本发明涉及压铸铝合金，具体涉及一种稀土改性抗热裂压铸铝合金及其制备方法。
背景技术：
1、在现代工业领域中，铝合金材料因其轻量化、高强度、耐腐蚀等特性，在汽车制造和3c电子产品等领域中得到广泛应用。特别是随着对节能减排、提升效率的需求日益增加，轻质高性能材料的研发和应用受到重视。其中，压铸铝合金因其良好的生产效率和力学性能而广泛应用，但传统压铸铝合金由于熔点过低，无法进行钎焊工艺，钎焊性能不佳，限制了压铸铝合金的推广应用。
2、为了解决这些问题，提升压铸铝合金的可钎焊性愈发重视起来，越来越多的企业和高校参与其中。然而，尽管现阶段通过元素的调整能够提高压铸铝合金的固相线温度以满足钎焊工艺，但同时牺牲了部分的压铸性和抗热裂性，导致产品质量不合格，依旧无法满足某些高精度装配或密封要求的产品需求。
3、专利cn117210725a公布了一种可钎焊低导热系数高压压铸铝合金，其元素包括：最多0.5质量％的硅；优选为最多0.2质量％的硅；最多2质量％的铁，优选为最多0.5质量％的铁；最多0.3质量％的铜；最多0.3质量％的锌；最多0.85质量％的锰；优选为最多0.35质量％的锰；最多0.6质量％的铬；优选为最多0.5质量％的铬；最多0.9质量％的镁；优选为最多0.8质量％的镁；最多0.15质量％的钛；最多1 .5质量％的镍；优选为最多0.1质量％的镍；5～15质量％的稀土；稀土优选为铈、镧、镨中的一种或几种；最多0.5质量％的钼；优选为最多0.2质量％的钼；并且上述各个元素至少含有两种以上，余量为al。该技术中fe含量＜2.0%，优选＜0.5%，ni含量＜1.5，优选＜0.1%，mn含量＜0.85%，优选＜0.35%，cr含量＜0.6%。该技术中提出fe主要是为增加脱模性，但会降低导热，优选为＜0.5%。mn和cr的作用为为降低导电导热，细化再结晶晶粒，减少fe的有害影响。该技术中添加fe、mn、cr的主要目的是围绕产品导热系数与元素添加量相互关系，尽管其抗拉强度可达230mpa，屈服强度可达115mpa，延伸率可达5.6%，但由于对于热裂影响大的元素如cu、mg未管控以及高熔点元素fe、ni、mn整体含量过高，在实际的压铸以及钎焊过程中，在一些薄壁或是厚薄过渡区域易产生开裂，无法保证产品质量，在实际生产复杂零件时难以取得良好的工艺效果和质量保证。
4、专利cn116377262a公布了一种可用于钎焊的高压压铸铝合金的制作方法，其元素包括：最多0.5重量％的硅；最多0.5重量％的铁；最多0.3重量％的铜；最多0.3重量％的锌；0.6～1.5重量％的锰；最多0.2重量％的铬；0.3～1 .0重量％的镁；最多0.05重量％的钛；5.0～12.0重量％的稀土；其中稀土：3*mn控制在2.0～3.8之间。通过fe的加入形成al-fe共晶增加材料流动性，mn的加入改变fe相形态并减少粘模现象，re的加入提升强度以及细化晶粒，mg的加入提升力学性能。众所周知，少量mn在铝合金中可以使得长针状的β-fe转变为块状的al（fe，mn）相，该技术fe含量较少，过量的mn会形成粗大的mn相反而影响材料的流动性，mg元素的添加会增加合金在凝固末期出现晶界开裂趋势，热裂敏感性明显增加，且随着壁厚的不同通过mg进行强化的产品性能波动大，这些问题容易导致压后产品开裂验证，性能不均。同时，由于产品需要经过钎焊工艺，该技术中mg含量高达0.3-1.0%，mg含量过高（＞0.35%）的铝合金不适用于行业普遍使用的氟铝酸钾（nocolok）钎焊工艺进行钎焊，这是由于钎焊中的钎剂高温下会和mg元素发生毒化反应，导致钎剂失活，钎焊效果差，故该专利无法适用于精密部件或是常规钎焊工艺产品的生产，具有相应的局限性。
5、因此，开发一种兼具优异压铸性、抗热裂性和良好钎焊性能压铸铝合金，不仅可以在现有的汽车制造领域如流道板、热交换模组发挥作用，也可以在3c电子产品领域的电子结构件中满足轻量化和高精度组装的需求。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种稀土改性抗热裂压铸铝合金及其制备方法，本发明通过特定的稀土元素改性工艺，开发一种在耐热裂、钎焊性能及压铸性方面均表现优异的稀土改性铝合金，以满足行业对材料的高性能需求。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种稀土改性抗热裂压铸铝合金，该压铸铝合金的成分包括：ce：0.01-8.17 wt％；la ：0.01-8.13wt％；ga ：0.001-0.65wt％；fe：0.05-1.2wt％；mn：0.005-1.5wt％；cr：0.005-0.3wt％；ni：0.001-0.4wt％；mg：0.005-0.31wt％；si：0.05-0.5wt％；zn：0.009-0.35wt％；zr：0.01-0.21wt％；ti：0.01-0.25w％；b：0.001-0.1wt％；其余杂质的重量百分比之和控制在0.5wt％以下，余量为al；
3、其中mg与si的质量比为0.1~1.73:1。
4、进一步地，所述的压铸铝合金在铸态未经热处理时包括至少50mpa的屈服强度，15%的延伸率以及12-31ms/m的导电系数；
5、所述压铸铝合金在600℃下热处理30min后包括至少40mpa的屈服强度，15%的延伸率以及13-32ms/m的导电系数；
6、所述压铸铝合金在浇铸状态下热裂倾向性因子hts低于5。
7、进一步地，ce+la+ga的质量百分含量为6~12%，即三种稀土元素用量之和在合金中的含量为6~12%。
8、进一步地，所述的mg与si的质量比为0.17~1.13:1。
9、进一步地，所述压铸铝合金的合金组织结构包括α-al和al-re共晶组织构成；
10、其中，所述共晶组织主要包括α-al相，al11ce3相，al11la3相、mg2si相、al3zr相、alfeni相和多元al（fe，mn，cr，re）相。
11、进一步地，所述的压铸铝合金的成分包括：ce：0.01-8.17 wt％；la ：0.01-8.13wt％；ga ：0.001-0.65wt％；fe：0.07-0.81wt％；mn：0.006-1.28wt％；cr：0.008-0.21wt％；ni：0.001-0.37wt％；mg：0.02-0.31wt％；si：0.08-0.3wt％；zn：0.009-0.2wt％；zr：0.01-0.21wt％；ti：0.08-0.2w％；b：0.016-0.036wt％；其余杂质的重量百分比之和控制在0.5wt％以下，余量为al。
12、本发明还提供 一种稀土改性抗热裂压铸铝合金的制备方法，该方法包括以下步骤：
13、步骤s1：先按照质量配比称取纯al原料、mg锭、zn锭、al-si、al-fe、al-zr、al-ni、al-mn、al-cr、al-la、al-ce、al-ga和al-ti-b合金；
14、步骤s2：首先将纯al元素投入加热炉，加热至680℃得到熔融铝液，待铝液金属完全熔化后静置保温20-30min；
15、步骤s3：升温至780℃，按比例加入al-si、al-fe，al-cr、al-mn、al-zr、al-ni、至铝液，待其完全溶解；
16、步骤s4：降温至750℃，加入al-ce、al-la、al-ga、al-ti-b中间合金，保温20~30min；
17、步骤s5：降温至720℃，加入mg锭、zn锭，保温15-20min后进行除气精炼；
18、步骤s6：浇注小样进行成分分析，合格后将熔体送入成型设备中成型得到所述稀土改性抗热裂压铸铝合金。
19、进一步地，所述成型设备为真空压铸机，成型具体步骤为：将合格的精炼熔体在720-740℃再次融化并保温，保温时通入保护性气体与空气隔绝，然后注入压铸模具进行压铸，得到稀土改性抗热裂压铸铝合金。
20、进一步地，所述的稀土改性抗热裂压铸铝合金的固相线高于620℃，可耐受580-620℃高温钎焊，具有良好的可钎焊性。
21、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
22、1) 本发明通过si和zn的设计添加，有效提升材料钎焊过程中的钎剂流动性以及材料焊后力学性能。si与zn的设计添加具体功效为：1）现阶段市售钎剂以氟铝酸钾（nocolok）为主，zn和si的添加可以提升氟铝酸钾的活性，增强钎剂与基材、钎料之间的传质作用，进一步降低钎料与基材之间的张力从而提高材料流动性，但由于si明显降低液相线温度，故控制在0.05-0.5%较为合适；2）由于钎焊温度较高（＞580℃），在如此高温下压铸后材料基体中的析出相均会回溶到铝基体中，析出相强化效果消失，焊后性能衰减及其明显。本发明考虑利用焊后si与mg、cu的自然时效提升材料力学性能，本发明中si与mg的比值控制在0.1~1.73:1，避免多余mg与钎剂氟铝酸钾发生毒化反应而减弱钎剂的保护作用，保证钎焊效果。同时通过少量zn的加入，刺激溶质团簇gp区向预析出沉淀相的转变，在钎焊后的放置过程中形成高密度且分布均匀的溶质团簇，该些团簇可以作为预析出β″相和q相的核心，提升了时效相应gp区的分布密度和析出速率，有效避免了钎焊后材料出现力学性能衰减的问题。
23、2) 本发明以al-re共晶组织为主，所添加ce、la和ga均为低熔点共晶型稀土，通过多元化稀土的联合添加有效降低铝合金的液相线温度，液相线的降低可以有效降低浇注温度，减少吸气量，净化铝液同时降低铝液表面张力，提升铝液流动性。稀土过量容易产生粗大稀土相反而影响材料力学性能，稀土过少形成的共晶组织对铝液流动性提升效果差，过多稀土则超过多元共晶点导致大块稀土析出相出现，反而影响合金流动性，经发明人多次验证，在6-12%范围内可以得到较窄的固液相区间和较好的压铸效果。
24、3) 为进一步减少粘模，提升材料压铸性，合金中加入fe元素，由于成分梯度的存在，高fe成分降低了铁渗透进铝液的速度，减少铝液与模具钢之间的冶金反应程度。相较于传统通过mn和cr对fe相的变质相比，本技术创新通过mn、ni和cr的联合补充添加，起到对fe元素形貌的变质和弥散化作用，通过ni、mn和cr在fe相表面的沉积，使得fe原子扩散减弱，从而转变fe相分布形态，使得fe相呈弥散相分布。这种弥散性相的分布，相较于单靠mn/cr进行变质的块状相相比，具有更好的流动性和组织均匀性。
25、4）本发明通过zr元素设计添加，通过铝基体中形成弥散分布的al3zr，阻止钎焊过程中晶粒的长大，从而保证焊后的力学性能。由于al3zr是高温难溶相，在钎焊温度下该析出相依旧呈较低的固溶度，且分布呈弥散性，这种分布可以有效对晶界起到钉扎作用，阻碍高温下晶粒的增长，从而有效降低钎焊过程中晶粒组织的粗化现象，保证焊后产品力学性能的可靠性。