स्कैंडियम मिश्र धातु

A:

• स्कैंडियम (रासायनिक प्रतीक एससी और परमाणु संख्या 21) एक चांदी-सफेद प्रकाश संक्रमणकालीन धातु है। इसे दुर्लभ-पृथ्वी तत्व के रूप में वर्गीकृत किया गया है।
• इसका मुख्य गुण इसका हल्का वजन, उच्च गलनांक और छोटी आयनिक त्रिज्या हैं। स्कैंडियम पृथ्वी पर केवल 50वां सबसे आम तत्व है, लेकिन यह सूर्य में 23वां सबसे आम तत्व है।
• इसके आयनों के छोटे आकार के कारण, यह सामान्य अयस्क बनाने वाले आयनों के साथ चुनिंदा रूप से संयोजित नहीं होता है और प्रकृति में शायद ही कभी 100 पीपीएम से अधिक सांद्रता बनाता है।
• स्कैंडियम का उपयोग मुख्य रूप से एयरोस्पेस और खेल अनुप्रयोगों के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में, साइकिल फ्रेम, टेनिस रैकेट और बेसबॉल बैट सहित, {0}}.1 से 0.5% के ग्रेड में किया जाता है।
• स्कैंडियम जोड़ने का मुख्य कारण यह है कि यह हल्के एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में किसी अन्य तत्व की तरह ताकत जोड़ता है। अधिक सटीक रूप से, अपने महीन दाने के शोधन के कारण, स्कैंडियम मिश्र धातु वेल्ड में गर्म दरार को कम करती है, वेल्ड में ताकत बढ़ाती है और बेहतर थकान व्यवहार प्रदान करती है।
• इसका उपयोग प्राकृतिक सूर्य के प्रकाश के करीब प्रकाश प्राप्त करने के लिए स्कैंडियम आयोडाइड रूप में हैलोजन लैंप में भी किया जाता है।
• स्कैंडियम के दो बहुत महत्वपूर्ण संभावित अंतिम उपयोग हैं, विशेष रूप से यूरोप में: ऊर्जा भंडारण के लिए ठोस ऑक्साइड ईंधन सेल और एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव क्षेत्रों में एससी-अल मिश्र धातु।

A:

• स्कैंडियम के वैश्विक उत्पादक चीन 66%, रूस 23%, यूक्रेन 7% और कजाकिस्तान 1% हैं।
• स्कैंडियम की वैश्विक आपूर्ति अयस्क फीडस्टॉक जैसे प्राथमिक स्रोतों से और खनन उत्पादन से द्वितीयक स्रोतों जैसे सांद्रण, धातुकर्म स्लैग और अवशेषों से उत्पन्न होती है।
• स्कैंडियम का उत्पादन आमतौर पर विभिन्न अयस्कों (उदाहरण के लिए, लौह अयस्क, आरईई, टाइटेनियम, ज़िरकोनियम, यूरेनियम, थोरियम, एल्यूमीनियम, टंगस्टन, टिन, टैंटलम, एपेटाइट, निकल और कोबाल्ट) और/के प्रसंस्करण के दौरान सह-उत्पाद या उप-उत्पाद के रूप में किया जाता है। या पहले से संसाधित अवशेषों और अवशेषों (यूएसजीएस 2021 और 2022) से पुनर्प्राप्त किया गया।

A:

• स्कैंडियम का किसी भी धातु विनिमय पर कारोबार नहीं किया जाता है क्योंकि स्कैंडियम उत्पाद निजी पार्टियों के बीच अज्ञात कीमतों पर बेचे जाते हैं।
• 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% (>वैश्विक वार्षिक उत्पादन का 10 टन) चीन एससी का सबसे बड़ा उत्पादक है। अन्य उत्पादक रूस ({{1%) t/y) और फिलीपींस (ca. 1 t/y) (DERA, 2021)।

ए: स्कैंडियम, एल्यूमीनियम के साथ मिश्रित अन्य धातुओं की तरह, एल्यूमीनियम को ताकत और वांछनीय गुण प्रदान करता है, और आठ मिश्र धातु परिवारों (श्रृंखला) में से प्रत्येक को कुछ हद तक ऐसा करता है। स्कैंडियम मिलाने से जमने के दौरान मिश्रधातुओं में छोटी, समान आकार की अनाज संरचना को बढ़ावा देकर ताकत पैदा होती है। स्कैंडियम कुछ मिश्रधातु परिवारों में दूसरों की तुलना में बेहतर ताकत प्रतिक्रिया दिखाता है, लेकिन लगभग हमेशा काफी छोटे परिवर्धन के साथ - 0.1% और 0.45% एससी के बीच।

उत्तर: स्कैंडियम समस्याग्रस्त और महंगे ताप उपचार की आवश्यकता के बिना परिवर्तनकारी ताकत प्रदान करता है। विशेष रूप से, स्कैंडियम परिवर्धन 5000 श्रृंखला पर उपज शक्ति को 300Mpa और 450Mpa के बीच बढ़ा सकता है, जो कि योग की मात्रा पर निर्भर करता है, जबकि बढ़ाव (लचीलापन) के आंकड़ों को बनाए रखता है।

ए: स्कैंडियम के स्वास्थ्य प्रभाव:

स्कैंडियम की कोई जैविक भूमिका नहीं है। खाद्य शृंखला तक केवल थोड़ी सी मात्रा ही पहुंचती है, इसलिए औसत व्यक्ति का दैनिक सेवन 0.1 माइक्रोग्राम से कम है।

स्कैडियम विषाक्त नहीं है, हालांकि ऐसे सुझाव दिए गए हैं कि इसके कुछ यौगिक कैंसरजन्य हो सकते हैं।

स्कैंडियम काम के माहौल में सबसे अधिक खतरनाक है, इस तथ्य के कारण कि नमी और गैसें हवा के साथ अंदर जा सकती हैं। इससे फेफड़े में सूजन आ सकती है, खासकर लंबे समय तक संपर्क में रहने के दौरान। स्कैंडियम मानव शरीर में जमा होने पर लीवर के लिए खतरा हो सकता है।

ए: पर्यावरण पर स्कैंडियम का प्रभाव:

स्कैंडियम को कई अलग-अलग स्थानों पर पर्यावरण में डंप किया जाता है, मुख्य रूप से पेट्रोल उत्पादक उद्योगों द्वारा। घरेलू उपकरण फेंके जाने पर यह पर्यावरण में भी प्रवेश कर सकता है। स्कैंडियम धीरे-धीरे मिट्टी और पानी की मिट्टी में जमा हो जाएगा और इससे अंततः मनुष्यों, जानवरों और मिट्टी के कणों में सांद्रता बढ़ जाएगी।

जलीय जानवरों के साथ स्कैंडियम कोशिका झिल्ली को नुकसान पहुंचाता है, जिसका प्रजनन और तंत्रिका तंत्र के कार्यों पर कई नकारात्मक प्रभाव पड़ते हैं।

ए: स्कैंडियम एल्यूमीनियम मिश्र धातु स्कैंडियम और एल्यूमीनियम धातु का एक विजेता संयोजन है। एल्युमीनियम में स्कैंडियम मिलाने से वेल्डेड एल्युमीनियम घटकों के ताप प्रभावित क्षेत्र में होने वाली अत्यधिक अनाज वृद्धि सीमित हो जाती है।

ए: एल्यूमिनियम मैग्नीशियम स्कैंडियम में अच्छी वेल्डेबिलिटी, उत्कृष्ट क्षति सहनशीलता, अच्छा संक्षारण प्रतिरोध, रेंगने की क्षमता है। एलेरिस AlMgSc मिश्र धातु AA5024 H116 विमान के धड़ घटकों की निर्माण प्रक्रिया को सरल बनाने की अनुमति देता है। AA5024 H116 AlMgSc के साथ, स्ट्रिंगर प्रबलित विमान धड़ घटक या तो लेजर बीम वेल्डेड (LBW) या फ्रिक्शन स्टिर वेल्डेड (FSW) हो सकते हैं, जब अलग-अलग हिस्से बिना किसी पूर्व उपचार के अभी भी सपाट होते हैं। विमान के शरीर के लिए आवश्यक धड़ भाग की एकल या दोहरी वक्रता ऊंचे तापमान पर रेंगने से प्राप्त होती है।

मध्यम ताकत लेकिन उत्कृष्ट क्षति सहनशीलता और संक्षारण गुणों के साथ धड़ त्वचा शीट के रूप में उपयोग के लिए अनुशंसित और संभावित रूप से ड्रॉप-इन समाधान के रूप में भी पारंपरिक रूप से उपयोग किए जाने वाले 2xxx मिश्र धातुओं को प्रतिस्थापित कर सकता है।

ए: एल्यूमीनियम-लिथियम मिश्र धातुओं के कुछ नुकसानों में शामिल हैं:

• कम लचीलापन
• फ्रैक्चर की कठोरता कम हो गई
• इन-प्लेन गुणों की अनिसोट्रॉपी
• चरम गुण प्राप्त करने के लिए ठंडे काम की आवश्यकता
• त्वरित थकान दरार विस्तार दर

ए: पारंपरिक उच्च शक्ति वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तुलना में अल-ली मिश्र धातुएं हल्की होती हैं और इनमें उच्च तन्यता और उपज शक्ति होती है। वे थकान दरार प्रसार के प्रतिरोधी हैं; हालाँकि, उनके संक्षारण प्रतिरोध में अभी भी सुधार की आवश्यकता है।