Scandium legering

A:

• Scandium (kemisk symbol Sc och atomnummer 21) är en silvervit lätt övergångsmetall. Det klassificeras som ett sällsynt jordartselement.
• Dess huvudsakliga egenskaper är dess låga vikt, höga smältpunkt och små joniska radie. Scandium är bara det 50:e vanligaste grundämnet på jorden, men det är det 23:e vanligaste grundämnet i solen.
• På grund av den lilla storleken på dess joner kombineras den inte selektivt med vanliga malmbildande anjoner och bildar sällan koncentrationer högre än 100 ppm i naturen.
• Scandium används huvudsakligen, i kvaliteter av {{0}},1 till 0,5 %, i aluminiumlegeringar för flyg- och sporttillämpningar, inklusive cykelramar, tennisracketar och basebollträn.
• Den främsta anledningen till att lägga till scandium är att det tillför styrkor som inget annat element till lätta aluminiumlegeringar. Närmare bestämt, på grund av sin finkorniga förfining, minskar scandiumlegeringar hetsprickbildning i svetsar, ökar hållfastheten i svetsarna och ger bättre utmattningsbeteende.
• Den används också i halogenlampor i form av skandiumjodid för att få ett ljus som ligger nära det naturliga solljus.
• Scandium har två mycket viktiga potentiella slutanvändningar, särskilt i Europa: Solid Oxide Fuel Cells för energilagring och Sc-Al-legeringar inom flyg- och fordonssektorn.

A:

• De globala tillverkarna av skandium är Kina 66 %, Ryssland 23 %, Ukraina 7 % och Kazakstan 1 %.
• Den globala tillgången på skandium kommer från primära källor såsom malmråvara och sekundära källor från gruvproduktion såsom koncentrat, metallurgisk slagg och restprodukter.
• Scandium produceras vanligtvis som en biprodukt eller biprodukt under bearbetning av olika malmer (t.ex. järnmalm, REEs, titan, zirkonium, uran, torium, aluminium, volfram, tenn, tantal, apatit, nickel och kobolt) och/ eller återvunnet från tidigare bearbetat avfall och rester (USGS 2021 & 2022).

A:

• Scandium handlas inte på någon metallbörs då scandiumprodukter säljs mellan privata parter till ej uppgivna priser.
• 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) av den globala årliga produktionen Kina är den största producenten av Sc. Andra producenter Ryssland (1-2 t/år) och Filippinerna (ca 1 t/år) (DERA, 2021).

S: Scandium, liksom andra metaller legerade med aluminium, ger aluminium styrka och önskvärda egenskaper och gör det i viss mån till var och en av de åtta legeringsfamiljerna (serien). Scandium-tillsatser genererar styrka genom att främja en mindre, jämn kornstruktur i legeringar under stelning. Scandium visar bättre hållfasthetsrespons i vissa legeringsfamiljer än andra, men nästan alltid med ganska små tillägg – mellan 0.1% och 0.45% Sc.

S: Scandium levererar transformativ styrka utan behov av problematiska och kostsamma värmebehandlingar. Specifikt kan skandiumtillsatser öka sträckgränsen på en 5000-serie till mellan 300Mpa och 450Mpa, beroende på mängden tillsats, samtidigt som siffrorna för töjning (duktilitet) på 12-15 bibehålls.

A: Hälsoeffekter av skandium:

Scandium har ingen biologisk roll. Endast spårmängder når näringskedjan, så den genomsnittliga personens dagliga intag är mindre än 0,1 mikrogram.

Scadium är inte giftigt, även om det har förekommit förslag på att vissa av dess föreningar kan vara cancerogena.

Scandium är mest farligt i arbetsmiljön, på grund av att fukt och gaser kan andas in med luft. Detta kan orsaka lungemboli, särskilt under långvarig exponering. Scandium kan vara ett hot mot levern när det ackumuleras i människokroppen.

A: Effekter av skandium på miljön:

Scandium dumpas i miljön på många olika platser, främst av bensinproducerande industrier. Det kan också komma ut i miljön när hushållsutrustning slängs. Scandium kommer successivt att ackumuleras i jordar och vattenjordar och detta leder så småningom till ökande koncentrationer i människor, djur och jordpartiklar.

Med vattendjur orsakar skandium skador på cellmembran, vilket har flera negativa effekter på fortplantningen och på nervsystemets funktioner.

S: Scandium aluminiumlegeringar är en vinnande kombination av scandium och aluminiummetall. Tillsatsen av skandium till aluminium begränsar den överdrivna korntillväxten som sker i den värmepåverkade zonen av svetsade aluminiumkomponenter.

A: Aluminium Magnesium Scandium har god svetsbarhet, utmärkt skadetolerans, bra korrosionsbeständighet, krypformbarhet. Aleris AlMgSc-legering AA5024 H116 möjliggör förenkling av tillverkningsprocessen av flygplanskroppskomponenter. Med AA5024 H116 AlMgSc kan stringerförstärkta flygplanskroppskomponenter vara antingen laserstrålesvetsade (LBW) eller Friction Stir Welded (FSW) när de enskilda delarna fortfarande är platta, utan någon föregående behandling. Den enkla eller dubbla krökningen av flygkroppsdelen som krävs för flygplanskroppen uppnås genom krypbildning vid förhöjd temperatur.

Rekommenderas för användning som flygkroppshud med medium styrka men utmärkta skadetolerans och korrosionsegenskaper och kan potentiellt ersätta traditionellt använda 2xxx-legeringar även som drop-in-lösning.

S: Några nackdelar med aluminium-litiumlegeringar inkluderar:

• Minskad duktilitet
• Minskad brottseghet
• Anisotropi av egenskaper i planet
• Behov av kallt arbete för att uppnå toppegenskaper
• Accelererade utmattningssprickförlängningshastigheter

S: Al-Li-legeringar är lättare och har hög drag- och sträckgräns jämfört med konventionella höghållfasta aluminiumlegeringar. De är resistenta mot utmattningssprickförökning; deras korrosionsbeständighet behöver dock fortfarande förbättras.