637-0132/02 – Metalurgie čistých kovů (MČK)

Garantující katedraKatedra neželezných kovů, rafinace a recyklaceKredity5
Garant předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník4Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2000/2001Rok zrušení2010/2011
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studiamagisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DRA30 prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 20+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Student po absolvování předmětu získá schopnosti: - pochopit nutnost a význam čistých látek pro rozvoj nových oborů jako je mikroelektronika, optoelektronika… - klasifikovat způsoby dělení a rafinace látek, stádia čištění a zásady při výrobě vysoce čistých látek. - popsat základní charakteristiky iontové výměny, chromatografie, sorpce, extrakce, destilace, rektifikace, transportních reakcí, elektrodialýzy, elektrolýzy, elektropřenosu. - pochopit význam rozdělovacích koeficientů při separaci látek a souvislosti s termodynamikou fázových rovnovah. - využít teoretické poznatky krystalizačních metod směrové krystalizace a zonálního tavení včetně CZ metody při rafinaci látek a přípravě krystalů. - analyzovat poměry na fázovém rozhraní krystal-tavenina a jejich vliv na efektivní rozdělovací koeficient, přenos hmoty, kinetiku růstu krystalických látek, koncentrační podchlazení, konvekce a na růstové defekty. - pochopit význam přenosu hmoty a spojité zonální rafinace - získat přehled o technikách a zařízeních vhodných pro rafinaci konkrétních materiálů - aplikovat vhodné fyzikálně-metalurgické analytické metody pro charakteristiku vysoce čistých látek - určit hodnoty rovnovážných a efektivních rozdělovacích koeficientů z binárních a ternárních diagramů, termodynamických rovnic a z experimentu - zvolit vhodnou techniku pro získání tenkých vrstev epitaxní technikou a difuzí

Vyučovací metody

Přednášky
Semináře
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Projekt

Anotace

V nových perspektivních oblastech vědy a techniky, jakými jsou např. polovodičová technika, mikroelektronika, optoelektronika, technika supravodivých materiálů, vakuová technika, jaderná metalurgie, kosmická metalurgie a technika jsou vyžadovány materiály, kovy a jejich speciální slitiny a sloučeniny o vysoké chemické čistotě s definovanými fyzikálními a strukturními parametry a specifickými užitnými vlastnostmi. Předmět "Základy metalurgie čistých kovů" se zabývá metodami rafinace a přípravy vysoce čistých látek, u nichž je kladen důraz nejen na vysoký stupeň chemické čistoty dosažitelný chemickými či fyzikálně - chemickými metodami hydrometalurgickými, jakými jsou sorpce, extrakce, krystalizace z vodných roztoků, elektrolýza, ale i pyrometalurgickými např. krystalizace z tavenin, vypařování, kondenzace a transportní reakce, elektropřenos, difuzní dělení látek, odstraňování plynů z tavenin i rafinace kovů ve vakuu. Při výrobě vysoce čistých kovů krystalizačními rafinačními metodami, zonálním tavením a směrovou krystalizací, jako hlavními metodami přípravy definovaných superčistých kovů i v monokrystalické formě dochází na fázovém rozhraní tavenina - krystal k řízenému přerozdělování příměsí a nečistot přítomných v základní látce.

Povinná literatura:

1.KUCHAŘ, L., DRÁPALA, J.: Metalurgie čistých kovů. Vyd. Nadácia R. Kammela, VŠ-TU Košice, 2000. 2.KUCHAŘ, L.: Metalurgie čistých kovů. Krystalizační metody. Skripta VŠB, 1998. 3.DRÁPALA, J., KUCHAŘ, L.: Metalurgie čistých kovů. Návody do cvičení. Skripta VŠB, 1990. 4.Kuchař, L.: Metalurgie čistých kovů. Skripta VŠB, 1988

Doporučená literatura:

[4] Vřešťál, J.: Výrobní procesy III. Skripta ČVUT Praha, 1983, 216 s. [5] Hein, K., Buhrig, E. Barthel, J. Kuchař, L.: Kristallisation aus Schmelzen, VGI Leipzig 1983, 344 s. Kristallizacija iz rasplavov, Metallurgia Moskva, 1987. [6] Vignorovič, V.N., Volpjan, A.J., Kurdujumov, G.M.: Napravlennaja kristallizacija I fizikochimičeskij analiz. Chimija Moskva, 1986, 200 s. [7] Hadamovsky, H.F.: Werkstoffe der Halbleitertechnik. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1986, 386 s.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

2 kontrolní testy

E-learning

Ano – ½ předmětu

Další požadavky na studenta

Projekt na téma rafinační techniky - prezentace v Power Pointu Projekt na téma návrh rafinační technologie vybraného kovu (čistota 5N až 6N) 5 výpočetních programů

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Teoretické základy přípravy vysoce čistých látek, vlastnosti a význam čistých látek. Metody označování čistoty, vliv nečistot na vlastnosti látek. Klasifikace způsobů dělení a rafinace látek, stádia čištění a zásady při výrobě vysoce čistých látek. Teoretické základy iontové výměny, chromatografie, sorpce a extrakce. Teoretické základy destilace, rektifikace, transportních reakcí, elektrodialýzy, elektrolýzy, elektropřenosu. Rovnovážný rozdělovací koeficient - metody stanovení, retrográdní rozpustnost, korelační závislosti ko na různých parametrech Termodynamické metody stanovení ko - aktivita, aktivitní koeficient, teorie ideálních, zředěných, regulárních a reálných roztoků - Kaufman, Pelton Ternární systémy, rozdělovací koeficient v ternárním systému Poměry na fázovém rozhraní krystal - tavenina, kinetický a efektivní rozdělovací koeficient, rovnice Burtona - Prima – Slichtera Metody stanovení kef z experimentálních výsledků, metody materiálové bilance, metody Vigdorovičovy, ztuhlá zóna, štěrbinová metoda Jacksonova a Těmkinova teorie krystalizace, kinetika krystalizace Teplotní a koncentrační poměry při krystalizaci, teplotní a koncentrační přechlazení, důsledky, Tillerova rovnice Konvekce v tavenině, vliv konvekce na vznik defektů, vztlaková, Marangoniho, rotační, magnetická konvekce Krystalizační metody, rozdělení krystalizačních technik Směrová krystalizace, Bridgmanova metoda, CZ metoda tažení monokrystalů Zonální tavení, vícenásobná zonální rafinace, teorie Burrise - Stockmana - Dillona, konečné rozdělení při zonálním tavení, techniky zonálního tavení, metoda "floating zone" Přenos hmoty při směrové krystalizaci a zonálním tavení, příčina, důsledky Spojitá zonální rafinace, příprava kovů s homogenním rozdělením prvků, metoda plovoucího kelímku, zonální vyrovnávání Epitaxní techniky vytváření tenkých vrstev – metody LPE, VPE, LE, SPE, EEE, MBE Polovodičové materiály, rafinace a technologie výroby Příprava polovodičových sloučenin z nestechiometrické taveniny Vysokotavitelné kovy, rafinace a příprava monokrystalů Příprava speciálních materiálů pro mikroelektroniku, optoelektroniku, vakuovou techniku, jadernou techniky, energetiku, dopravu, kosmonautiku, vysoce pevné materiály, paměťové slitin, intermetalické sloučeniny Difuze, metody PVD, CVD Fyzikálně-metalurgické charakteristiky vysoce čistých látek a metody stanovení čistoty

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (145) 51
        Zkouška Zkouška 100  0
        Zápočet Zápočet 45  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2009/2010 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli K čeština Ostrava 6 povinně volitelný stu. plán
2009/2010 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli P čeština Ostrava 5 povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli K čeština Ostrava 6 povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli P čeština Ostrava 5 povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2007/2008 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli K čeština Ostrava 6 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli P čeština Ostrava 5 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2006/2007 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli K čeština Ostrava 6 povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli P čeština Ostrava 5 povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2005/2006 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli K čeština Ostrava 6 povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli P čeština Ostrava 5 povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2004/2005 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli K čeština Ostrava 6 povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli P čeština Ostrava 5 povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2003/2004 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli K čeština Ostrava 6 povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli P čeština Ostrava 5 povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2002/2003 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli K čeština Ostrava 6 povinně volitelný stu. plán
2002/2003 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli P čeština Ostrava 5 povinně volitelný stu. plán
2002/2003 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2001/2002 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli K čeština Ostrava 6 povinně volitelný stu. plán
2001/2002 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli P čeština Ostrava 5 povinně volitelný stu. plán
2001/2002 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán
2000/2001 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli K čeština Ostrava 6 povinně volitelný stu. plán
2000/2001 (M2109) Metalurgické inženýrství (2109T016) Metalurgie železa a oceli (03) Metalurgie železa a oceli P čeština Ostrava 5 povinně volitelný stu. plán
2000/2001 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku