Aloi Skandium

A:

• Skandium (Simbol kimia Sc dan nombor atom 21) ialah logam peralihan cahaya perak-putih. Ia dikelaskan sebagai unsur nadir bumi.
• Sifat utamanya ialah beratnya yang ringan, takat lebur yang tinggi dan jejari ion yang kecil. Skandium hanyalah unsur ke-50 paling biasa di Bumi, tetapi ia adalah unsur ke-23 paling biasa di Matahari.
• Oleh kerana saiz ionnya yang kecil, ia tidak selektif bergabung dengan anion pembentuk bijih biasa dan jarang membentuk kepekatan yang lebih tinggi daripada 100 ppm dalam alam semula jadi.
• Scandium digunakan terutamanya, pada gred {{0}}.1 hingga 0.5%, dalam aloi aluminium untuk aeroangkasa dan aplikasi sukan, termasuk bingkai basikal, raket tenis dan kayu besbol.
• Sebab utama untuk menambah skandium ialah ia menambah kekuatan seperti tiada unsur lain kepada aloi aluminium ringan. Lebih tepat lagi, disebabkan oleh penghalusan butirannya yang halus, aloi skandium mengurangkan rekahan panas dalam kimpalan, meningkatkan kekuatan dalam kimpalan dan memberikan tingkah laku keletihan yang lebih baik.
• Ia juga digunakan dalam lampu halogen dalam bentuk skandium iodida untuk mendapatkan cahaya yang hampir dengan cahaya matahari semula jadi.
• Scandium mempunyai dua potensi kegunaan akhir yang sangat penting, terutamanya di Eropah: Sel Bahan Api Oksida Pepejal untuk penyimpanan tenaga dan aloi Sc-Al dalam sektor aeroangkasa dan automotif.

A:

• Pengeluar global skandium ialah China 66%, Rusia 23%, Ukraine 7% dan Kazakhstan 1%.
• Bekalan global skandium berasal daripada sumber utama seperti bahan mentah bijih, dan sumber sekunder daripada pengeluaran perlombongan seperti pekat, sanga metalurgi dan sisa.
• Skandium biasanya dihasilkan sebagai produk bersama atau hasil sampingan semasa pemprosesan pelbagai bijih (cth, bijih besi, REE, titanium, zirkonium, uranium, torium, aluminium, tungsten, timah, tantalum, apatit, nikel dan kobalt) dan/ atau diperoleh semula daripada tailing dan sisa yang diproses sebelum ini (USGS 2021 & 2022).

A:

• Skandium tidak didagangkan di mana-mana pertukaran logam kerana produk skandium dijual antara pihak swasta pada harga yang tidak didedahkan.
• 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) daripada pengeluaran tahunan global China ialah pengeluar terbesar Sc. Pengeluar lain Rusia (1-2 t/y) dan Filipina (sekitar 1 t/y) (DERA, 2021).

J: Skandium, seperti logam lain yang dialoi dengan aluminium, memberikan kekuatan dan sifat yang diingini kepada aluminium, dan melakukannya dalam beberapa ukuran kepada setiap satu daripada lapan keluarga aloi (Siri). Penambahan skandium menjana kekuatan dengan menggalakkan struktur butiran yang lebih kecil dan bersaiz sekata dalam aloi semasa pemejalan. Scandium menunjukkan tindak balas kekuatan yang lebih baik dalam sesetengah keluarga aloi berbanding yang lain, tetapi hampir selalu dengan penambahan yang agak kecil – antara 0.1% dan 0.45% Sc.

J: Scandium memberikan kekuatan transformatif tanpa memerlukan rawatan haba yang bermasalah dan mahal. Khususnya, penambahan skandium boleh meningkatkan kekuatan hasil pada Siri 5000 kepada antara 300Mpa dan 450Mpa, bergantung pada jumlah penambahan, sambil mengekalkan angka pemanjangan (kemuluran) 12-15.

A: Kesan kesihatan skandium:

Skandium tidak mempunyai peranan biologi. Hanya jumlah surih yang mencapai rantai makanan, jadi purata pengambilan harian seseorang adalah kurang daripada 0.1 mikrogram.

Skadium tidak toksik, walaupun terdapat cadangan bahawa beberapa sebatiannya mungkin kanserogenik.

Skandium kebanyakannya berbahaya dalam persekitaran kerja, disebabkan oleh fakta bahawa lembapan dan gas boleh dihidu dengan udara. Ini boleh menyebabkan embolisme paru-paru, terutamanya semasa pendedahan jangka panjang. Skandium boleh menjadi ancaman kepada hati apabila ia terkumpul di dalam tubuh manusia.

A: Kesan skandium terhadap alam sekitar:

Skandium dibuang ke alam sekitar di banyak tempat yang berbeza, terutamanya oleh industri pengeluar petrol. Ia juga boleh memasuki persekitaran apabila peralatan rumah tangga dibuang. Skandium secara beransur-ansur akan terkumpul di dalam tanah dan tanah air dan ini akhirnya akan membawa kepada peningkatan kepekatan dalam manusia, haiwan dan zarah tanah.

Dengan haiwan air scandium menyebabkan kerosakan pada membran sel, yang mempunyai beberapa pengaruh negatif pada pembiakan dan pada fungsi sistem saraf.

J: Aloi aluminium skandium ialah gabungan pemenang skandium dan logam aluminium. Penambahan skandium kepada aluminium mengehadkan pertumbuhan bijirin yang berlebihan yang berlaku di zon terjejas haba komponen aluminium yang dikimpal.

A: Aluminium Magnesium Scandium mempunyai ciri kebolehkimpalan yang baik, toleransi kerosakan yang sangat baik, rintangan kakisan yang baik, kebolehbentukan rayapan. Aloi Aleris AlMgSc AA5024 H116 membenarkan pemudahan proses pembuatan komponen fiuslaj pesawat. Dengan AA5024 H116 AlMgSc, komponen fiuslaj pesawat bertetulang bertetulang boleh sama ada Laser Beam Welded (LBW) atau Friction Stir Welded (FSW) apabila bahagian individu masih rata, tanpa sebarang rawatan terlebih dahulu. Kelengkungan tunggal atau dua bahagian fiuslaj yang diperlukan untuk badan pesawat dicapai dengan membentuk rayapan pada suhu tinggi.

Disyorkan untuk digunakan sebagai kepingan kulit fiuslaj dengan kekuatan sederhana tetapi toleransi kerosakan dan sifat kakisan yang sangat baik dan berpotensi menggantikan aloi 2xxx yang digunakan secara tradisional walaupun sebagai penyelesaian drop-in.

J: Beberapa kelemahan aloi aluminium-litium termasuk:

• Kemuluran berkurangan
• Keliatan patah berkurangan
• Anisotropi sifat dalam satah
• Keperluan untuk kerja sejuk untuk mencapai sifat puncak
• Kadar lanjutan retak keletihan dipercepatkan

A: Aloi Al–Li lebih ringan dan mempunyai kekuatan tegangan dan hasil yang tinggi berbanding aloi aluminium berkekuatan tinggi konvensional. Mereka tahan terhadap penyebaran retak keletihan; namun, rintangan kakisannya masih perlu dipertingkatkan.