Le scandium est le moteur de l’innovation de nos industries. Il permet de réaliser des percées dans la technologie aérospatiale, aide les fabricants à explorer l’avenir de l’impression 3D, optimise l’efficacité énergétique grâce à une ingénierie innovante des échangeurs de chaleur, alimente la prochaine évolution des conducteurs à haute tension et transforme les piles à combustible à oxyde solide en une source d’énergie durable.
Grâce aux activités d’exploitation du scandium d’Élément Nord 21, nous pouvons aider les industries à pousser les limites de la technologie et évaluer de nouvelles possibilités commerciales.
Aérospatiale
Envolons-nous vers le niveau supérieur
Grâce à un processus de microalliage, le scandium peut contribuer à augmenter la résistance et la soudabilité d’une cellule d’avion en aluminium tout en générant d’importantes économies de carburant pour les compagnies aériennes. Les alliages d’aluminium-scandium ont le potentiel de réduire les coûts directs de fabrication et d’augmenter la capacité de fabrication et de réparation.
En fournissant une source durable et fiable de scandium, Rio Tinto invite les entreprises aérospatiales, fabricants et ingénieurs d’aujourd’hui à essayer les alliages d’aluminium-scandium avant de les adopter!
Alliages d'aluminium-scandium pour l'ingénierie et la fabrication aérospatiale
Soudabilité améliorée
Il est prouvé que l’ajout d’un faible pourcentage de scandium dans l’alliage en aluminium des composantes d’un avion réduit la sensibilité à la fissuration à chaud pendant le processus de soudage. En effet, grâce à sa température de recristallisation élevée, l’alliage d’aluminium conserve ses propriétés.
Réduction du poids et économies de carburant
Le scandium permet aux avions d’avoir un fuselage plus fin. L’élimination de ce poids maximise l’efficacité du carburant.
Résistance à la corrosion et stabilité thermique
Les structures d’avion fabriquées à partir d’alliages d’aluminium-scandium sont plus résistantes à la corrosion et assurent une stabilité thermique lorsqu’elles sont exposées à des températures élevées. Pour les transporteurs aériens, cela signifie posséder des avions plus durables qui nécessitent moins de réparations à long terme.
Impression 3D
Impression de métaux aux performances mécaniques améliorées
Alors que de plus en plus d’entreprises cherchent à reproduire des pièces de rechange en métal et des formes aux propriétés mécaniques améliorées, la technologie d’impression 3D d’alliages a récemment connu une intensification constante de son développement. Avec l’introduction des alliages d’aluminium-scandium dans le processus de fabrication additive, l’impression 3D sur métal entre dans une nouvelle ère passionnante.
Avec les poudres d’aluminium-scandium, vous pouvez produire des pièces de remplacement offrant des propriétés mécaniques supérieures (amélioration de la résistance et résistance à la chaleur) pour une même géométrie.
Par conséquent, vous imprimez en 3D des alliages de qualité supérieure à un rythme rapide en utilisant un processus de production rentable qui implique moins de déchets.
Scandium de pureté supérieure pour les applications 3D à haute température
Moulages complexes
Lorsqu’il s’agit de produire des formes/pièces en aluminium inhabituelles et complexes par impression 3D, les alliages d’aluminium-scandium vous permettent de créer une variété de formes géométriques (y compris des espaces creux et des alvéoles) qui maintiennent la stabilité microstructurale tout en minimisant les étapes de post-traitement.
Rentabilité
La production de pièces en aluminium peut coûter moins cher en utilisant du scandium dans le processus de fabrication, réduisant la nécessité d’un traitement thermique supplémentaire et d’étapes de trempe.
Rapide et fiable
Avec le scandium, vos pièces en aluminium produites par impression 3D gagnent en résistance et sont moins sujettes aux défauts, ce qui vous permet de réduire vos délais de production.
Échangeur de chaleur
Maximisez la chaleur grâce au scandium
L’aluminium-scandium vous permet de fabriquer des tubes plus résistants, plus légers et plus résistants à la fissuration due à la température.
L’aluminium-scandium est l’élément clé qui permet de se démarquer de la concurrence. Il offre une conductivité thermique supérieure, une meilleure résistance mécanique permettant de réduire la taille des tubes et le poids de l’unité, ainsi qu’une meilleure résistance à la pression d’éclatement pour vous aider à éviter des défauts coûteux sur la chaîne de production.
L'aluminium-scandium dans les procédés de fabrication des échangeurs de chaleur
Excellente conductivité thermique
La fabrication d’échangeurs de chaleur industriels à l’aide d’alliages d’aluminium-scandium nécessite potentiellement moins de force pendant le processus d’extrusion et produit une unité avec une capacité d’échange thermique supérieure.
Plus grande résistance
Les échangeurs de chaleur conçus avec des alliages d’aluminium-scandium se révèlent plus résistants mécaniquement (plus solide, résistant aux effets de la chaleur comme la fissuration), ce qui permet de réduire l’épaisseur des tubes ou d’augmenter la température ou la pression de fonctionnement.
Résistance accrue à la pression d'éclatement
Dans certains cas, l’aluminium-scandium peut améliorer la résistance à la pression d’éclatement de votre échangeur de chaleur jusqu’à 80%.
Conducteurs à haute tension
Assurer l'efficacité de la conductivité électrique
Le scandium offre le secteur de l’énergie plusieurs avantages. Les câbles peuvent être plus légers, plus résistants et avoir une meilleure conductivité, et les conducteurs électriques ont une meilleure résistance à la chaleur.
Moins de poids, plus de puissance, une meilleure résistance pour gérer les pointes de consommation d’électricité. Qui aurait cru qu’il suffisait d’une touche de scandium pour faire passer l’industrie électrique à la vitesse supérieure?
Exploiter l'avantage de l'aluminium-scandium dans les conducteurs de haute puissance
Réduction du poids et résistance supérieure
Les câbles en alliage de scandium peuvent avoir moins de fléchissement intégré, ce qui permet de réduire le nombre de tours.
Plus grande résistance mécanique et conductivité accrue
Les conducteurs électriques fabriqués à partir de scandium sont plus résistants à l’exposition à des températures élevées, ce qui permet d’utiliser des courants électriques plus importants sans affecter les propriétés mécaniques de l’aluminium.
Changer la donne
L’aluminium-scandium permet aux câbles utilisés dans le transport de l’énergie électrique de résister efficacement à des courants plus importants, notamment pendant les périodes de pointe.
Piles à combustible à oxyde solide
Les SOFC (Solid Oxide Fuel Cells) stabilisées par le scandium : Une source d'énergie durable pour l'avenir
Les piles à combustible sont utilisées comme source d’alimentation électrique dans divers secteurs depuis plus de 100 ans. La conception actuelle des piles à combustible à oxyde solide sort du lot. Les SOFC sont plus efficaces sur le plan énergétique, s’adaptent à différentes sources de combustible, contiennent moins de composants de métaux précieux dans leur structure et ont un impact minimal sur l’environnement.
Les SOFC fonctionnent à des températures d’environ 1 000⁰C et utilisent un matériau céramique dur comme électrolyte solide (généralement de la zircone). Traditionnellement, l’yttrium a été utilisé comme agent stabilisateur pour l’électrolyte solide, mais des conceptions récentes de SOFC ont démontré que l’oxyde de scandium est un agent stabilisateur supérieur et un meilleur conducteur électrique ionique que l’yttrium.
RÉSULTAT : Le scandium aide l’électrolyte de la SOFC à conduire à des températures plus basses (entre 750 et 800⁰C). C’est un agent stabilisateur d’électrolyte de qualité supérieure qui aide aussi à améliorer la conductivité, ce qui permet d’abaisser les températures d’opération et d’augmenter considérablement les cycles de vie de 3 à 5 fois.
Une durée de vie accrue, une plus grande puissance de sortie et des économies de coûts : Les SOFC stabilisées par le scandium sont aujourd’hui le meilleur choix pour le secteur de l’énergie électrique alimentée par le réseau.
Utilisation du scandium pour alimenter les piles à combustible à oxyde solide (SOFC)
Agent stabilisateur alternatif
Le scandium peut remplacer l’yttria (oxyde d’yttrium) comme agent stabilisateur de l’électrolyte solide situé à l’intérieur de la pile à combustible.
Conductivité accrue
Comparé à l’oxyde d’yttrium, l’oxyde de scandium permet d’augmenter de plus de 300 % la conductivité de l’électrolyte dans les piles à SOFC.
Durée de vie prolongée
L’oxyde de scandium permet à la conductibilité de se produire à des températures plus basses dans les piles à SOFC, ce qui prolonge la durée de vie de leurs composantes et maximise la densité de puissance.
