Hợp kim Scandi

A:

• Scandium (ký hiệu hóa học Sc và số nguyên tử 21) là kim loại chuyển tiếp nhẹ màu trắng bạc. Nó được phân loại là một nguyên tố đất hiếm.
• Đặc tính chính của nó là trọng lượng nhẹ, điểm nóng chảy cao và bán kính ion nhỏ. Scandium chỉ là nguyên tố phổ biến thứ 50 trên Trái đất nhưng lại là nguyên tố phổ biến thứ 23 trong Mặt trời.
• Do kích thước nhỏ của các ion nên nó không kết hợp có chọn lọc với các anion tạo quặng thông thường và hiếm khi tạo thành nồng độ cao hơn 100 ppm trong tự nhiên.
• Scandium chủ yếu được sử dụng ở cấp độ {0}}, từ 1 đến 0,5% trong hợp kim nhôm cho các ứng dụng hàng không vũ trụ và thể thao, bao gồm khung xe đạp, vợt tennis và gậy bóng chày.
• Lý do chính để thêm scandium là nó tăng thêm sức mạnh mà không có nguyên tố nào khác có được cho hợp kim nhôm nhẹ. Chính xác hơn, do được tinh chế hạt mịn, hợp kim scandium làm giảm vết nứt nóng trong mối hàn, tăng cường độ bền trong mối hàn và mang lại trạng thái mỏi tốt hơn.
• Nó cũng được sử dụng trong đèn halogen ở dạng scandium iodide để thu được ánh sáng gần với ánh sáng mặt trời tự nhiên.
• Scandium có hai ứng dụng cuối tiềm năng rất quan trọng, đặc biệt là ở Châu Âu: Pin nhiên liệu oxit rắn để lưu trữ năng lượng và hợp kim Sc-Al trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và ô tô.

A:

• Các nhà sản xuất scandium toàn cầu là Trung Quốc 66%, Nga 23%, Ukraine 7% và Kazakhstan 1%.
• Nguồn cung scandium toàn cầu bắt nguồn từ các nguồn sơ cấp như nguyên liệu quặng và các nguồn thứ cấp từ sản xuất khai thác mỏ như chất cô đặc, xỉ luyện kim và cặn.
• Scandium thường được tạo ra như một sản phẩm phụ hoặc sản phẩm phụ trong quá trình chế biến các loại quặng khác nhau (ví dụ: quặng sắt, REE, titan, zirconi, uranium, thori, nhôm, vonfram, thiếc, tantalum, apatit, niken và coban) và/ hoặc được thu hồi từ chất thải và cặn đã được xử lý trước đó (USGS 2021 & 2022).

A:

• Scandium không được giao dịch trên bất kỳ sàn giao dịch kim loại nào vì các sản phẩm scandium được bán giữa các bên tư nhân với mức giá không được tiết lộ.
• 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 tấn) sản lượng hàng năm trên toàn cầu Trung Quốc là nhà sản xuất lớn nhất của Sc. Các nhà sản xuất khác Nga (1-2 tấn/năm) và Philippines (khoảng 1 tấn/năm) (DERA, 2021).

Trả lời: Scandium, giống như các kim loại khác được hợp kim với nhôm, mang lại độ bền và các đặc tính mong muốn cho nhôm, và làm như vậy ở một mức độ nào đó đối với mỗi nhóm trong số tám họ hợp kim (Dòng). Việc bổ sung Scandium tạo ra độ bền bằng cách thúc đẩy cấu trúc hạt nhỏ hơn, có kích thước đồng đều trong hợp kim trong quá trình hóa rắn. Scandium cho thấy phản ứng cường độ tốt hơn ở một số họ hợp kim so với các họ khác, nhưng hầu như luôn có lượng bổ sung khá nhỏ – từ 0.1% đến 0.45% Sc.

Trả lời: Scandium mang lại sức mạnh biến đổi mà không cần xử lý nhiệt tốn kém và rắc rối. Cụ thể, việc bổ sung scandium có thể tăng cường độ chảy trên Dòng 5000 lên từ 300Mpa đến 450Mpa, tùy thuộc vào lượng bổ sung, trong khi vẫn duy trì số liệu độ giãn dài (độ dẻo) là 12-15.

A: Ảnh hưởng sức khỏe của scandium:

Scandium không có vai trò sinh học. Chỉ một lượng nhỏ mới lọt vào chuỗi thức ăn, vì vậy lượng tiêu thụ hàng ngày của một người bình thường ít hơn 0,1 microgam.

Scadi không độc, mặc dù có ý kiến ​​cho rằng một số hợp chất của nó có thể gây ung thư.

Scandium nguy hiểm nhất trong môi trường làm việc do thực tế là hơi ẩm và khí có thể bị hít vào trong không khí. Điều này có thể gây tắc mạch phổi, đặc biệt là khi tiếp xúc lâu dài. Scandium có thể là mối đe dọa đối với gan khi nó tích tụ trong cơ thể con người.

A: Ảnh hưởng của scandium đến môi trường:

Scandium được thải ra môi trường ở nhiều nơi khác nhau, chủ yếu do các ngành công nghiệp sản xuất xăng dầu thải ra. Nó cũng có thể xâm nhập vào môi trường khi các thiết bị gia dụng bị vứt đi. Scandium sẽ dần dần tích tụ trong đất và đất chứa nước và điều này cuối cùng sẽ dẫn đến nồng độ ngày càng tăng trong con người, động vật và các hạt đất.

Với động vật sống dưới nước, scandium gây tổn thương màng tế bào, gây ra một số ảnh hưởng tiêu cực đến sinh sản và chức năng của hệ thần kinh.

Đáp: Hợp kim nhôm Scandium là sự kết hợp hoàn hảo giữa scandium và kim loại nhôm. Việc bổ sung scandium vào nhôm hạn chế sự phát triển hạt quá mức xảy ra trong vùng chịu ảnh hưởng nhiệt của các thành phần nhôm hàn.

Trả lời: Nhôm Magiê Scandium có khả năng hàn tốt, khả năng chịu hư hỏng tuyệt vời, khả năng chống ăn mòn tốt, khả năng định dạng leo. Hợp kim Aleris AlMgSc AA5024 H116 cho phép đơn giản hóa quy trình sản xuất các bộ phận thân máy bay. Với AA5024 H116 AlMgSc, các bộ phận thân máy bay được gia cố bằng dây có thể được hàn bằng chùm tia laze (LBW) hoặc hàn bằng ma sát khuấy (FSW) khi các bộ phận riêng lẻ vẫn phẳng mà không cần xử lý trước. Độ cong đơn hoặc đôi của phần thân máy bay cần thiết cho thân máy bay đạt được bằng cách tạo hình từ biến ở nhiệt độ cao.

Được khuyến nghị sử dụng làm tấm vỏ thân máy bay có độ bền trung bình nhưng có đặc tính chống hư hại và ăn mòn tuyệt vời, đồng thời có khả năng thay thế các hợp kim 2xxx được sử dụng truyền thống ngay cả dưới dạng giải pháp lắp đặt.

Đáp: Một số nhược điểm của hợp kim nhôm-lithium bao gồm:

• Giảm độ dẻo
• Giảm độ bền gãy xương
• Tính bất đẳng hướng của các thuộc tính trong mặt phẳng
• Cần gia công nguội để đạt được đặc tính cao nhất
• Tăng tốc độ mở rộng vết nứt mỏi

Đáp: Hợp kim Al–Li nhẹ hơn, có độ bền kéo và độ bền chảy cao so với các hợp kim nhôm cường độ cao thông thường. Chúng có khả năng chống lại sự lan truyền vết nứt do mỏi; tuy nhiên, khả năng chống ăn mòn của chúng vẫn cần được cải thiện.