铝钪合金的用途

钪的熔点1541℃，铝的熔点660℃，两种金属熔点差别太大，钪必须以中间合金的形式加到铝合金中去，钪中间合金是制取含钪铝合金的关键原材料。制备中间合金主要有对掺法、氟化钪、氧化钪金属热还原法、熔盐电解法等几种方法。对掺法是直接将金属钪加到铝合金中来制备，金属钪价格昂贵，熔炼过程烧损大，中间合金成本高；氟化钪金属热还原法在制备氟化钪阶段要用到剧毒的氟化氢，设备复杂，金属热还原温度也很高；氧化钪金属热还原法钪的实收率仅80%；熔盐电解法装置复杂，转化率也不高。经过比选，利用氯化钪熔盐铝镁热还原法，来制备铝钪中间合金较为恰当。

铝钪合金的熔点分别为钪的熔点1541℃，铝的熔点660℃。钪的原子序数为21，在周期表中与镧系稀土金属同属于ⅲ副族，与钛，钒，铬等同属于3d型过渡金属。金属钪是铸造铝合金的优良变质剂，也是铁的优良改化剂。目前金属钪大量应用于制备铝钪合金，在铝合金中添加微量的金属钪0.1，0.4％，可使合金晶粒细化，显著提高铝合金的强度，塑韧性，耐高温性能，耐腐蚀性能等。含钪铝合金综合性能明显优于传统铝合金，广泛应用于航天，军事工业等尖端科技领域。由于单质钪化学性质活泼，且熔点高1541℃，与铝熔点660℃相差较大，难以通过直接熔铸的方法制备含钪铝合金。在工业中铝钪合金的生产过程中，通常以中间合金的形式向合金中加入钪。目前，铝钪中间合金的制备方法主要有对掺法，金属热还原法和熔盐电解法。

钪合金，在轻量上可以在获得安全冲击强度下，有接近碳纤维的轻量，但是其依然可以保持很高刚性，甚至可以延展做到0.6mm的铝族合金极限壁厚，这一点就是之后研发的e1合金都无法匹敌，所有说钪合金是铝族合金之王毫不为过，因为其物理特性是别的铝族合金多年想模仿，从未被超越的。当然，钪合金的价格也一样不菲。金属钪的价格为黄金的四倍多。而 sc7000合金中（其实应该说是铝钪合金），其在一个车架的材料中，仅添加百分0.07的钪，就可获得强与现在大部分其它铝族合金的强度，但是仅这百分

0.07的量，按照钪价格去计算，都已经过了千元的金属材料成本，还不包括后期管的加工，热处理，涂装费用，所有也可以说钪合金是铝族合金之最贵（锻打后切削7075的cnc件也有很高强度，但是这一材料不适合加工车架，因为焊接性能太差，并且高昂价格来自其加工工艺）。

钪对铝合金具有非常神奇的合金化作用，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0.2%-0.4%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。

近几年，钪合金已广泛用于制造焊丝和体育器械（例如棒球和垒球棒，曲棍球杆，自行车横梁等），钪合金制造的棒球棒和垒球棒已在多项世界大赛及夏季奥运会的比赛中得到使用。

由于钪的熔点（1540℃）远比铝的熔点（660℃）高，钪的密度（2.0g/cm3）也比铝的密度（2.7g/cm3）低，所以，钪合金制造的车架，比铝合金的更加硬朗和轻量，可以说是除碳纤维之外最好的车架材料之一。

综上，从直观上区别是什么成分的铝合金，很难。你可以对比价格。正规车店正规品牌的车子所标注的产品应该不会错，所以他说是钪合金，价格又差不多，那就应该没错了。

比较有趣的是，钪的用途（作为主要工作物质，而不是用于掺杂的）都集中在很光明的方向，称他为光明之子也不为过。

钪的第一件法宝叫做钪钠灯，可以用来给千家万户带来光明。这是一种金属卤化物电光源：在灯泡中充入碘化钠和碘化钪，同时加入钪和钠箔，在高压放电时，钪离子和钠离子分别发出他们的特征发射波长的光，钠的谱线为589.0和589.6nm两条著名的黄色光线，而钪的谱线为361.3~424.7nm的一系列近紫外和蓝色光发射，因为互为补色，产生的总体光色就是白色光。正是由于钪钠灯具有发光效率高、光色好、节电、使用寿命长和破雾能力强等特点，使其可广泛用于电视摄像和广场、体育馆、马路照明， 被称为第三代光源。在中国这种灯还是作为新技术被逐渐推广的，而在一些发达国家，这种灯早在80年代初就被广泛使用了。

钪的第二件法宝是太阳能光电池，可以将撒落地面的光明收集起来，变成推动人类社会的电力。在金属-绝缘体-半导体硅光电池和太阳能电池中，钪是最好的阻挡金属。

他的第三件法宝叫做γ射线源，这个法宝自己就能大放光明，不过这种光亮我们肉眼接收不到，是高能的光子流。我们平常从矿物中提炼出来的是45Sc，这是钪的唯一一种天然同位素，每一个45Sc的原子核中有21个质子和24个中子。倘若我们像把猴子放到太上老君的炼丹炉中炼上七七四十九天一样将钪放在核反应堆中，让他吸收中子辐射，原子核中多一个中子的46Sc就诞生了。46Sc这种人工放射性同位素可以当作γ射线源或者示踪原子，还可以用来对恶性肿瘤进行放射治疗。还有像钇镓钪石榴石激光器，氟化钪玻璃红外光导纤维，电视机上钪涂层的阴极射线管之类的用途简直不知凡几，看来钪生来就和光明有缘呢。 单质形式的钪，已经被大量应用于铝合金的掺杂。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0.2%~0.4%的Sc（这个比例也真的和家里炒菜放盐的比例差不多，只需要那么一点）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。高强高韧铝合金、新型高强耐蚀可焊铝合金、新型高温铝合金、高强度抗中子辐照用铝合金等，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。

钪也是铁的优良改化剂，少量钪可显著提高铸铁的强度和硬度。另外，钪还可用作高温钨和铬合金的添加剂。当然，除了为他人做嫁衣裳之外，因为钪具有较高熔点，而其密度却和铝接近，也被应用在钪钛合金和钪镁合金这样的高熔点轻质合金上，但是因为价格昂贵，一般只有航天飞机和火箭等高端制造业才会使用。 单质的钪一般应用于合金，而钪的氧化物也是物以类聚地在陶瓷材料上面起到了重要的作用。像可以用作固体氧化物燃料电池电极材料的四方相氧化锆陶瓷材料有一种很特别的性质，在这种电解质的电导会随着温度和环境中氧的浓度增高而增大。但是这种陶瓷材料的晶体结构本身不能稳定存在，不具有工业价值；必须要在其中掺杂一些能够将这种结构固定下来的物质才能够保持原有的性质。掺入6~10%的氧化钪就好像混凝土结构一样，让氧化锆能够稳定在四方形的晶格上。

还有像高强度，耐高温的工程陶瓷材料氮化硅做增密剂和稳定剂。

氧化钪作为增密剂，可以在细小颗粒的边缘生成难熔相Sc2Si2O7，从而减小工程陶瓷的高温变形性，与添加其它氧化物相比能更好改善氮化硅的高温机械性能。 在农业上可以对玉米 甜菜 豌豆 小麦 向日葵等种子做硫酸钪（浓度一般为10-3~10-8mol/L 不同的植物会有所不同）处理，已取得促进发芽的实际效果，8小时后根和芽的干燥重量和幼苗相比，分别增加37%和78%，但原因机理尚在研究中。

从尼尔森注意到原子量数据的亏欠到今天，钪进入人们的视野不过一百年二十多年，却差不多坐了一百年的冷板凳，直到上个世纪后期材料科学的蓬勃发展才给他带来了生机。到今天，连同钪在内的稀土元素都已经成为了材料科学中炙手可热的明星，在成千上万的体系中发挥着千变万化的作用，每天都在给我们的生活带来多一点的便利，创造的经济价值更是难以计量。