серия редкоземельных элементов: скандий

редко -земные элементы относятся к sc (scandium), y (yttrium) и la ~ lu (lanthanide elements) в группе iiib периодической таблицы, в общей сложности 17 элементов.

дмитрий менделейв (1834-1907) предсказал существование скандия

нилсон (lfnilson, 1840-1899) и cleve (ptcleve, 1840-1905) обнаружили скандий.

17 редко -земельные элементы

скандий является переходным металлом самого высокого уровня с атомным числом 21, но он был обнаружен позже, чем его соседи на периодическом столе, и даже среди редкоземельных элементов. скандий является чрезвычайно диспергированным и обычно литофильным элементом, в коре земли, который сравнится с бериллием, бором, стронция, олова, германия, мышьяк, селен и вольфрама. в отличие от других редкоземельных элементов, скандию не хватает 4f электронов в ее атомной структуре и имеет относительно небольшой ионный радиус. в результате он не демонстрирует таких же тесных отношений с другими редкоземельными элементами и демонстрирует относительно независимые характеристики. существует более 800 минералов, содержащих скандий, но в качестве независимых минералов скандия есть только несколько, таких как скандий иттрия руда, гидроксиапатитовая скандийная руда, кремниевая руда скандий и силикат титана. их отложения маленькие и редки по своей природе. химические свойства скандея очень активны, и трудно извлечь металлы с высокой точностью.

процесс обогащения, разделения и извлечения скандий с высокой точкой из сырья со сложным составом и низким содержанием скандации довольно сложный, что приводит к низкому производству скандий и высоким ценам. несмотря на высокую цену на скандий, он по -прежнему не мешает людям исследовать свои приложения. в настоящее время превосходные свойства скандия по -прежнему используются в важных областях, таких как электрические источники света, аэрокосмическая промышленность, в электронике, ядерные технологии и сверхпроводящие технологии.

● классическое применение 1: оксид скандия в твердых электролитах

стабилизированная циркония оксида скандия (scsz) заменяет традиционную стабилизированную цирконию оксида иттрия (ysz) для твердых оксидных топливных элементов (sofc), удваивая плотность мощности sofc, что является очень многообещающим новым типом твердой электролита средней температуры.

● классическое приложение 2: алюминиевые сплавные сплавные мишени используются в области электронной информации

алюминиевый сплав сплав используется для приготовления высокопроизводительных пьезоэлектрических пленок алюминиевого скандала. как новое поколение пьезоэлектрических материалов. это может не только поддерживать высокую скорость звука и высокотемпературное сопротивление, но и значительно улучшить пьезоэлектрический коэффициент, до 3,5 раз, в то время как полоса пропускания может быть улучшена в 2,56 раза, прерывая производительность традиционного алюминия нитрида. он применяется к высокочастотным фильтрам, новым устройствам микроэлектромеханической системы (mems) и датчикам распознавания отпечатков пальцев. ключевой материал для связи 5g, автомобильные чипы, биомедицину, спутниковую связь, обнаружение радаров и другие поля.

↑ цель алюминиевого сплава

● классическое приложение 3: применение скандия в сплавной промышленности

скандий в одной форме широко используется в легировании алюминиевого сплава. добавление нескольких тысяч скандаций в алюминиевый сплав будет генерировать новую фазу al3sc, которая модифицирует алюминиевый сплав и значительно изменит структуру и свойства сплава. добавление от 0,2% до 0,4% sc может повысить температуру рекристаллизации сплава на 150-200 ° c, значительно улучшая прочность на высокую температуру, структурную стабильность, сварку и коррозионную стойкость и может избежать феномена охлаждения, которые легко происходить в течение долгосрочной работы с высокой температурой. он имеет очень привлекательные перспективы развития в аэрокосмической, авиации, кораблях, ядерных реакторах, легких транспортных средствах, высокоскоростных поездах и других областях.

aluminum-scandium сплав

потому что скандий имеет высокую температуру плавления, но его плотность близка к алюминию. он также используется в легких сплавах с высокой точки зрения, таких как сплав скандийного титана и сплав скандиум-магностия. из-за высокой цены он используется только в высококлассных производственных отраслях, таких как космические шаттлы.

исследование сплавов скандиума-алюминиевого сплава вышло на практическую стадию. он производится в россии и широко используется в производстве самолетов, в то время как соединенные штаты используют его для производства различного спортивного оборудования.

классическое приложение 4: скандий используется в источниках света, солнечных батарей и атом

спектральная линия скандия составляет 361,3 ~ 424,7 нм, почти ультравиолет и синий свет, а спектральная линия натрия составляет 589,0 нм и 589,6 нм, два знаменитых желтых света. две спектральные линии скандий и натрия совпадают рядом с солнечным светом. скандальные натриевые лампы с тем же освещением сэкономить около 80% электричества по сравнению с обычными лампами накаливания, имеют срок службы 5000 ~ 25000 ч и называются третьим поколением источников света.

скандий также используется в солнечных батареях. в кремниевых фотоэлектрических клетках и солнечных элементах и ​​солнечных элементах и ​​солнечных элементах и ​​солнечных элементами скандал-инсультатор, скандий, является лучшим барьерным металлом с эффективностью от 10% до 15%.

скандий используется в качестве источника гамма -лучей или 46sc, искусственный радиоактивный изотоп. обычно мы извлекаем 45sc из минералов, который является единственным натуральным изотопом скандия.