Skandiumisulam

A:

• Skandium (keemiline sümbol Sc ja aatomnumber 21) on hõbevalge hele siirdemetall. See on klassifitseeritud haruldaste muldmetallide elemendiks.
• Selle peamised omadused on kerge kaal, kõrge sulamistemperatuur ja väike ioonraadius. Skandium on kõige levinum element Maal 50. kohal, kuid Päikesel on see 23. kohal.
• Ioonide väiksuse tõttu ei ühine see selektiivselt tavaliste maagi moodustavate anioonidega ja harva moodustab looduses kontsentratsioonid üle 100 ppm.
• Skandiumi kasutatakse peamiselt {{0}},1 kuni 0,5% ulatuses alumiiniumisulamites kosmose- ja spordirakendustes, sealhulgas jalgrattaraamides, tennisereketites ja pesapallikurikates.
• Peamine põhjus skandiumi lisamiseks on see, et see lisab kergetele alumiiniumsulamitele tugevusi nagu ükski teine ​​element. Täpsemalt, tänu peeneteralisusele vähendavad skandiumisulamid keevisõmblustes kuumpragusid, suurendavad keevisõmbluste tugevust ja tagavad parema väsimuskäitumise.
• Seda kasutatakse ka skandiumjodiidi kujul halogeenlampides, et saada loomulikule päikesevalgusele lähedast valgust.
• Scandiumil on kaks väga olulist potentsiaalset lõppkasutust, eriti Euroopas: tahked oksiidkütuseelemendid energia salvestamiseks ja Sc-Al sulamid lennunduses ja autotööstuses.

A:

• Ülemaailmsed skandiumi tootjad on Hiina 66%, Venemaa 23%, Ukraina 7% ja Kasahstan 1%.
• Skandiumi ülemaailmne tarne pärineb esmastest allikatest, nagu maagi lähteaine, ja sekundaarsetest allikatest kaevandustoodangust, nagu kontsentraadid, metallurgiaräbud ja -jäägid.
• Skandiumi tekib tavaliselt kaas- või kõrvalsaadusena erinevate maakide (nt rauamaak, REE, titaan, tsirkoonium, uraan, toorium, alumiinium, volfram, tina, tantaal, apatiit, nikkel ja koobalt) töötlemisel ja/ või kogutud varem töödeldud aherainest ja jääkidest (USGS 2021 ja 2022).

A:

• Skandiumiga ei kaubelda ühelgi metallibörsil, kuna skandiumi tooteid müüakse eraisikute vahel avalikustamata hindadega.
• 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 t) maailma aastatoodangust on Hiina suurim Sc. Teised tootjad Venemaa (1-2 t/a) ja Filipiinid (ca 1 t/a) (DERA, 2021).

V: Skandium, nagu ka teised alumiiniumiga legeeritud metallid, annab alumiiniumile tugevuse ja soovitavad omadused ning annab seda teatud määral igale kaheksale sulamiperekonnale (seeria). Skandiumilisandid loovad tugevuse, soodustades tahkestumise ajal sulamite väiksemat ühtlase suurusega terastruktuuri. Scandium näitab mõnes sulamiperekonnas paremat tugevusreaktsiooni kui teistes, kuid peaaegu alati üsna väikeste lisanditega – vahemikus 0,1% kuni 0,45% Sc.

V: Scandium pakub transformatiivset tugevust, ilma et oleks vaja probleemseid ja kulukaid kuumtöötlusi. Täpsemalt võivad skandiumilisandid suurendada 5000-seeria voolavuspiiri vahemikus 300–450 MPa, olenevalt lisatava kogusest, säilitades samal ajal pikenemise (plastilisuse) 12-15.

V: Skandiumi mõju tervisele:

Skandiumil puudub bioloogiline roll. Toiduahelasse jõuavad vaid vähesed kogused, seega jääb keskmise inimese päevane kogus alla 0,1 mikrogrammi.

Skaadium ei ole mürgine, kuigi on oletatud, et mõned selle ühendid võivad olla vähktõve tekitajad.

Skandium on enamasti ohtlik töökeskkonnas, kuna niiskust ja gaase võib õhuga sisse hingata. See võib põhjustada kopsuembooliaid, eriti pikaajalise kokkupuute korral. Skandium võib inimese kehas kogunedes ohustada maksa.

V: Skandiumi mõju keskkonnale:

Skandiumi satub keskkonda paljudes erinevates kohtades, peamiselt bensiini tootvate tööstuste poolt. See võib sattuda keskkonda ka siis, kui kodutehnika ära visatakse. Skandium koguneb järk-järgult muldadesse ja veemuldadesse ning see viib lõpuks inimeste, loomade ja mullaosakeste kontsentratsiooni suurenemiseni.

Veeloomadega kahjustab skandium rakumembraane, millel on mitmeid negatiivseid mõjusid paljunemisele ja närvisüsteemi funktsioonidele.

V: Skandiumi alumiiniumsulamid on skandiumi ja alumiiniumi metalli võitnud kombinatsioon. Skandiumi lisamine alumiiniumile piirab liigset tera kasvu, mis tekib keevitatud alumiiniumkomponentide kuumusest mõjutatud tsoonis.

V: Alumiiniummagneesium-skandiumil on hea keevitatavus, suurepärane kahjustustaluvus, hea korrosioonikindlus ja libisemisvõime. Aleris AlMgSc sulam AA5024 H116 võimaldab lennuki kerekomponentide tootmisprotsessi lihtsustada. AA5024 H116 AlMgSc-ga saab õhusõiduki kere nööriga tugevdatud komponendid olla kas laserkiirega keevitatud (LBW) või hõõrdkeevitatud (FSW), kui üksikud osad on veel lamedad, ilma eelneva töötlemiseta. Lennuki kere jaoks vajalik kereosa ühe- või kahekordne kumerus saavutatakse roomevormimisega kõrgendatud temperatuuril.

Soovitatav kasutada keskmise tugevusega, kuid suurepärase kahjustustaluvuse ja korrosiooniomadustega kere kattekihina ning võib potentsiaalselt asendada traditsiooniliselt kasutatavaid 2xxx-sulameid isegi tilklahusena.

V: Mõned alumiiniumi-liitiumisulamite puudused on järgmised:

• Vähendatud elastsus
• Vähendatud murdumiskindlus
• Tasapinnaliste omaduste anisotroopia
• Maksimaalsete omaduste saavutamiseks on vaja külmtööd
• Väsimuspragude pikendamise kiirus

V: Al-Li sulamid on tavaliste ülitugevate alumiiniumsulamitega võrreldes kergemad ning neil on kõrge tõmbe- ja voolavuspiir. Nad on vastupidavad väsimuspragude levimisele; kuid nende korrosioonikindlus vajab veel parandamist.