鈧合金的應(yīng)用

所謂“鈧合金”其實(shí)就是在鋁及其合金中添加微量的鈧，形成高性能的鋁合金，應(yīng)該仍屬于鋁合金的一種。

鈧scandium（符號(hào)Sc）是典型的稀散親石元素，已知含鈧的礦物多達(dá)800多種，但作為鈧的獨(dú)立礦物只有鈧釔礦、水磷鈧礦、硅鈧礦和鈦硅酸稀金礦等少數(shù)幾種，且礦源較小，在自然界中罕見(jiàn)。鈧廣泛分散于其它礦物，例如鋁土礦、鈦鐵礦、鋯鐵礦、鋯英石、釩鈦磁鐵礦、鎢礦、鈾礦和煤等礦物中。目前，全世界的鈧儲(chǔ)量約200萬(wàn)噸，其中90%-95%賦存于鋁土礦、磷塊巖及鐵鈦礦石中，少部分在鈾、釷、鎢、稀士礦石中。鈧主要分布在俄羅斯、塔吉克斯坦、美國(guó)、馬達(dá)加斯加等國(guó)家。從組成復(fù)雜和鈧含量很低的原料中富集、分離和提取高純鈧的過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，致使鈧的產(chǎn)量不大，目前全世界年生產(chǎn)鈧的氧化物尚不到一噸，但鈧及其化合物卻價(jià)格不菲，金屬鈧的價(jià)格為黃金的四倍多。盡管目前鈧的高昂價(jià)格限制了它的廣泛應(yīng)用，但由于鈧本身所具有的優(yōu)異性能仍使其在電光源、宇航、電子工業(yè)、核技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)等重要領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

新型含鈧合金材料。鈧對(duì)鋁合金具有非常神奇的合金化作用，在鋁中只要加入千分之幾的鈧就會(huì)生成Al3Sc新相，對(duì)鋁合金起變質(zhì)作用，使合金的結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生明顯變化。加入0.2%-0.4%Sc可使合金的再結(jié)晶溫度提高150-200℃，且高溫強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、焊接性能和抗腐蝕性能均明顯提高，并可避免高溫下長(zhǎng)期工作時(shí)易產(chǎn)生的脆化現(xiàn)象。

通過(guò)添加微量鈧有希望在現(xiàn)有鋁合金的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出一系列新一代鋁合金材料，如超高強(qiáng)高韌鋁合金、新型高強(qiáng)耐蝕可焊鋁合金、新型高溫鋁合金、高強(qiáng)度抗中子輻照用鋁合金等，在航天、航空、艦船、核反應(yīng)堆以及輕型汽車(chē)和高速列車(chē)等方面具有非常誘人的開(kāi)發(fā)前景。據(jù)報(bào)道，在該方面研究最早、最深入的俄羅斯已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一系列性能優(yōu)良的鋁合金，并正在走向推廣應(yīng)用和工業(yè)化生產(chǎn)。1420合金已廣泛用作米格-29、米格-26型飛機(jī)，圖-204客機(jī)及雅克-36垂直起落飛機(jī)等的結(jié)構(gòu)件。1421合金還以擠壓異形材的形式用于安東諾夫運(yùn)輸機(jī)作機(jī)身的縱梁。此外，美、日、德和加拿大以及中國(guó)、韓國(guó)等也相繼展開(kāi)對(duì)鈧合金的研究。近幾年，美國(guó)已將鈧鋁合金用于制造焊絲和體育器械（例如棒球和壘球棒，曲棍球桿，自行車(chē)橫梁等），鈧鋁合金制造的棒球棒和壘球棒已在多項(xiàng)世界大賽及夏季奧運(yùn)會(huì)的比賽中得到使用。