سبائك سكانديوم

A:

• سكانديوم (الرمز الكيميائي Sc والرقم الذري 21) هو معدن انتقالي خفيف باللون الأبيض الفضي. ويصنف على أنه عنصر أرضي نادر.
• خصائصه الرئيسية هي خفة الوزن، نقطة انصهار عالية ونصف قطر أيوني صغير. يعد الإسكنديوم العنصر الخمسين الأكثر شيوعًا على الأرض، ولكنه العنصر الثالث والعشرون الأكثر شيوعًا في الشمس.
• نظرًا لصغر حجم أيوناته، فهو لا يتحد بشكل انتقائي مع الأنيونات الشائعة المكونة للخام ونادرًا ما يشكل تركيزات أعلى من 100 جزء في المليون في الطبيعة.
• يستخدم السكانديوم بشكل رئيسي، بدرجات من {{0}}.1 إلى 0.5%، في سبائك الألومنيوم لتطبيقات الفضاء والرياضة، بما في ذلك إطارات الدراجات ومضارب التنس ومضارب البيسبول.
• السبب الرئيسي لإضافة السكانديوم هو أنه يضيف نقاط قوة لا مثيل لها في أي عنصر آخر إلى سبائك الألومنيوم خفيفة الوزن. بتعبير أدق، نظرًا لصقل الحبوب الدقيقة، تقلل سبائك السكانديوم من التشققات الساخنة في اللحامات، وتزيد من قوة اللحامات وتوفر سلوك إجهاد أفضل.
• كما أنه يستخدم في مصابيح الهالوجين في شكل يوديد سكانديوم من أجل الحصول على ضوء قريب من ضوء الشمس الطبيعي.
• لدى السكانديوم استخدامان نهائيان محتملان مهمان للغاية، لا سيما في أوروبا: خلايا وقود الأكسيد الصلب لتخزين الطاقة وسبائك Sc-Al في قطاعي الطيران والسيارات.

A:

• المنتجون العالميون للسكانديوم هم الصين 66% وروسيا 23% وأوكرانيا 7% وكازاخستان 1%.
• ينشأ العرض العالمي من سكانديوم من مصادر أولية مثل المواد الأولية الخام، ومصادر ثانوية من إنتاج التعدين مثل المركزات والخبث المعدني والمخلفات.
• يتم إنتاج الإسكنديوم عادة كمنتج مساعد أو منتج ثانوي أثناء معالجة الخامات المختلفة (على سبيل المثال، خام الحديد، العناصر الأرضية النادرة، التيتانيوم، الزركونيوم، اليورانيوم، الثوريوم، الألومنيوم، التنغستن، القصدير، التنتالوم، الأباتيت، النيكل والكوبالت) و/ أو المستردة من المخلفات والبقايا التي تمت معالجتها مسبقًا (USGS 2021 و2022).

A:

• لا يتم تداول سكانديوم في أي بورصة للمعادن حيث يتم بيع منتجات سكانديوم بين أطراف خاصة بأسعار غير معلنة.
• 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 طن) من الإنتاج السنوي العالمي تعتبر الصين أكبر منتج لـ Sc. المنتجون الآخرون روسيا (1-2 طن/سنة) والفلبين (حوالي 1 طن/سنة) (DERA, 2021).

ج: إن الإسكنديوم، مثل المعادن الأخرى المخلوطة بالألمنيوم، يضفي قوة وخصائص مرغوبة للألمنيوم، ويفعل ذلك إلى حد ما في كل عائلة من عائلات السبائك الثمانية (السلسلة). تولد إضافات سكانديوم القوة من خلال تعزيز بنية حبيبية أصغر حجمًا ومتساوية الحجم في السبائك أثناء التصلب. يُظهر سكانديوم استجابة قوة أفضل في بعض عائلات السبائك أكثر من غيرها، ولكن دائمًا تقريبًا مع إضافات صغيرة جدًا - بين 0.1% و0.45% SC.

ج: يوفر سكانديوم قوة تحويلية دون الحاجة إلى معالجات حرارية مكلفة ومكلفة. على وجه التحديد، يمكن لإضافات السكانديوم أن تزيد من قوة الخضوع في سلسلة 5000 إلى ما بين 300 ميجا باسكال و450 ميجا باسكال، اعتمادًا على كمية الإضافة، مع الحفاظ على أرقام الاستطالة (الليونة) البالغة 12-15.

ج: الآثار الصحية للاسكنديوم:

سكانديوم ليس له دور بيولوجي. تصل كميات ضئيلة فقط إلى السلسلة الغذائية، وبالتالي فإن متوسط ​​الاستهلاك اليومي للشخص أقل من 0.1 ميكروجرام.

السكاديوم ليس سامًا، على الرغم من وجود اقتراحات بأن بعض مركباته قد تكون مسببة للسرطان.

يعد السكانديوم خطيرًا في الغالب في بيئة العمل، نظرًا لإمكانية استنشاق الرطوبة والغازات مع الهواء. وهذا يمكن أن يسبب انسدادات رئوية، خاصة أثناء التعرض طويل الأمد. يمكن أن يشكل السكانديوم تهديدًا للكبد عندما يتراكم في جسم الإنسان.

ج: تأثيرات السكانديوم على البيئة:

يتم التخلص من السكانديوم في البيئة في العديد من الأماكن المختلفة، وذلك بشكل رئيسي عن طريق الصناعات المنتجة للبنزين. ويمكنه أيضًا دخول البيئة عند التخلص من المعدات المنزلية. سوف يتراكم السكانديوم تدريجياً في التربة والتربة المائية وهذا سيؤدي في النهاية إلى زيادة التركيزات في البشر والحيوانات وجزيئات التربة.

مع الحيوانات المائية يتسبب السكانديوم في تلف أغشية الخلايا، مما له عدة تأثيرات سلبية على الإنجاب وعلى وظائف الجهاز العصبي.

ج: سبائك الألومنيوم الإسكنديوم هي مزيج ناجح من معدن الإسكنديوم والألومنيوم. إن إضافة السكانديوم إلى الألومنيوم يحد من نمو الحبوب المفرط الذي يحدث في المنطقة المتأثرة بالحرارة لمكونات الألومنيوم الملحومة.

ج: يتميز سكانديوم المغنيسيوم والألومنيوم بقابلية لحام جيدة، وتحمل ممتاز للضرر، ومقاومة جيدة للتآكل، وقابلية للتشكل. تسمح سبيكة Aleris AlMgSc AA5024 H116 بتبسيط عملية تصنيع مكونات جسم الطائرة. مع AA5024 H116 AlMgSc، يمكن أن تكون مكونات جسم الطائرة المعززة إما ملحومة بشعاع الليزر (LBW) أو ملحومة بالاحتكاك (FSW) عندما تكون الأجزاء الفردية لا تزال مسطحة، دون أي معالجة مسبقة. يتم تحقيق الانحناء الفردي أو المزدوج لجزء جسم الطائرة المطلوب لجسم الطائرة عن طريق الزحف عند درجة حرارة مرتفعة.

يوصى باستخدامه كطبقة خارجية لجسم الطائرة ذات قوة متوسطة ولكنها تتحمل الضرر بشكل ممتاز وخصائص التآكل ويمكن أن تحل محل سبائك 2xxx المستخدمة تقليديًا حتى كحل منسدل.

ج: تشمل بعض عيوب سبائك الألومنيوم والليثيوم ما يلي:

• انخفاض ليونة
• انخفاض صلابة الكسر
• تباين الخصائص في الطائرة
• الحاجة إلى العمل البارد للوصول إلى ذروة الخصائص
• تسارع معدلات تمديد الكراك التعب

ج: إن سبائك اللي هي أخف وزنا ولها قوة شد وخضوع عالية مقارنة بسبائك الألومنيوم التقليدية عالية القوة. إنها مقاومة لانتشار صدع التعب. ومع ذلك، فإن مقاومتها للتآكل لا تزال بحاجة إلى التحسين.