Скандий Сплав

A:

• Скандий (химический символ Sc и атомный номер 21) представляет собой серебристо-белый легкий переходный металл. Его относят к редкоземельным элементам.
• Его основными свойствами являются легкий вес, высокая температура плавления и малый ионный радиус. Скандий — лишь 50-й по распространенности элемент на Земле, но на Солнце он является 23-м по распространенности элементом.
• Из-за малого размера ионов он не селективно соединяется с обычными рудообразующими анионами и редко образует в природе концентрации выше 100 ppm.
• Скандий в основном используется в концентрациях от {{0}},1 до 0,5% в алюминиевых сплавах для аэрокосмического и спортивного применения, включая велосипедные рамы, теннисные ракетки и бейсбольные биты.
• Основная причина добавления скандия заключается в том, что он придает прочность легким алюминиевым сплавам, как никакой другой элемент. Точнее, благодаря мелкозернистому измельчению сплавы скандия уменьшают образование горячих трещин в сварных швах, повышают прочность сварных швов и обеспечивают лучшие усталостные характеристики.
• Он также используется в галогенных лампах в форме йодида скандия, чтобы получить свет, близкий к естественному солнечному свету.
• У скандия есть два очень важных потенциальных конечных применения, особенно в Европе: твердооксидные топливные элементы для хранения энергии и сплавы Sc-Al в аэрокосмической и автомобильной отраслях.

A:

• Мировыми производителями скандия являются Китай 66%, Россия 23%, Украина 7% и Казахстан 1%.
• Мировые поставки скандия происходят из первичных источников, таких как рудное сырье, и вторичных источников горнодобывающей промышленности, таких как концентраты, металлургические шлаки и остатки.
• Скандий обычно производится как побочный продукт или побочный продукт при переработке различных руд (например, железной руды, РЗЭ, титана, циркония, урана, тория, алюминия, вольфрама, олова, тантала, апатита, никеля и кобальта) и/ или извлечены из ранее переработанных хвостов и остатков (USGS 2021 и 2022).

A:

• Скандий не торгуется ни на одной бирже металлов, поскольку скандиевая продукция продается между частными лицами по нераскрытым ценам.
• 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) мирового годового производства Китай является крупнейшим производителем Sc. Другие производители Россия (1-2 т/год) и Филиппины (около 1 т/год) (DERA, 2021).

Ответ: Скандий, как и другие металлы, легированные алюминием, придает алюминию прочность и желаемые свойства и в некоторой степени делает это каждому из восьми семейств сплавов (серии). Добавки скандия повышают прочность, способствуя формированию более мелкой и одинаковой по размеру зернистой структуры в сплавах во время затвердевания. Скандий показывает лучшую реакцию прочности в некоторых семействах сплавов, чем в других, но почти всегда с весьма небольшими добавками – от 0,1% до 0,45% Sc.

Ответ: Скандий обеспечивает преобразовательную прочность без необходимости трудоемкой и дорогостоящей термической обработки. В частности, добавки скандия могут увеличить предел текучести в серии 5000 до уровня от 300 до 450 МПа, в зависимости от количества добавки, при сохранении показателей удлинения (пластичности) 12-15.

A: Влияние скандия на здоровье:

Скандий не имеет биологической роли. В пищевую цепь попадают только следовые количества, поэтому среднесуточное потребление человеком составляет менее 0,1 микрограмма.

Скадий не токсичен, хотя высказывались предположения, что некоторые его соединения могут быть канцерогенными.

Скандий наиболее опасен в рабочей среде, поскольку влага и газы могут вдыхаться с воздухом. Это может вызвать эмболию легких, особенно при длительном воздействии. Скандий может представлять угрозу для печени при накоплении в организме человека.

A: Воздействие скандия на окружающую среду:

Скандий выбрасывается в окружающую среду во многих местах, в основном на предприятиях нефтедобывающей промышленности. Он также может попасть в окружающую среду, когда выбрасывают бытовую технику. Скандий будет постепенно накапливаться в почвах и водных почвах, что в конечном итоге приведет к увеличению его концентрации в людях, животных и частицах почвы.

У водных животных скандий вызывает повреждение клеточных мембран, что оказывает ряд негативных последствий на репродукцию и функции нервной системы.

Ответ: Алюминиевые сплавы скандия представляют собой выигрышную комбинацию металлического скандия и алюминия. Добавление скандия к алюминию ограничивает чрезмерный рост зерен, происходящий в зоне термического влияния свариваемых алюминиевых деталей.

A: Алюминий-магний-скандий обладает хорошей свариваемостью, отличной устойчивостью к повреждениям, хорошей коррозионной стойкостью, способностью к формованию при ползучести. Сплав Aleris AlMgSc AA5024 H116 позволяет упростить процесс изготовления деталей фюзеляжа самолета. При использовании AA5024 H116 AlMgSc компоненты фюзеляжа самолета, усиленные стрингерами, могут быть сварены лазерным лучом (LBW) или сварены трением с перемешиванием (FSW), когда отдельные детали все еще плоские, без какой-либо предварительной обработки. Необходимая для корпуса самолета одинарная или двойная кривизна фюзеляжной части достигается путем ползучести при повышенной температуре.

Рекомендуется для использования в качестве листа обшивки фюзеляжа со средней прочностью, но отличной устойчивостью к повреждениям и коррозионными свойствами и потенциально может заменить традиционно используемые сплавы 2xxx даже в качестве временного решения.

Ответ: Некоторые недостатки алюминиево-литиевых сплавов включают в себя:

• Пониженная пластичность
• Сниженная вязкость разрушения
• Анизотропия свойств в плоскости
• Необходимость холодной обработки для достижения максимальных свойств
• Увеличенная скорость распространения усталостных трещин.

Ответ: Сплавы Al-Li легче и имеют более высокий предел текучести и текучести по сравнению с обычными высокопрочными алюминиевыми сплавами. Они устойчивы к распространению усталостных трещин; однако их коррозионная стойкость все еще нуждается в улучшении.