Skandijeva zlitina

A:

• Skandij (kemični simbol Sc in atomsko število 21) je srebrno bela lahka prehodna kovina. Uvrščamo ga med redke zemeljske elemente.
• Njegove glavne lastnosti so majhna teža, visoko tališče in majhen ionski radij. Skandij je šele 50. najpogostejši element na Zemlji, vendar je 23. najpogostejši element na Soncu.
• Zaradi majhnosti njegovih ionov se ne združuje selektivno z običajnimi anioni, ki tvorijo rudo, in v naravi redko tvori koncentracije, višje od 100 ppm.
• Skandij se večinoma uporablja v stopnjah od {{0}}.1 do 0,5 % v aluminijevih zlitinah za vesoljsko in športno uporabo, vključno z okvirji koles, teniškimi loparji in kiji za baseball.
• Glavni razlog za dodajanje skandija je, da lahkim aluminijevim zlitinam doda moč kot noben drug element. Natančneje, skandijeve zlitine zaradi finega zrnatosti zmanjšajo vroče razpoke v zvarih, povečajo trdnost zvarov in zagotavljajo boljšo odpornost proti utrujenosti.
• Uporablja se tudi v halogenskih žarnicah v obliki skandijevega jodida, da bi dobili svetlobo, ki je podobna naravni sončni svetlobi.
• Skandij ima dve zelo pomembni možni končni uporabi, zlasti v Evropi: gorivne celice s trdnim oksidom za shranjevanje energije in zlitine Sc-Al v letalskem in avtomobilskem sektorju.

A:

• Svetovni proizvajalci skandija so Kitajska 66 %, Rusija 23 %, Ukrajina 7 % in Kazahstan 1 %.
• Svetovna oskrba s skandijem izvira iz primarnih virov, kot je surovine rude, in sekundarnih virov iz rudarske proizvodnje, kot so koncentrati, metalurška žlindra in ostanki.
• Skandij se običajno proizvaja kot soproizvod ali stranski proizvod pri predelavi različnih rud (npr. železove rude, REE, titana, cirkonija, urana, torija, aluminija, volframa, kositra, tantala, apatita, niklja in kobalta) in/ ali predelano iz predhodno obdelane jalovine in ostankov (USGS 2021 in 2022).

A:

• S skandijem se ne trguje na nobeni borzi kovin, saj se izdelki s skandijem prodajajo med zasebniki po nerazkritih cenah.
• 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) svetovne letne proizvodnje Kitajska je največja proizvajalka Sc. Drugi proizvajalci Rusija (1-2 t/leto) in Filipini (pribl. 1 t/leto) (DERA, 2021).

O: Skandij, tako kot druge kovine, legirane z aluminijem, daje aluminiju trdnost in želene lastnosti, in to v določeni meri vsaki od osmih družin zlitin (serije). Dodatki skandija ustvarjajo trdnost s spodbujanjem manjše, enakomerne strukture zrn v zlitinah med strjevanjem. Skandij kaže boljši odziv trdnosti v nekaterih družinah zlitin kot v drugih, vendar skoraj vedno s precej majhnimi dodatki – med 0.1% in 0.45% Sc.

O: Skandij zagotavlja transformativno moč brez potrebe po problematičnih in dragih toplotnih obdelavah. Natančneje, dodatki skandija lahko povečajo mejo tečenja na seriji 5000 na med 300Mpa in 450Mpa, odvisno od količine dodatka, hkrati pa ohranijo vrednosti raztezka (duktilnosti) 12-15.

A: Učinki skandija na zdravje:

Skandij nima biološke vloge. Le majhne količine pridejo v prehranjevalno verigo, zato je dnevni vnos povprečne osebe manjši od 0,1 mikrograma.

Scadium ni strupen, čeprav obstajajo domneve, da so nekatere njegove spojine lahko rakave.

Skandij je najbolj nevaren v delovnem okolju, saj lahko vlago in pline vdihavamo z zrakom. To lahko povzroči pljučno embolijo, zlasti pri dolgotrajni izpostavljenosti. Skandij lahko ogrozi jetra, ko se kopiči v človeškem telesu.

O: Učinki skandija na okolje:

Skandij se odlaga v okolje na različnih mestih, predvsem v industriji za proizvodnjo bencina. V okolje lahko pride tudi, ko odvržemo gospodinjsko opremo. Skandij se bo postopoma kopičil v prsti in vodnih tleh, kar bo sčasoma povzročilo naraščajoče koncentracije v ljudeh, živalih in delcih prsti.

Pri vodnih živalih skandij povzroča poškodbe celičnih membran, kar ima več negativnih vplivov na razmnoževanje in na delovanje živčnega sistema.

O: Skandijeve aluminijeve zlitine so zmagovalna kombinacija skandijevih in kovinskih aluminija. Dodatek skandija aluminiju omejuje čezmerno rast zrn, ki se pojavi v območju toplotnega vpliva varjenih aluminijastih komponent.

O: Aluminij, magnezij, skandij ima dobro varljivost, odlično odpornost proti poškodbam, dobro odpornost proti koroziji, sposobnost oblikovanja pri lezenju. Aleris AlMgSc zlitina AA5024 H116 omogoča poenostavitev postopka izdelave komponent trupa letala. Z AA5024 H116 AlMgSc so lahko komponente trupa letala, ojačane z nitkami, varjene z laserskim žarkom (LBW) ali varjene s trenjem in mešanjem (FSW), ko so posamezni deli še vedno ravni, brez predhodne obdelave. Enojna ali dvojna ukrivljenost dela trupa, ki je potrebna za telo letala, se doseže z oblikovanjem lezenja pri povišani temperaturi.

Priporočljivo za uporabo kot obloga trupa s srednjo trdnostjo, vendar odlično odpornostjo proti poškodbam in korozijskimi lastnostmi ter lahko potencialno nadomesti tradicionalno uporabljene zlitine 2xxx, tudi kot rešitev za vgradnjo.

O: Nekatere pomanjkljivosti aluminijevih litijevih zlitin vključujejo:

• Zmanjšana duktilnost
• Zmanjšana lomna žilavost
• Anizotropija ravninskih lastnosti
• Potreba po hladni obdelavi za doseganje vrhunskih lastnosti
• Pospešene stopnje širjenja razpok zaradi utrujenosti

O: Zlitine Al–Li so lažje in imajo visoko natezno trdnost in mejo tečenja v primerjavi z običajnimi aluminijevimi zlitinami visoke trdnosti. Odporni so na širjenje utrujenostnih razpok; vendar je treba njihovo odpornost proti koroziji še izboljšati.