钪的研究进展及其在铝合金中的应用

朱 凯，王祝堂

(1.成都飞机工业(集团)有限责任公司，四川 成都 610091；2.中国有色金属加工工业协会，北京 100814)

1 钪的性质与储量

钪是一种稀土金属或稀土元素。稀土元素是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系等17种元素的总称，常用R(rare稀少的)或RE(rare earth，稀土)表示。稀土是历史遗留的名称，从18世纪末开始被陆续发现。那时科学界习惯于把不溶于水的固体氧化物称为土。例如把氧化铝叫陶土，陶器就是以它为主要原料烧制的；把氧化镁叫苦土，有较浓的苦味。稀土是以氧化物状态分离出来，很稀少，因而被称为稀土。钪的获取过程是先从矿石中提取钪的氧化物Sc2O3，而后电解制取钪。钪是1879年瑞典化学家尼尔森(L.F.Nison)发现的。钪在地壳中的丰度为5 g/t，但并不是丰度最小的元素。

钪的物理性质：原子序数21，原子量44.955 9，熔点1 541 ℃，沸点2 836 ℃，24 ℃时密度2.989 g/cm3，熔化热3 369×4.184 J/mol，汽化热376 kJ/mol，25 ℃时电阻率52×10-6Ω·cm，无磁性，电负性1.28，原子半径0.164 1 nm，常见化合价+3，钪的光泽介于银和铁的之间，呈银白色微带黄色。杂质含量对它的性能影响很大。钪的硬度不大，相当柔软，可在非退火状态下轧成薄板。钪有两种晶型：在1 335 ℃以下为α-Sc，密集六方晶格，在1 335 ℃至熔点转变为β-Sc，体心立方晶格。

钪的化学性质与铝、钇、镧系元素的相似，很活泼。氧化态为+3。裸露钪很活泼，易与空气中的氧、二氧化碳、水等化合。当温度不大于200 ℃，表面上的Sc2O3薄膜可阻止钪的继续氧化，一旦温度高于200 ℃,Sc2O3膜会破坏，钪会剧烈氧化，特别是在温度高于250 ℃后。室温时钪易与卤素反应，只有在42 ℃以上才与氮、磷、砷等气体或蒸气反应。钪粉在600 ℃以上才与氮反应。……