本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种al-ti-c-la合金及其制备方法。
背景技术：
a1-ti-c复合晶粒细化剂3因含有tic粒子，存在较少的与al-ti-b细化剂有关的缺陷与不足，被认为是最有发展前途的铝用晶粒细化剂。但al-ti-c合金在制备过程中存在的关键问题是碳源与铝液的润湿性较差，tic生成困难。
添加晶粒细化剂不仅可以细化铸态晶粒，细化枝晶组织，还能够减少疏松，降低热裂倾向，减少铸造缺陷，提高后续的加工性能。近年来随着对铝合金细化剂的研究，已开发出al-ti-c晶粒细化剂。al-ti-c晶粒细化剂中的tic粒子因尺寸小，不易聚集，分布均匀，并且与al具有很好的共格性等优点，而受到广泛关注。但由于c在al中的润湿性较差，制备十分困难，通过强烈搅拌或者高温反应制备al-ti-c晶粒细化剂，制备成本较高，限制了al-ti-c晶粒细化剂的广泛应用。
亚共晶al-si合金具有密度小、优异的铸造性能等优点，广泛应用于航空航天、汽车、摩托车以及其它运载工具上。亚共晶al-si合金组织中主要有初生α-al相和共晶si，其中α-al相呈粗大的枝晶状，共晶si相以粗大的针状或者板条状析出，存在对基体的割裂作用，严重的影响了合金的力学性能，致使al-si系合金的力学性能特别是延伸率不高，韧性不够好。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种al-ti-c-la合金，该合金细化效果好，综合力学性能优越。
本发明的另一目的在于提供上述合金的制备方法。
本发明是这样实现的，一种al-ti-c-la合金，该合金由亚共晶al-7si和al-ti-c-la复合晶粒细化剂熔融制备而成；其中，所述细化剂的质量为亚共晶al-7si的0.5~3.0%；
所述细化剂由基本料和la2o3粉熔融制备而成；其中，所述基本料包括按质量比为5：（1.5~2.5）：（0.8~1.2）的铝粉、钛粉、碳粉；所述la2o3粉的质量为主料的0.5~6%。
优选地，所述铝粉、钛粉以及石墨粉的质量比为5：2：1。
优选地，所述la2o3粉的质量为主料的2%。
优选地，所述细化剂的质量为亚共晶al-7si的1.5%。
本发明进一步公开了一种al-ti-c-la合金的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）将la2o3粉以及主料混合后机械球磨1.5小时，将粉末压制成圆柱形预制块；其中，所述主料包括按质量比为5：（1.5~2.5）：（0.8~1.2）的铝粉、钛粉以及石墨粉，所述y2o3粉的质量为主料的0.5~6%；
（2）在电阻炉中熔化亚共晶al-7si得到熔体，过热至730℃，将步骤（1）得到的预制块熔体中，预制块的质量为亚共晶al-7si熔体的0.5~3.0%；搅拌并保温5~20min，用c2cl6精炼除气后浇注到预热200℃的模具中，得到al-ti-c-la合金。
优选地，在步骤（1）中，所述主料包括按质量比为5：2：1的铝粉、钛粉以及石墨粉；所述y2o3粉的质量为主料的2%；
在步骤（2）中，所述预制块的质量为亚共晶al-7si熔体的1.5%；所述保温时间为10min。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过添加la2o3粉制备出了性能优于al-ti-c的al-ti-c-la细化剂，该al-ti-c-la细化剂不仅对初生α-al相具有细化作用，而且对共晶si也具有良好的变质效果，与纯单质稀土la及al-ti-c复合晶粒细化剂3相比，对亚共晶al-si的细化及强化效果明显，且操作简单，成本低。
（2）本发明的制备简单、能耗低、不产生环境污染。
附图说明
图1是添加不同含量的la2o3粉制备的al-ti-c-la细化剂细化亚共晶al-7si后的的铸态组织图；
图2是添加不同含量al-ti-c-la细化剂所获得的亚共晶al-7si合金在铸态组织中的共晶硅组织形貌图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
（1）将la2o3粉以及主料混合后机械球磨1.5小时，将粉末压制成圆柱形预制块；其中，所述主料包括按质量比为5：1.5：0.8的铝粉、钛粉以及石墨粉，所述y2o3粉的质量为主料的0.5%；
（2）在电阻炉中熔化亚共晶al-7si得到熔体，过热至730℃，将步骤（1）得到的预制块熔体中，预制块的质量为亚共晶al-7si熔体的0.5%；搅拌并保温5min，用c2cl6精炼除气后浇注到预热200℃的模具中，得到al-ti-c-la合金1。
实施例2
（1）将la2o3粉以及主料混合后机械球磨1.5小时，将粉末压制成圆柱形预制块；其中，所述主料包括按质量比为5：2.5：1.2的铝粉、钛粉以及石墨粉，所述y2o3粉的质量为主料的6%；
（2）在电阻炉中熔化亚共晶al-7si得到熔体，过热至730℃，将步骤（1）得到的预制块熔体中，预制块的质量为亚共晶al-7si熔体的3.0%；搅拌并保温20min，用c2cl6精炼除气后浇注到预热200℃的模具中，得到al-ti-c-la合金2。
实施例3
（1）将la2o3粉以及主料混合后机械球磨1.5小时，将粉末压制成圆柱形预制块；其中，所述主料包括按质量比为5：2：1的铝粉、钛粉以及石墨粉，所述y2o3粉的质量为主料的2%；
（2）在电阻炉中熔化亚共晶al-7si得到熔体，过热至730℃，将步骤（1）得到的预制块熔体中，预制块的质量为亚共晶al-7si熔体的1.5%；搅拌并保温10min，用c2cl6精炼除气后浇注到预热200℃的模具中，得到al-ti-c-la合金3。
实施例4
（1）将la2o3粉以及主料混合后机械球磨1.5小时，将粉末压制成圆柱形预制块；其中，所述主料包括按质量比为5：2：1的铝粉、钛粉以及石墨粉，所述y2o3粉的质量为主料的1.5%；
（2）在电阻炉中熔化亚共晶al-7si得到熔体，过热至730℃，将步骤（1）得到的预制块熔体中，预制块的质量为亚共晶al-7si熔体的1.5%；搅拌并保温10min，用c2cl6精炼除气后浇注到预热200℃的模具中，得到al-ti-c-la合金4。
实施例5
（1）将la2o3粉以及主料混合后机械球磨1.5小时，将粉末压制成圆柱形预制块；其中，所述主料包括按质量比为5：2：1的铝粉、钛粉以及石墨粉，所述y2o3粉的质量为主料的3%；
（2）在电阻炉中熔化亚共晶al-7si得到熔体，过热至730℃，将步骤（1）得到的预制块熔体中，预制块的质量为亚共晶al-7si熔体的1.5%；搅拌并保温10min，用c2cl6精炼除气后浇注到预热200℃的模具中，得到al-ti-c-la合金5。
实施例6
（1）将la2o3粉以及主料混合后机械球磨1.5小时，将粉末压制成圆柱形预制块；其中，所述主料包括按质量比为5：2：1的铝粉、钛粉以及石墨粉，所述y2o3粉的质量为主料的2%；
（2）在电阻炉中熔化亚共晶al-7si得到熔体，过热至730℃，将步骤（1）得到的预制块熔体中，预制块的质量为亚共晶al-7si熔体的1%；搅拌并保温10min，用c2cl6精炼除气后浇注到预热200℃的模具中，得到al-ti-c-la合金6。
实施例7
（1）将la2o3粉以及主料混合后机械球磨1.5小时，将粉末压制成圆柱形预制块；其中，所述主料包括按质量比为5：2：1的铝粉、钛粉以及石墨粉，所述y2o3粉的质量为主料的2%；
（2）在电阻炉中熔化亚共晶al-7si得到熔体，过热至730℃，将步骤（1）得到的预制块熔体中，预制块的质量为亚共晶al-7si熔体的2%；搅拌并保温10min，用c2cl6精炼除气后浇注到预热200℃的模具中，得到al-ti-c-la合金7。
对比实施例1
（1）将主料混合后机械球磨1.5小时，将粉末压制成圆柱形预制块；其中，所述主料包括按质量比为5：2：1的铝粉、钛粉以及石墨粉；
（2）在电阻炉中熔化亚共晶al-7si得到熔体，过热至730℃，将步骤（1）得到的预制块熔体中，预制块的质量为亚共晶al-7si熔体的1.5%；搅拌并保温10min，用c2cl6精炼除气后浇注到预热200℃的模具中，得到al-ti-c合金1。
效果实施例1
对上述对比实施例1中得到的al-ti-c合金1、实施例3中得到的al-ti-c-la合金3、实施例4中得到的al-ti-c-la合金4、实施例5中得到的al-ti-c-la合金5经粗磨、细磨、电解抛光之后采用大型光学显微镜（om）观察显微组织，结果如图1所示。图1是添加不同含量的la2o3粉制备的al-ti-c-la细化剂细化亚共晶al-7si后的的铸态组织图。其中，图1（a）是合金1的铸态组织图，图1（b）为al-ti-c-la合金4的铸态组织图，图1（c）为al-ti-c-la合金3的的铸态组织图，图1（d）为al-ti-c-la合金5的铸态组织图。
由图1（a）可以看出未添加中间合金亚共晶al-7si合金中的共晶硅呈粗条状分布，当添加量为0.5%时，大量共晶硅变为短棒状。当中间合金添加量增加到1.5%时，大量共晶硅变为颗粒状。当中间合金添加量进一步增加时，大量共晶硅尺寸又变大了，也就是共晶硅出现了过变质状态。因此，al-ti-c-la中间合金在添加量为1.5%时对亚共晶al-7si合金中硅晶粒变质效果最好。
效果实施例2
对上述对比实施例1中得到的al-ti-c合金1、实施例3得到的合金3、实施例6中得到的合金6、实施例7中得到的合金7进行共晶硅组织形貌观察，结果如图2所示。图2（a）为al-ti-c合金1的共晶硅组织形貌图，图2（b）为合金6的共晶硅组织形貌图，图2（c）为合金3的共晶硅组织形貌图，图2（d）为合金7的共晶硅组织形貌图。
由图2（a）可以看出，未添加中间合金的亚共晶al-7si合金铸态组织中共晶si呈粗条状分布于al枝晶间，当中间合金添加量增加到1.5%时，大量共晶si转变成颗粒状。当中间合金添加量进一步增加时，大量共晶又出现尺寸增大趋势，也就是共晶si出现了过变质状态。因此，al-ti-c-la中间合金在添加量为1.5%时对亚共晶铝硅合金中共晶si的变质效果最好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。