材料成型與控制工程畢業(yè)論文.doc

東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要材料成型與控制工程畢業(yè)論文鎂合金鑄軋區(qū)溫度場(chǎng)仿真及組織研究單位名稱：材料與冶金學(xué)院專業(yè)名稱：材料成型與控制工程?hào)|北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要鎂合金鑄軋區(qū)溫度場(chǎng)仿真及組織研究鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其比強(qiáng)度和比剛度高，阻尼性及機(jī)加工性好，具有防震、屏蔽電磁波等優(yōu)異性能，近年來得到極大重視，在國防、航空航天以及3C、汽車等民用工業(yè)部門得到了廣泛地應(yīng)用。鎂合金的雙輥薄帶連續(xù)鑄軋技術(shù)是當(dāng)今有色行業(yè)主要研究的課題之一，具有短流程、低能耗及節(jié)省投資等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用模擬軟件，進(jìn)行鎂合金雙輥薄帶連續(xù)鑄軋過程的數(shù)值模擬，尋求最佳工藝參數(shù)，為鎂合金的連續(xù)鑄軋?zhí)峁├碚摶A(chǔ)。本文通過大型模擬軟件ANSYS研究了不同的澆注溫度、不同的鑄軋速度以及不同的輥帶間對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)鑄軋區(qū)內(nèi)鎂熔體溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的影響；通過軋卡實(shí)驗(yàn)得到一定條件下的鑄軋區(qū)凝固樣品，并觀察其凝固組織；論文得到了如下結(jié)果：（1）隨著澆注溫度的升高，鑄軋區(qū)內(nèi)的整體流動(dòng)趨勢(shì)差別不大，各處溫度均有所升高，液穴長(zhǎng)度增大，液固兩相區(qū)增大，軋輥咬入端附近兩相區(qū)凝固殼變薄，凝固終點(diǎn)位置靠近軋制出口端，出口板帶溫度也升高。（2）隨著鑄軋速度的提高，鑄軋區(qū)內(nèi)的液穴長(zhǎng)度增大，液固兩相區(qū)增大，鑄帶表面溫度升高，凝固殼變薄，凝固終點(diǎn)位置向軋制出口端靠近。鑄軋區(qū)中部的兩個(gè)漩渦略向軋制出口端偏移。（3）隨著輥帶間對(duì)流換熱系數(shù)的增大，鑄軋區(qū)內(nèi)的液穴的長(zhǎng)度減小，液固兩相區(qū)變小，凝固殼略變厚，凝固終點(diǎn)位置向咬入端偏移。鑄軋區(qū)中部的兩個(gè)漩渦也向咬入端偏移。（4）鑄軋區(qū)的凝固組織，靠近軋輥邊部的晶粒比中間部位的細(xì)小且等軸化程度更高；邊部的晶粒則是越靠近軋制出口端越細(xì)小。關(guān)鍵詞：數(shù)值模擬，鎂合金，鑄軋，溫度場(chǎng)，流場(chǎng)東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）AbstractNumericalSimulationonTemperatureFieldandtheStudyonMicrostructureofCast-rollingZoneofMagnesiumAlloyMagnesiumalloysarethelightestconstructionalmetalmaterials.Duetotheirexcellentpropertiessuchashighspecificstrengthandstiffness,gooddampingandmachinability,shockresistance,electromagneticshielding,magnesiumalloysaredeemedasoneofthemostpotentialmaterials,andhavereceivedmoreandmoreattention.Magnesiumalloysarerapidlyappliedtonationaldefence,aeroplane,3C,automobileandsoon.Thetechniqueoftwin-rollstripcontinuouscast-rollingofmagnesiumalloysisoneofthemainresearchtasksinnonferrousindustrynow,itpossessestheadvantagessuchasshortprocedure,lowenergyconsumption,lessinvestment.Simulativesoftwarecansimulatetheprocessoftwin-rollstripcontinuouscast-rollingofmagnesiumalloystogettheproperprocessingparameters,andprovidetheoreticalbasisforcontinuouscast-rollingofmagnesiumalloys.Inthispaper,theeffectofpointofpouring,cast-rollingspeedandheatconvectioncoefficientwasstudiedonthetemperatureandflowfieldofmagnesiummeltinthecast-rollingzonebyANSYS；alsosolidsamplewasobtainedbyexperimenttostudythesolidmicrostructureinthecast-rollingzone,andtheconclusionswereobtainedasfollow:（1）Withtheincrementofpointofpouring,theflowtendencyinthecast-rollingzoneishardlychanged,thetemperatureeverywhereinthecast-rollingzoneincreasesmoreorless,thelengthoftheliquidcaveincreases,thesemi-solidregionenlarges,thesemi-solidshellaroundthenippointthins,freezingpointisneartooutletandthetemperatureofstripinoutletalsoincreases.（2）Withtheincrementofcast-rollingspeed,thelengthoftheliquidcaveincreases,thesemi-solidregionenlarges,thesurfacetemperatureofstripincreases,thesemi-solidshellthins,freezingpointisneartooutletandthetwoeddiesinthemiddleofthecast-rollingzoneshifttooutletappreciably.（3）withtheincrementofheatconvectioncoefficient,thelengthoftheliquidcavereduces,thesemi-solidregiondiminishesandthesemi-solidshellthickensappreciably.Thefreezingpointandthetwoeddiesinthemiddleofthecast-rollingzoneareneartothenippoint.東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）Abstract（4）Forthesolidmicrostructureofthecast-rollingzone,thegrainsaroundtherollsarefinerandmoreequiaxialthanthoseinthemiddleofthecast-rollingzone.Forthosegrainsaroundtherolls,thenearertheyaretooutlet,thefinertheyare.Keywords:numericalsimulation，magnesiumalloy，cast-rolling，temperaturefield，flowfield東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄-1-目錄任務(wù)書i中文摘要iiABSTRACTiii第1章緒論11.1金屬鎂及其合金11.1.1鎂的基本性質(zhì)及特點(diǎn)11.1.2鎂合金的合金成分、牌號(hào)標(biāo)記及其分類31.1.3鎂合金的應(yīng)用及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀51.2板帶鑄軋技術(shù)的提出與發(fā)展現(xiàn)狀2071.2.1國外簡(jiǎn)況71.2.2國內(nèi)簡(jiǎn)東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄-2-況81.3鑄軋技術(shù)的數(shù)值模擬現(xiàn)狀81.4本文研究的意義和主要內(nèi)容91.4.1本文研究的意義101.4.2本文研究的主要內(nèi)容11第2章鑄軋過程數(shù)值模擬的基本理論122.1流場(chǎng)計(jì)算的基本理論122.1.1流場(chǎng)的基本控制方程122.1.2流場(chǎng)湍流模型142.1.3通用微分方程的離散化182.2溫度場(chǎng)計(jì)算的基本理論202.2.1熱量傳遞的基本方式202.2.2傳熱中的能量守恒22東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄-3-2.2.3傳熱中的微分方程232.2.4傳