Скандиєвий сплав

A:

• Скандій (хімічний символ Sc і атомний номер 21) є сріблясто-білим світлим перехідним металом. Він класифікується як рідкоземельний елемент.
• Його основними властивостями є легка вага, висока температура плавлення та малий іонний радіус. Скандій є лише 50-м найпоширенішим елементом на Землі, але він є 23-м найпоширенішим елементом на Сонці.
• Через малий розмір його іонів він не вибірково поєднується зі звичайними рудоутворюючими аніонами і рідко утворює концентрації вище 100 частин на мільйон у природі.
• Скандій в основному використовується зі вмістом від {{0}}.1 до 0,5% в алюмінієвих сплавах для аерокосмічного та спортивного застосування, включаючи рами велосипедів, тенісні ракетки та бейсбольні біти.
• Основною причиною додавання скандію є те, що він додає легким алюмінієвим сплавам міцність, як жоден інший елемент. Точніше кажучи, завдяки дрібній зернистості скандієві сплави зменшують утворення гарячих тріщин у зварних швах, підвищують міцність зварних швів і забезпечують кращу втомну поведінку.
• Він також використовується в галогенних лампах у формі йодиду скандію для отримання світла, близького до природного сонячного світла.
• Скандій має два дуже важливі потенційні кінцеві використання, зокрема в Європі: твердооксидні паливні елементи для зберігання енергії та сплави Sc-Al в аерокосмічному та автомобільному секторах.

A:

• Світовими виробниками скандію є Китай 66%, Росія 23%, Україна 7% і Казахстан 1%.
• Глобальне постачання скандію походить із первинних джерел, таких як рудна сировина, і вторинних джерел із гірничодобувного виробництва, таких як концентрати, металургійні шлаки та відходи.
• Скандій зазвичай виробляється як побічний або побічний продукт під час обробки різних руд (наприклад, залізної руди, РЗЕ, титану, цирконію, урану, торію, алюмінію, вольфраму, олова, танталу, апатиту, нікелю та кобальту) та/ або отримані з попередньо оброблених хвостів і відходів (USGS 2021 & 2022).

A:

• Скандий не продається на жодній біржі металів, оскільки продукція скандію продається приватним особам за цінами, які не розголошуються.
• Data on scandium (Sc) production is very patchy and incomplete. According to the USGS (2022) the annual Sc production is estimated to 10-20 t; DERA (2021) assumes the figure to be around 14-16 t. Sc demand and supply are highly concentrated. With about 75% (>10 т) світового річного виробництва Китай є найбільшим виробником Sc. Інші виробники Росія (1-2 т/рік) і Філіппіни (прибл. 1 т/рік) (DERA, 2021).

В: Скандій, як і інші метали, сплавлені з алюмінієм, надає алюмінію міцності та бажаних властивостей, і певною мірою робить це кожному з восьми сімейств сплавів (Серія). Добавки скандію створюють міцність, сприяючи меншій структурі зерна рівномірного розміру в сплавах під час затвердіння. Скандій показує кращу міцність в деяких сімействах сплавів, ніж в інших, але майже завжди з досить невеликими добавками – від 0.1% до 0.45% Sc.

Відповідь: скандій забезпечує трансформаційну міцність без потреби в проблемних і дорогих термічних обробках. Зокрема, додавання скандію може підвищити межу текучості на серії 5000 до 300–450 МПа, залежно від кількості додавання, зберігаючи показники подовження (пластичності) 12-15.

A: Вплив скандію на здоров'я:

Скандій не має біологічної ролі. До харчового ланцюга потрапляють лише незначні кількості, тому середня добова норма споживання людини становить менше 0,1 мікрограма.

Скадіум нетоксичний, хоча є припущення, що деякі з його сполук можуть бути канцерогенними.

Найбільш небезпечний скандій у робочому середовищі, оскільки волога та гази можуть вдихатися разом з повітрям. Це може спричинити легеневу емболію, особливо під час тривалого впливу. Скандий може становити загрозу для печінки, накопичуючись в організмі людини.

A: Вплив скандію на навколишнє середовище:

Скандий викидається в навколишнє середовище в багатьох різних місцях, головним чином підприємствами, що виробляють нафту. Він також може потрапити в навколишнє середовище, коли побутове обладнання викидається. Скандій поступово накопичуватиметься в ґрунтах і водних ґрунтах, і це зрештою призведе до збільшення концентрації в організмі людей, тварин і частинках ґрунту.

У водних тварин скандій викликає пошкодження клітинних мембран, що негативно впливає на репродукцію та функції нервової системи.

A: Алюмінієві сплави скандію є виграшною комбінацією скандію та металевого алюмінію. Додавання скандію до алюмінію обмежує надмірне зростання зерна, яке відбувається в зоні термічного впливу зварних алюмінієвих компонентів.

В: Алюміній-магній-скандій має хорошу зварюваність, відмінну стійкість до пошкоджень, хорошу стійкість до корозії, здатність до повзучості. Сплав Aleris AlMgSc AA5024 H116 дозволяє спростити процес виготовлення деталей фюзеляжу літака. З AA5024 H116 AlMgSc армовані стрингерами компоненти фюзеляжу літака можуть бути зварені лазерним променем (LBW) або звареними тертям (FSW), коли окремі частини все ще плоскі, без попередньої обробки. Одинарна або подвійна кривизна частини фюзеляжу, необхідна для корпусу літака, досягається шляхом формування повзучості при підвищеній температурі.

Рекомендується для використання як лист обшивки фюзеляжу з середньою міцністю, але чудовою стійкістю до пошкоджень і корозійними властивостями, і потенційно може замінити традиційно використовувані сплави 2xxx навіть у якості розчину для завантаження.

A: Деякі недоліки алюмінієво-літієвих сплавів включають:

• Знижена пластичність
• Знижена в'язкість до руйнування
• Анізотропія властивостей у площині
• Необхідність холодної обробки для досягнення максимальних властивостей
• Прискорені швидкості розширення втомної тріщини

A: Сплави Al–Li легші та мають високу межу міцності та текучості порівняно зі звичайними високоміцними алюмінієвими сплавами. Стійкі до розповсюдження втомних тріщин; однак їх стійкість до корозії все ще потребує покращення.