第３０卷第３期 ２ ０ ０ ２年９月 稀有金属与硬质合金 Ｒａｒｅ Ｍｅｔａｌｓ ａｎｄ ＣＡｍａｅｎｔｅｄ Ｃａｒｂｉｄｅｓ Ｖｌ０１．３０ №．３ Ｓｅｐ．２ ０ ０ ２ ・专题论述・ 新世纪钪的应用开发和科技发展前景 李 力 ，姜 锋２，李汉广２ （１．俄罗斯，圣彼得堡国立矿业工业大学；２．中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙４１００８３） 摘要：分析了钪科技发展的历史和现状，讨论了钪科技发展中存在的问题，并指出问题的核心是要把含钪产品的 价格和成本降低到用户能接受的水平，提高钪及其产品的应用开发水平，从而提高我国钪及其制品的国际竞争能 力。目前的研究重点是开发含钪中间合金的低成本生产新技术及含钪铝合金的工业应用。 关键词：钪；铝钪合金；应用开发；科技发展 中图分类号：＂ｒＧ １４６．４５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—０５３６（２００２）０３—００３８一ｏ４
１ 新世纪的挑战 从发现钪起的一百年里，基本上是钪的科学认 识时期。在这个时期里，我们认识了钪及其化合物 的基本性质和在自然界中的基本形态，在实验室条 件下制备了金属钪及其主要化合物。 从２０世纪７０年代起至９０年代末的短短二、三 十年，是钪的生产发展和应用开发时期，这一时期的 初始阶段是军备竞赛促进了钪的生产发展。前苏联 从大量处理的铀矿资源中综合提取和回收了其中的 钪，并投入大量资金，开展了大量的研究和主要是军 事工业中的应用开发。其结果是，在前苏联和当今 的俄罗斯形成了别的国家难与相比的比较完整的钪 的生产、研究和应用开发体系。１９９４年在莫斯科召 开的首届国际钪科技会议，是这一时期钪科技发展 的总结。从会议资料可以看出当时钪科技发展的两 个强劲开发方向，一个是俄罗斯快速发展的含钪合 金，主要是含钪铝合金；另一个是美、日和其他西方 国家大力发展的高效能钪钠卤化灯。这两个方向都 应用了别的元素无法相比，甚至无法取代的钪的一 系列优异性能。从会议资料还可以看出，一方面是 有关钪的科学和技术知识有了大量的积累，为进一 步的快速发展提供了基础，另一方面难以想象的价 格因素却成了钪科技进一步发展的障碍。 随着新世纪的开始，钪将快速成为实用化金属， 进入大规模的实用化阶段。目前，一方面是用户想 用而用不起，另一方面钪的生产能力大得惊人，产品 大量积压，而价格又居高不下。成本和价格成了钪 科技发展的关键因素。 面对新时期的挑战，我们应有清醒的头脑，不仅 不应对钪科技发展持悲观态度，而且应该在这种暂 时的困境中看到钪科技发展的辉煌未来。关键是我 们要制定出合理和正确的发展战略思想，抓住主要 矛盾，并运用先进的科学技术手段予以解决。 ２钪科技加速发展的必然趋势 在新的世纪里，钪科技必然会加速发展。在首 届国际钪科技会议上，发出了两个明显的信号：一是 生产和研究人员决心要把钪的成本降低到用户能接 受的水平，如首先把用量较大的钪中间合金降低至 相当于每公斤钪约５００美元的水平；二是提出了军 转民，即把钪的科技应用扩展到民用领域，例如高速 列车和轻型汽车结构材料上。 钪有一系列的优异性能，如钪和铝生成的金属 间化合物 ｓｃ，由于其晶格的结构和尺寸与铝的几 乎完全一致，对铝合金的结构和性能能够产生最强 收稿日期：２００１一ｌ２—２７；修回日期：２０Ｏ２—０３—０６ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５９８７４０３２） 作者简介：李力（１９６３一），男，博士。 姜
稀土铝钪合金靶材
稀土铝钪合金靶材是一种重要的材料，被广泛应用于航空航天、核
能、化工等领域。这种合金具有出色的力学性能、良好的耐腐蚀性
和耐高温性，因此成为许多高温、高压环境的理想材料。
稀土铝钪合金靶材的组成主要是由铝、稀土和钪组成。铝作为基体
元素，具有出色的力学性能和良好的导电性。稀土和钪则可以提高
合金的力学性能和硬度。
稀土铝钪合金靶材具有许多优异性能。首先，它的硬度非常高，可
以轻松地达到维氏硬度0.8以下。其次，这种合金具有很好的耐腐
蚀性，可以在高温、高压的环境下保持稳定的性能。此外，稀土铝
钪合金靶材还具有很好的耐高温性，可以承受温度高达2000摄氏度
的环境。
稀土铝钪合金靶材的应用非常广泛。例如，在航空航天领域，稀土
铝钪合金靶材可以用于制造飞机、汽车和航天器等部件的高温部
件，如发动机喷嘴、涡轮叶片和火箭喷嘴等。还可以用于制造核反应堆结构件和核部件，如核反应堆控制棒、核反应堆安全壳和核废
料容器等。
总之，稀土铝钪合金靶材具有许多优秀的性能，因此成为许多高
温、高压环境的理想材料。它的广泛应用，不仅可以为航空航天、
核能和化工等领域带来更好的发展，还可以为人们的生活带来更多
的便利。
百度文库 - 好好学习，天天向上
-0
毕业论文开题报告
学 生 姓 名： 学 号：
学 院、系： 材料科学与工程学院
专 业： 材料成型及控制工程
论 文 题 目： 含钪铝硅合金熔炼工艺研究
指导教师:
2011年 03 月04 日 百度文库 - 好好学习，天天向上
-1 毕
业
论
文
开
题
报
告
1．结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：
文 献 综 述
一、概述
铝硅合金是一种以铝、硅为主成分的锻造和铸造合金。 一般含硅11％。同时加入少量铜、铁、镍以提高强度。密度～2.7g/cm3。导热系数101～126W/(m·℃)。杨氏模量。冲击值7～。疲劳极限±45MPa。钪的化学符号是Sc，它的原子序数是21，是一种柔软、银白色的过渡性金属。常跟钆、铒等混合存在，产量很少。易溶于酸。一般在空气中迅速氧化而失去光泽。主要存在于极稀少的钪钇石中。可用以制特种玻璃及轻质耐高温等【1】。
二、研究背景
铝硅合金因其本身的优良品质在工业中广泛应用，是汽车、造船、航空航天及其他制造业的重要结构材料，特别在航空工业中的应用越来越广泛。而钪在航天、航空、舰船、核反应堆以及轻型汽车和高速列车等方面具有非常诱人的开发前景。
三、研究意义
铝硅合金在工业生产中具有举足轻重的地位，因此，必须保证其良好的品质和性能。除了保证化学成分和尺寸精度外，还不允许有气孔等缺陷。含钪铝硅合金的熔炼是生产过程中的一个很重要的工序。在铝中只要加入千分之几的钪就会生成Al3Sc新相，对铝合金起变质作用，使合金的结构和性能发生明显变化。加入%～%的Sc可使合金的再结晶温度提高150～200℃，且高温强度、结构稳定性、焊接性能和抗腐蚀 百度文库 - 好好学习，天天向上
-2 性能均明显提高，并可避免高温下长期工作时易产生的脆化现象。多年来的生产经验证明，若熔炼工艺过程控制不严，铸件就会产生针孔、氧化夹渣、缩松等缺陷，直接影响铸件质量【14】。因此，要想获得优质含钪铝硅合金铸件，必须严格控制熔炼工艺。
一、基本情况
近30年来，由于金属钪呈现出了较好的综合性能，使制成各种材料的应用性能极佳，故促进了它被研制开发，生产和应用发展很快。目前国内外钪已用于尖端技术、新科技和军工部门。
全世界钪的资源极丰富。据报导，世界钪资源的工业储量约200万t（以Sc计）。我国是钪资源较为丰富的国家，工业储量约65万t，占世界总工业储量的33%。但世界及中国的远景储量更大。这为今后开发钪工业打下坚实的基础。
自然界中含钪的矿物多达800余种，在花岗晶岩中常有钪的存在，但含Sc2O3＞0.05%的矿很少。钪的独立矿物较少，目前已知仅有3种，如钪氧矿、铁硅钪矿和水磷钪矿。据了解，我国一些矿物中含钪的状况如下：黑钨矿＞0.05%，钛铁矿60g/t，铝土矿40-150ppm/t（Sc2O3比国外高出1-4 倍）。选钛尾矿77ppm/t（Sc2O3），锡石含SC2O3 0.01%。
我国一些原矿物含Sc2O3的状况如下（ppm/t）：铝土矿40-150，磷矿10-25，钒钛磁铁矿13-40，钨矿78-377；离子型稀土矿20-50；铁铌稀土矿50（平均）；盆锰矿181；还有氟碳铈矿，钽铌矿和铀矿等含有钪量。
钪是典型的稀散元素，在地壳中的平均丰度36ppm，比Ag，Au，Pb，Sb，Mo，Hg和Bi更丰富。而与B，Br，Sn，Ge，As和W的丰度相当。因此，在许多矿物中含有Sc元素。因为含钪的矿物很多，所以从矿物直接提取钪制品较复杂又困难。而是从处理含钪矿物的副产物如废渣\废水和烟尘回收和提取Sc2O3，再以高纯Sc2O3制备金属Sc。我国含钪废物的状况如下：处理钨矿的废渣含Sc2O3150-600ppm/t；处理钛铁矿生产钛白的水解母液中为10-25ppm/m3；高钛渣氧化时的烟生中为736ppm/t；处理铝土矿生产Al2O3 时的赤泥中为40-150ppm/t。此外，选钛尾矿中为77ppm/t；用NH4Cl浸出离子型稀土矿获得料液，再用环烷酸萃取稀土后的母液中提取钪。从长远看，含后我国提取钪的原料主要应将钒钛磁铁矿的尾矿和铝土矿矿生产Al2O3的赤泥作为原料较好。主要原因是其中含Sc2O3较大，生产技术可以实现。
