Scandium zliatina

A:

• Scandium (chemický symbol Sc a atómové číslo 21) je strieborno-biely ľahký prechodný kov. Je klasifikovaný ako prvok vzácnych zemín.
• Jeho hlavnými vlastnosťami sú nízka hmotnosť, vysoký bod topenia a malý iónový polomer. Scandium je len 50. najbežnejší prvok na Zemi, ale je to 23. najbežnejší prvok na Slnku.
• Vzhľadom na malú veľkosť svojich iónov sa selektívne nezlučuje s bežnými aniónmi tvoriacimi rudu a zriedkavo tvorí v prírode koncentrácie vyššie ako 100 ppm.
• Scandium sa používa hlavne v stupňoch {{0}},1 až 0,5 % v hliníkových zliatinách pre letectvo a šport, vrátane rámov bicyklov, tenisových rakiet a bejzbalových palíc.
• Hlavným dôvodom na pridanie skandia je, že pridáva silu ako žiadny iný prvok ľahkým hliníkovým zliatinám. Presnejšie povedané, skandiové zliatiny vďaka svojej jemnej zrnitosti znižujú praskanie za tepla vo zvaroch, zvyšujú pevnosť zvarov a poskytujú lepšie únavové správanie.
• Používa sa tiež v halogénových žiarovkách vo forme jodidu skandia, aby sa získalo svetlo blízke prirodzenému slnečnému svetlu.
• Scandium má dve veľmi dôležité potenciálne konečné použitia, najmä v Európe: palivové články s pevným oxidom na skladovanie energie a zliatiny Sc-Al v leteckom a automobilovom sektore.

A:

• Celosvetovými producentmi skandia sú Čína 66 %, Rusko 23 %, Ukrajina 7 % a Kazachstan 1 %.
• Globálna dodávka skandia pochádza z primárnych zdrojov, ako sú suroviny na výrobu rúd, a sekundárnych zdrojov z banskej výroby, ako sú koncentráty, hutnícke trosky a zvyšky.
• Skandium sa zvyčajne vyrába ako vedľajší produkt alebo vedľajší produkt pri spracovaní rôznych rúd (napr. železnej rudy, REE, titánu, zirkónu, uránu, tória, hliníka, volfrámu, cínu, tantalu, apatitu, niklu a kobaltu) a/ alebo získané z predtým spracovanej hlušiny a zvyškov (USGS 2021 a 2022).

A:

• So Scandium sa neobchoduje na žiadnej burze kovov, pretože produkty Scandium sa predávajú medzi súkromnými stranami za nezverejnené ceny.
• 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) svetovej ročnej produkcie Čína je najväčším producentom Sc. Ďalší producenti Rusko (1-2 t/r) a Filipíny (cca 1 t/r) (DERA, 2021).

Odpoveď: Scandium, podobne ako iné kovy legované hliníkom, dodáva hliníku pevnosť a požadované vlastnosti a do určitej miery to robí každej z ôsmich rodín zliatin (séria). Prísady skandia vytvárajú pevnosť podporovaním menšej rovnomernej štruktúry zŕn v zliatinách počas tuhnutia. Scandium vykazuje lepšiu odozvu pevnosti v niektorých rodinách zliatin ako iné, ale takmer vždy s pomerne malými prírastkami – medzi 0,1 % a 0,45 % Sc.

Odpoveď: Scandium poskytuje transformačnú silu bez potreby problematického a nákladného tepelného spracovania. Konkrétne, prísady skandia môžu zvýšiť medzu klzu na rade 5000 na 300 MPa až 450 MPa, v závislosti od množstva prísady, pri zachovaní hodnôt predĺženia (ťažnosti) 12-15.

A: Účinky skandia na zdravie:

Scandium nemá žiadnu biologickú úlohu. Do potravinového reťazca sa dostanú len stopové množstvá, takže denný príjem priemerného človeka je nižší ako 0,1 mikrogramu.

Scadium nie je toxický, aj keď sa objavili názory, že niektoré z jeho zlúčenín môžu byť rakovinotvorné.

Scandium je väčšinou nebezpečné v pracovnom prostredí, pretože vlhkosť a plyny môžu byť vdychované so vzduchom. To môže spôsobiť pľúcnu embóliu, najmä pri dlhodobej expozícii. Škandium môže byť hrozbou pre pečeň, keď sa hromadí v ľudskom tele.

A: Účinky skandia na životné prostredie:

Scandium sa ukladá do životného prostredia na mnohých rôznych miestach, najmä v priemyselných odvetviach vyrábajúcich benzín. Do prostredia sa môže dostať aj pri vyhodení vybavenia domácnosti. Škandium sa bude postupne hromadiť v pôde a vodnej pôde, čo nakoniec povedie k zvýšeniu koncentrácie u ľudí, zvierat a pôdnych častíc.

U vodných živočíchov skandium spôsobuje poškodenie bunkových membrán, čo má viacero negatívnych vplyvov na reprodukciu a na funkcie nervového systému.

Odpoveď: Hliníkové zliatiny Scandium sú víťaznou kombináciou skandia a hliníkového kovu. Pridanie skandia do hliníka obmedzuje nadmerný rast zŕn, ktorý sa vyskytuje v tepelne ovplyvnenej zóne zváraných hliníkových komponentov.

Odpoveď: Hliníkový horčíkový skandium má dobrú zvárateľnosť, vynikajúcu toleranciu poškodenia, dobrú odolnosť proti korózii, tvárnosť pri tečení. Aleris AlMgSc zliatina AA5024 H116 umožňuje zjednodušenie výrobného procesu komponentov trupu lietadla. S AA5024 H116 AlMgSc môžu byť komponenty trupu lietadla vystužené výstuhami zvárané laserovým lúčom (LBW) alebo zváraním trením s miešaním (FSW), keď sú jednotlivé časti stále ploché, bez akejkoľvek predchádzajúcej úpravy. Jednoduché alebo dvojité zakrivenie časti trupu potrebné pre telo lietadla sa dosiahne tvarovaním dotvarovaním pri zvýšenej teplote.

Odporúča sa na použitie ako plášť trupu so strednou pevnosťou, ale vynikajúcou odolnosťou voči poškodeniu a koróznymi vlastnosťami a môže potenciálne nahradiť tradične používané zliatiny 2xxx aj ako riešenie typu drop-in.

Odpoveď: Niektoré nevýhody zliatin hliníka a lítia zahŕňajú:

• Znížená ťažnosť
• Znížená lomová húževnatosť
• Anizotropia vlastností v rovine
• Potreba práce za studena na dosiahnutie špičkových vlastností
• Zrýchlené miery predlžovania únavových trhlín

Odpoveď: Zliatiny Al-Li sú ľahšie a majú vysokú pevnosť v ťahu a medzu klzu v porovnaní s konvenčnými hliníkovými zliatinami s vysokou pevnosťou. Sú odolné proti šíreniu únavových trhlín; ich odolnosť proti korózii je však ešte potrebné zlepšiť.