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低成本提钪法问世 开启铝钪应用新篇章
发布:blast_k   时间:2017/9/14 12:34:29   阅读:177 
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据徳刊《Aluminium》报道,英国梅塔利西斯公司(Metaly-sis)与一国际伙伴签署了组建一个研发中心的计划,生产高价值的铝-钪(Al-Sc)中间合金。此项研发计划将利用梅塔利西斯公司的电化学工艺生产富钪的原料(feedstock addition)来生产中间合金。

Al-Sc合金具有高强度与低密度的性能,它们在航空航天器与汽车中的应用在日益增多。可是,钪的价格实在太贵,Sc在铝合金中的含量虽只有0.07%~0.35%,但合金的强度、塑性、韧性、可焊性与抗蚀性等都有较大提高,按钪含量的不同,含钪合金的价格可比不含合金的高30%~100%,因而限制了铝-钪合金的应用与推广。当前,大部分钪是作为冶金过程的副产物提取的。

梅塔利西斯法可以低成本、环境良好地制备多种钪和钪合金,对降低Al-Sc合金的制备成本非常有益,对推广铝-钪合金的应用将起相当大的作用。
这个研发中心将入驻英国南约克郡开发区先进制造工业园(South Yorkshires Advanced Manufacturing Park Innovation District)的材料研究中心。该中心将生产钪粉供制备用途广泛的Al-Sc合金,将会使这类合金的生产成本有较大下降。

钪与钇以及镧系15个元素同属元素周期表中ⅢB族,其主要化学性能与钪与镧系元素的相似,如有共同的氧化态等。广义上,钪是一种稀土元素,不过在它的电子结构中没有4f电子,许多性能又不像钪那样相似于镧系元素,由于钪的离子半径小,与其他稀土元素的性能有较大差异。在一般稀土生产工艺中都见不到钪。钪不像其他稀土元素那样彼此关系密切,常常表现为“独来独往”,仿佛是稀土家族中的另类。

钪广泛分布于自然界,在地壳中的平均丰度为36×10-4%,比银、金、铅、锑、钼和汞更丰富,而与铍、硼、锶、锡、锗、砷、硒和钨的丰度相当,因其存在极为分散,故给人以“稀少”的印象,已知含钪矿石有800多种,但作为钪的独立矿物只有钪钇矿、铁硅钪矿、水磷钪矿等少数几种。因此,尽管早在1879年瑞典化学家尼尔森(L.F.NiLSon)就发现了钪,但是直到1937年才由菲奇将钪、钾和锂的氯化物混合熔盐电解,首次制得纯度为99.5%的钪,1973年斯潘汀(Spending)制得纯度99.9%的钪。目前,全世界的钪储量约为220万吨,其90%~95%赋存于铝土矿、磷块岩石及铁钛矿石中,主要分布于俄罗斯、中国、塔吉克斯坦、美国、加拿大、澳大利亚等国。中国有丰富的钪资源,据统计,铝土矿和磷块岩矿中的钪储量约为31万吨,占所有钪矿类型总储量的51%以上。

俄罗斯、美国、英国、中国等在发展铝-钪合金方面做了许多工作,但中国的工作多属追踪型的。上世纪70年代以后,苏联及俄罗斯科学院巴依科夫冶金研究院和全苏轻合金研究所就研制成功近20个含微量钪(0.07%~0.35%)的铝-钪合金,它们都是含微量钪的Al-Mg系、Al-Zn-Mg系、Al-Zn-Mg-Cu系、Al-Mg-Li系、Al-Cn-Li系合金,产品广泛应用于航空航天器、舰船、国防军工器械、体育器材、轨道车辆制造等。

1991年苏联解体后,一些优秀的铝-钪合金、铝-锂合金专家离开我国,去了美国,他们的一些专着也相继在美国出版。低成本梅塔利西斯电化学法提取纯钪工艺的问世,在铝-钪合金发展史上具有里程碑意义,钪价格高昂的瓶颈消除后,铝-钪合金的应用将会取得长足进展,将迎来它的高速增长期。
文章来源:中国有色网
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