的镁产品80%作为初级原材料出口,国内镁及镁合金深加工应用规模及技术相对薄弱[6]。国内镁产业存在的最主要表现是镁产品原创性的研究成果缺乏,目前出口的所有镁合金锭几乎全部按照国外的牌号生产,而且在镁合金产品加工制备中的关键技术和装备大部分依靠进口。因此,如何开展镁合金产业化成套技术及装备的研制开发,对镁合金产品的生产制备工艺进行研究,对将我国的资源优势转化为技术优势、经济优势具有重要的意义。此外塑性成形技术中,模具的投入资金都比较大,但是一次两次实验不仅需要进行模具、坯料的加热而且关键不能达到预期的要求,这样还
6、得改工艺,进而改进模具,对于大型模具的改进一般都得1~3个月,无形的增加生产周期和生产投入。计算机的数值模拟技的位移、金属流动方向、速度、应力应变曲线等都可以直观的呈现在设计人员眼前,挤压过程中的缺陷很容易发现进而改进。最大的挤压应力也可以模拟出来,对于复杂件来说就不用复杂的计算公式,最后再实际生产试验,这样就无形中提高了设计的效率、节约了大量资金[11‐12]。本文针对变形镁合金产品生产工艺的难点,研究一种镁合金等温挤压成形的工艺方法,通过各种材料手段对成形的形状较复杂,组织性能,机械强度良好的镁合金零件的组织性能分析。探索等温挤压成形过程中材料塑性成形机制的作用规律,为镁合金塑性变形提供
7、一定的设计依据和工艺指导。2.国内外在该方向的研究现状及分析2.1国内现状及分析荷兰代尔夫特理工大学在铝合金挤压过程的数值模拟方面做了较多的研究，得出了挤压速度、挤压比、温度、挤压力分布等工艺参数之间的动态关系。同时也提出了许多实现等温挤压的挤压速度模型，最终在实际挤压过程中得到应用，取得了很好的等温挤压控制效果[12]。1995年，丹麦的Alu-Mac公司开发了一个名为OPTALEX的闭环等温控制系统，该系
