Alliage de scandium

A:

• Le scandium (symbole chimique Sc et numéro atomique 21) est un métal de transition léger blanc argenté. Il est classé parmi les éléments des terres rares.
• Ses principales propriétés sont sa légèreté, son point de fusion élevé et son petit rayon ionique. Le scandium n'est que le 50ème élément le plus répandu sur Terre, mais il est le 23ème élément le plus répandu dans le Soleil.
• En raison de la petite taille de ses ions, il ne se combine pas sélectivement avec les anions communs formant des minerais et forme rarement des concentrations supérieures à 100 ppm dans la nature.
• Le scandium est principalement utilisé, à des teneurs de {{0}},1 à 0,5 %, dans les alliages d'aluminium destinés aux applications aérospatiales et sportives, notamment les cadres de vélos, les raquettes de tennis et les battes de baseball.
• La principale raison d’ajouter du scandium est qu’il ajoute des résistances comme aucun autre élément aux alliages d’aluminium légers. Plus précisément, grâce à leur grain fin, les alliages de scandium réduisent les fissures à chaud dans les soudures, augmentent la résistance des soudures et offrent un meilleur comportement en fatigue.
• Il est également utilisé dans les lampes halogènes sous forme d'iodure de scandium afin d'obtenir une lumière proche de celle de la lumière naturelle du soleil.
• Le scandium a deux utilisations finales potentielles très importantes, notamment en Europe : les piles à combustible à oxyde solide pour le stockage d'énergie et les alliages Sc-Al dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile.

A:

• Les producteurs mondiaux de scandium sont la Chine à 66 %, la Russie à 23 %, l'Ukraine à 7 % et le Kazakhstan à 1 %.
• L'approvisionnement mondial en scandium provient de sources primaires telles que les matières premières du minerai, et de sources secondaires provenant de la production minière telles que les concentrés, les scories métallurgiques et les résidus.
• Le scandium est généralement produit comme coproduit ou sous-produit lors du traitement de divers minerais (par exemple, minerai de fer, ETR, titane, zirconium, uranium, thorium, aluminium, tungstène, étain, tantale, apatite, nickel et cobalt) et/ ou récupérés à partir de résidus et de résidus précédemment traités (USGS 2021 et 2022).

A:

• Le scandium n'est négocié sur aucune bourse de métaux, car les produits à base de scandium sont vendus entre parties privées à des prix non divulgués.
• 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) de la production annuelle mondiale. La Chine est le plus grand producteur de Sc. Autres producteurs Russie (1-2 t/an) et Philippines (environ 1 t/an) (DERA, 2021).

R : Le scandium, comme d'autres métaux alliés à l'aluminium, confère à l'aluminium une résistance et des propriétés souhaitables, et le fait dans une certaine mesure à chacune des huit familles d'alliages (séries). Les ajouts de scandium génèrent de la résistance en favorisant une structure de grain plus petite et de taille uniforme dans les alliages pendant la solidification. Le scandium présente une meilleure réponse en résistance dans certaines familles d'alliages que dans d'autres, mais presque toujours avec des ajouts assez faibles – entre 0,1 % et 0,45 % Sc.

R : Le Scandium offre une force de transformation sans nécessiter de traitements thermiques problématiques et coûteux. Plus précisément, les ajouts de scandium peuvent augmenter la limite d'élasticité d'une série 5000 entre 300 Mpa et 450 Mpa, en fonction de la quantité ajoutée, tout en maintenant des chiffres d'allongement (ductilité) de 12-15.

R : Effets du scandium sur la santé :

Le scandium n'a aucun rôle biologique. Seules des traces atteignent la chaîne alimentaire, de sorte que l'apport quotidien moyen d'une personne est inférieur à 0,1 microgramme.

Le scadium n'est pas toxique, même si certains suggèrent que certains de ses composés pourraient être cancérigènes.

Le scandium est surtout dangereux dans l'environnement de travail, car l'humidité et les gaz peuvent être inhalés avec l'air. Cela peut provoquer des embolies pulmonaires, notamment lors d'une exposition à long terme. Le scandium peut constituer une menace pour le foie lorsqu’il s’accumule dans le corps humain.

R : Effets du scandium sur l’environnement :

Le scandium est rejeté dans l'environnement à de nombreux endroits, principalement par les industries pétrolières. Il peut également pénétrer dans l’environnement lorsque des équipements ménagers sont jetés. Le scandium s'accumulera progressivement dans les sols et les eaux souterraines, ce qui entraînera éventuellement une augmentation des concentrations chez les humains, les animaux et les particules du sol.

Chez les animaux aquatiques, le scandium provoque des dommages aux membranes cellulaires, ce qui a plusieurs influences négatives sur la reproduction et sur les fonctions du système nerveux.

R : Les alliages d’aluminium au scandium sont une combinaison gagnante de scandium et d’aluminium métallique. L'ajout de scandium à l'aluminium limite la croissance excessive des grains qui se produit dans la zone affectée thermiquement des composants en aluminium soudés.

R : L’aluminium magnésium scandium présente une bonne soudabilité, une excellente tolérance aux dommages, une bonne résistance à la corrosion et une formabilité au fluage. L'alliage Aleris AlMgSc AA5024 H116 permet de simplifier le processus de fabrication des composants du fuselage d'avion. Avec AA5024 H116 AlMgSc, les composants du fuselage d'avion renforcés par longerons peuvent être soit soudés par faisceau laser (LBW), soit soudés par friction-malaxage (FSW) lorsque les pièces individuelles sont encore plates, sans aucun traitement préalable. La courbure simple ou double de la partie du fuselage requise pour le corps de l'avion est obtenue par fluage à température élevée.

Recommandé pour une utilisation comme feuille de revêtement de fuselage avec une résistance moyenne mais d'excellentes propriétés de tolérance aux dommages et de corrosion et peut potentiellement remplacer les alliages 2xxx traditionnellement utilisés, même comme solution d'appoint.

R : Certains inconvénients des alliages aluminium-lithium comprennent :

• Ductilité réduite
• Ténacité réduite à la rupture
• Anisotropie des propriétés dans le plan
• Nécessité d'un travail à froid pour atteindre des propriétés optimales
• Taux d’extension des fissures par fatigue accélérée

R : Les alliages Al-Li sont plus légers et ont une résistance à la traction et une limite d'élasticité élevées par rapport aux alliages d'aluminium conventionnels à haute résistance. Ils résistent à la propagation des fissures de fatigue ; cependant, leur résistance à la corrosion doit encore être améliorée.