Lega di scandio

A:

• Lo scandio (simbolo chimico Sc e numero atomico 21) è un metallo di transizione leggero bianco-argento. È classificato come un elemento delle terre rare.
• Le sue proprietà principali sono la leggerezza, l'alto punto di fusione e il piccolo raggio ionico. Lo scandio è solo il 50° elemento più comune sulla Terra, ma è il 23° elemento più comune nel Sole.
• A causa delle piccole dimensioni dei suoi ioni, non si combina selettivamente con i comuni anioni che formano minerali e raramente forma concentrazioni superiori a 100 ppm in natura.
• Lo scandio viene utilizzato principalmente, con gradi dallo {{0}} dallo 0,1 allo 0,5%, nelle leghe di alluminio per applicazioni aerospaziali e sportive, compresi telai di biciclette, racchette da tennis e mazze da baseball.
• Il motivo principale per aggiungere lo scandio è che aggiunge punti di forza come nessun altro elemento alle leghe leggere di alluminio. Più precisamente, grazie all'affinamento della grana fine, le leghe di scandio riducono le fessurazioni a caldo nelle saldature, aumentano la resistenza delle saldature e forniscono un migliore comportamento a fatica.
• Viene utilizzato anche nelle lampade alogene sotto forma di ioduro di scandio per ottenere una luce vicina a quella della luce solare naturale.
• Lo scandio ha due potenziali usi finali molto importanti, in particolare in Europa: celle a combustibile a ossido solido per lo stoccaggio di energia e leghe Sc-Al nei settori aerospaziale e automobilistico.

A:

• I produttori mondiali di scandio sono la Cina 66%, Russia 23%, Ucraina 7% e Kazakistan 1%.
• L’offerta globale di scandio proviene da fonti primarie come materie prime minerarie e da fonti secondarie derivanti dalla produzione mineraria come concentrati, scorie e residui metallurgici.
• Lo scandio viene generalmente prodotto come coprodotto o sottoprodotto durante la lavorazione di vari minerali (ad esempio minerale di ferro, REE, titanio, zirconio, uranio, torio, alluminio, tungsteno, stagno, tantalio, apatite, nichel e cobalto) e/o o recuperati da sterili e residui precedentemente trattati (USGS 2021 e 2022).

A:

• Lo scandio non è negoziato in nessuna borsa metalli poiché i prodotti scandio vengono venduti tra privati ​​a prezzi non divulgati.
• 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) della produzione annuale globale La Cina è il più grande produttore di Sc. Altri produttori Russia (1-2 t/a) e Filippine (ca. 1 t/a) (DERA, 2021).

R: Lo scandio, come altri metalli legati con l'alluminio, conferisce resistenza e proprietà desiderabili all'alluminio, e lo fa in una certa misura a ciascuna delle otto famiglie di leghe (Serie). Le aggiunte di scandio generano resistenza promuovendo una struttura dei grani più piccola e di dimensioni uniformi nelle leghe durante la solidificazione. Lo scandio mostra una risposta di resistenza migliore in alcune famiglie di leghe rispetto ad altre, ma quasi sempre con aggiunte piuttosto piccole – tra 0.1% e 0.45% Sc.

R: Lo scandio fornisce forza trasformativa senza la necessità di trattamenti termici problematici e costosi. Nello specifico, le aggiunte di scandio possono aumentare la resistenza allo snervamento su una serie 5000 tra 300 MPa e 450 MPa, a seconda della quantità di aggiunta, pur mantenendo valori di allungamento (duttilità) di 12-15.

A: Effetti dello scandio sulla salute:

Lo scandio non ha alcun ruolo biologico. Solo tracce raggiungono la catena alimentare, quindi l'assunzione giornaliera di una persona media è inferiore a 0,1 microgrammo.

Lo scadio non è tossico, anche se è stato suggerito che alcuni dei suoi composti potrebbero essere cancerogeni.

Lo scandio è pericoloso soprattutto nell'ambiente di lavoro, poiché l'umidità e i gas possono essere inalati con l'aria. Ciò può causare embolie polmonari, soprattutto durante l'esposizione a lungo termine. Lo scandio può rappresentare una minaccia per il fegato quando si accumula nel corpo umano.

A: Effetti dello scandio sull'ambiente:

Lo scandio viene scaricato nell'ambiente in molti luoghi diversi, principalmente dalle industrie produttrici di petrolio. Può anche disperdersi nell'ambiente quando si smaltiscono le apparecchiature domestiche. Lo scandio si accumulerà gradualmente nel suolo e nei terreni acquatici e ciò porterà alla fine a concentrazioni crescenti negli esseri umani, negli animali e nelle particelle del suolo.

Negli animali acquatici lo scandio provoca danni alle membrane cellulari, che hanno diversi effetti negativi sulla riproduzione e sulle funzioni del sistema nervoso.

R: Le leghe di alluminio allo scandio sono una combinazione vincente di metallo scandio e alluminio. L'aggiunta di scandio all'alluminio limita l'eccessiva crescita dei grani che si verifica nella zona termicamente alterata dei componenti in alluminio saldati.

A: Lo scandio di alluminio e magnesio presenta buona saldabilità, eccellente tolleranza ai danni, buona resistenza alla corrosione e deformabilità allo scorrimento viscoso. La lega Aleris AlMgSc AA5024 H116 consente di semplificare il processo di produzione dei componenti della fusoliera degli aerei. Con AA5024 H116 AlMgSc, i componenti della fusoliera dell'aereo rinforzati con traverse possono essere saldati a raggio laser (LBW) o saldati per attrito (FSW) quando le singole parti sono ancora piatte, senza alcun trattamento preventivo. La curvatura singola o doppia della parte della fusoliera richiesta per il corpo dell'aeromobile viene ottenuta mediante formazione di scorrimento viscoso a temperatura elevata.

Consigliato per l'uso come foglio di rivestimento della fusoliera con resistenza media ma eccellente tolleranza ai danni e proprietà alla corrosione e può potenzialmente sostituire le leghe 2xxx tradizionalmente utilizzate anche come soluzione drop-in.

R: Alcuni svantaggi delle leghe di alluminio-litio includono:

• Duttilità ridotta
• Tenacità alla frattura ridotta
• Anisotropia delle proprietà nel piano
• Necessità di lavorazione a freddo per ottenere proprietà di punta
• Velocità di estensione accelerata delle cricche da fatica

R: Le leghe Al-Li sono più leggere e hanno un elevato carico di rottura e snervamento rispetto alle tradizionali leghe di alluminio ad alta resistenza. Sono resistenti alla propagazione delle cricche da fatica; tuttavia, la loro resistenza alla corrosione deve ancora essere migliorata.