Stop skandu

A:

• Skand (symbol chemiczny Sc i liczba atomowa 21) to srebrzystobiały, lekki metal przejściowy. Jest klasyfikowany jako pierwiastek ziem rzadkich.
• Jego głównymi właściwościami są niewielka waga, wysoka temperatura topnienia i mały promień jonowy. Skand jest dopiero 50. najczęściej występującym pierwiastkiem na Ziemi, ale jest 23. najczęściej występującym pierwiastkiem w Słońcu.
• Ze względu na mały rozmiar jonów nie łączy się selektywnie ze zwykłymi anionami tworzącymi rudy i rzadko tworzy w przyrodzie stężenia wyższe niż 100 ppm.
• Skand jest stosowany głównie w stopach od {{0}},1 do 0,5% w stopach aluminium do zastosowań w lotnictwie i sporcie, w tym w ramach rowerów, rakietach tenisowych i kijach baseballowych.
• Głównym powodem dodania skandu jest to, że dodaje on wytrzymałości jak żaden inny pierwiastek lekkim stopom aluminium. Mówiąc dokładniej, stopy skandu, dzięki drobnemu rozdrobnieniu ziarna, zmniejszają pękanie na gorąco w spoinach, zwiększają wytrzymałość spoin i zapewniają lepsze właściwości zmęczeniowe.
• Stosowany jest także w lampach halogenowych w formie jodku skandu w celu uzyskania światła zbliżonego do naturalnego światła słonecznego.
• Skand ma dwa bardzo ważne potencjalne zastosowania końcowe, zwłaszcza w Europie: ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem do magazynowania energii oraz stopy Sc-Al w sektorze lotniczym i motoryzacyjnym.

A:

• Światowymi producentami skandu są Chiny 66%, Rosja 23%, Ukraina 7% i Kazachstan 1%.
• Globalne dostawy skandu pochodzą ze źródeł pierwotnych, takich jak surowiec rudy, oraz ze źródeł wtórnych z produkcji górniczej, takich jak koncentraty, żużle i pozostałości metalurgiczne.
• Skand jest zwykle wytwarzany jako produkt uboczny lub produkt uboczny podczas przetwarzania różnych rud (np. rudy żelaza, REE, tytanu, cyrkonu, uranu, toru, aluminium, wolframu, cyny, tantalu, apatytu, niklu i kobaltu) i/ lub odzyskane z wcześniej przetworzonych odpadów poflotacyjnych i pozostałości (USGS 2021 i 2022).

A:

• Skand nie jest przedmiotem obrotu na żadnej giełdzie metali, ponieważ produkty skandowe są sprzedawane pomiędzy podmiotami prywatnymi po nieujawnionych cenach.
• 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) światowej rocznej produkcji Chiny są największym producentem Sc. Pozostali producenci Rosja (1-2 t/r) i Filipiny (ok. 1 t/r) (DERA, 2021).

Odp.: Skand, podobnie jak inne metale w stopach z aluminium, nadaje aluminium wytrzymałość i pożądane właściwości, i w pewnym stopniu czyni to każdą z ośmiu rodzin stopów (seria). Dodatki skandu generują wytrzymałość, promując mniejszą, równomierną strukturę ziaren w stopach podczas krzepnięcia. Skand wykazuje lepszą reakcję wytrzymałościową w niektórych rodzinach stopów niż w innych, ale prawie zawsze z dość małymi dodatkami – od 0.1% do 0.45% Sc.

Odp.: Skand zapewnia siłę transformacyjną bez potrzeby stosowania problematycznej i kosztownej obróbki cieplnej. W szczególności dodatki skandu mogą zwiększyć granicę plastyczności w serii 5000 do pomiędzy 300Mpa a 450Mpa, w zależności od ilości dodatku, przy jednoczesnym zachowaniu wartości wydłużenia (plastyczności) wynoszących 12-15.

Odp.: Skutki zdrowotne skandu:

Skand nie pełni żadnej roli biologicznej. Tylko śladowe ilości docierają do łańcucha pokarmowego, dlatego dzienne spożycie przeciętnego człowieka wynosi mniej niż 0,1 mikrograma.

Skad nie jest toksyczny, chociaż pojawiły się sugestie, że niektóre jego związki mogą mieć działanie rakotwórcze.

Skand jest najbardziej niebezpieczny w środowisku pracy, ze względu na możliwość wdychania wilgoci i gazów z powietrzem. Może to powodować zatorowość płuc, szczególnie podczas długotrwałego narażenia. Skand może stanowić zagrożenie dla wątroby, gdy gromadzi się w organizmie człowieka.

Odp.: Wpływ skandu na środowisko:

Skand jest uwalniany do środowiska w wielu różnych miejscach, głównie przez przemysł produkujący benzynę. Może również przedostać się do środowiska podczas wyrzucania sprzętu gospodarstwa domowego. Skand będzie stopniowo gromadził się w glebie i glebach wodnych, co ostatecznie doprowadzi do wzrostu stężeń u ludzi, zwierząt i cząstek gleby.

W przypadku zwierząt wodnych skand powoduje uszkodzenie błon komórkowych, co ma szereg negatywnych wpływów na reprodukcję i funkcje układu nerwowego.

Odp.: Stopy aluminium ze skandem to zwycięska kombinacja skandu i aluminium. Dodatek skandu do aluminium ogranicza nadmierny rozrost ziaren powstający w strefie wpływu ciepła spawanych elementów aluminiowych.

Odp.: Skand glinowo-magnezowy charakteryzuje się dobrą spawalnością, doskonałą tolerancją na uszkodzenia, dobrą odpornością na korozję i podatnością na pełzanie. Stop Aleris AlMgSc AA5024 H116 pozwala na uproszczenie procesu produkcyjnego elementów kadłuba samolotu. W przypadku AA5024 H116 AlMgSc elementy kadłuba samolotu wzmocnionego podłużnicami mogą być spawane wiązką lasera (LBW) lub spawane tarciowo z mieszaniem (FSW), gdy poszczególne części są nadal płaskie, bez żadnej wcześniejszej obróbki. Pojedynczą lub podwójną krzywiznę części kadłuba wymaganą dla korpusu samolotu uzyskuje się poprzez formowanie pełzające w podwyższonej temperaturze.

Zalecany do stosowania jako poszycie kadłuba o średniej wytrzymałości, ale doskonałej tolerancji na uszkodzenia i właściwościach korozyjnych i może potencjalnie zastąpić tradycyjnie stosowane stopy 2xxx, nawet jako rozwiązanie wpuszczane.

Odp.: Niektóre wady stopów aluminiowo-litowych obejmują:

• Zmniejszona plastyczność
• Zmniejszona odporność na pękanie
• Anizotropia właściwości płaszczyznowych
• Potrzeba pracy na zimno, aby osiągnąć maksymalne właściwości
• Przyspieszone tempo rozszerzania się pęknięć zmęczeniowych

Odp.: Stopy Al – Li są lżejsze i mają wysoką wytrzymałość na rozciąganie i granicę plastyczności w porównaniu z konwencjonalnymi stopami aluminium o wysokiej wytrzymałości. Są odporne na propagację pęknięć zmęczeniowych; jednakże ich odporność na korozję nadal wymaga poprawy.