Скандиева сплав

A:

• Скандият (химичен символ Sc и атомен номер 21) е сребристо-бял лек преходен метал. Класифициран е като редкоземен елемент.
• Основните му свойства са лекото му тегло, висока точка на топене и малък йонен радиус. Скандият е едва 50-ият най-често срещан елемент на Земята, но е 23-ият най-често срещан елемент в Слънцето.
• Поради малкия размер на неговите йони, той не се комбинира селективно с обичайните рудообразуващи аниони и рядко образува концентрации, по-високи от 100 ppm в природата.
• Скандият се използва главно в степени от {{0}}.1 до 0,5%, в алуминиеви сплави за космически и спортни приложения, включително рамки за велосипеди, тенис ракети и бейзболни бухалки.
• Основната причина за добавяне на скандий е, че той добавя сила като никой друг елемент към леките алуминиеви сплави. По-точно, благодарение на своето фино усъвършенстване на зърното, скандиевите сплави намаляват горещите пукнатини в заваръчните шевове, увеличават якостта на заваръчните шевове и осигуряват по-добро поведение при умора.
• Използва се и в халогенни лампи под формата на скандиев йодид, за да се получи светлина, близка до тази на естествената слънчева светлина.
• Скандият има две много важни потенциални крайни употреби, особено в Европа: твърди оксидни горивни клетки за съхранение на енергия и Sc-Al сплави в аерокосмическия и автомобилния сектор.

A:

• Световните производители на скандий са Китай 66%, Русия 23%, Украйна 7% и Казахстан 1%.
• Световното снабдяване със скандий произхожда от първични източници, като суровина за руда, и вторични източници от минното производство, като концентрати, металургични шлаки и остатъци.
• Скандият обикновено се произвежда като съпътстващ продукт или страничен продукт по време на обработката на различни руди (напр. желязна руда, REE, титан, цирконий, уран, торий, алуминий, волфрам, калай, тантал, апатит, никел и кобалт) и/ или възстановени от предварително обработени отпадъци и остатъци (USGS 2021 & 2022).

A:

• Скандият не се търгува на никоя борса за метали, тъй като скандиевите продукти се продават между частни лица на неразкрити цени.
• 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) от световното годишно производство Китай е най-големият производител на Sc. Други производители Русия (1-2 t/y) и Филипините (ок. 1 t/y) (DERA, 2021).

О: Скандият, подобно на други метали, легирани с алуминий, придава здравина и желани свойства на алуминия и го прави до известна степен на всяко от осемте семейства сплави (серия). Добавките на скандий генерират здравина чрез насърчаване на по-малка структура на зърната с равномерен размер в сплавите по време на втвърдяването. Скандият показва по-добра якостна реакция в някои семейства сплави, отколкото в други, но почти винаги с доста малки добавки – между 0.1% и 0.45% Sc.

О: Скандият осигурява трансформираща сила без необходимост от проблемни и скъпи термични обработки. По-конкретно, добавките на скандий могат да увеличат якостта на провлачване на серия 5000 до между 300Mpa и 450Mpa, в зависимост от добавеното количество, като същевременно поддържат стойностите на удължението (пластичност) от 12-15.

О: Ефекти на скандия върху здравето:

Скандият няма биологична роля. Само следи от него достигат до хранителната верига, така че средният дневен прием на човек е по-малко от 0,1 микрограма.

Скадиумът не е токсичен, въпреки че има предположения, че някои от неговите съединения може да са канцерогенни.

Скандият е най-опасен в работната среда, поради факта, че влагата и газовете могат да се вдишат с въздуха. Това може да причини белодробни емболии, особено при продължителна експозиция. Скандият може да бъде заплаха за черния дроб, когато се натрупва в човешкото тяло.

О: Въздействие на скандия върху околната среда:

Скандият се изхвърля в околната среда на много различни места, главно от индустриите за производство на петрол. Може да попадне в околната среда и при изхвърляне на домакински уреди. Скандият постепенно ще се натрупва в почвите и водните почви и това в крайна сметка ще доведе до нарастващи концентрации в хора, животни и почвени частици.

При водните животни скандият причинява увреждане на клетъчните мембрани, което има няколко отрицателни влияния върху възпроизводството и върху функциите на нервната система.

О: Скандиевите алуминиеви сплави са печеливша комбинация от скандий и метален алуминий. Добавянето на скандий към алуминия ограничава прекомерния растеж на зърната, който възниква в засегнатата от топлина зона на заварени алуминиеви компоненти.

О: Алуминиево-магнезиевият скандий се отличава с добра заваряемост, отлична устойчивост на повреди, добра устойчивост на корозия, възможност за формоване при пълзене. Aleris AlMgSc сплав AA5024 H116 позволява опростяване на производствения процес на компонентите на фюзелажа на самолета. С AA5024 H116 AlMgSc подсилените със стрингери компоненти на фюзелажа на самолета могат да бъдат заварени с лазерен лъч (LBW) или заварени чрез триене с разбъркване (FSW), когато отделните части са все още плоски, без предварителна обработка. Единичната или двойна кривина на фюзелажната част, необходима за тялото на самолета, се постига чрез формиране на пълзене при повишена температура.

Препоръчва се за използване като обшивка на фюзелажа със средна якост, но отлична устойчивост на повреди и корозионни свойства и потенциално може да замени традиционно използваните сплави 2xxx дори като решение за добавяне.

О: Някои недостатъци на алуминиево-литиеви сплави включват:

• Намалена пластичност
• Намалена якост на счупване
• Анизотропия на свойствата в равнината
• Необходимост от студена работа за постигане на върхови свойства
• Ускорени скорости на разширяване на пукнатините от умора

A: Al-Li сплавите са по-леки и имат висока якост на опън и провлачване в сравнение с конвенционалните алуминиеви сплави с висока якост. Устойчиви са на разпространение на пукнатини от умора; въпреки това тяхната устойчивост на корозия все още трябва да бъде подобрена.