637-0804/01 – Metalurgie čistých kovů (MČK)

Garantující katedraKatedra neželezných kovů, rafinace a recyklaceKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2003/2004Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DRA30 prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
BUJ37 doc. Ing. Kateřina Skotnicová, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+3
kombinovaná Zápočet a zkouška 18+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.

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, 1988. 3. DRÁPALA, J., KUCHAŘ, L.: Metalurgie čistých kovů. Návody do cvičení. Skripta VŠB, 1990. 4. VENKRBEC, J. Výrobní procesy III. Skripta ČVUT Praha, 1983, 216 s. 5. HEIN, K., BUHRIG, E., BARTHEL, J. a KUCHAŘ, L.: Kristallisation aus Schmelzen, VGI Leipzig 1983, 344 s. Kristallizacija iz rasplavov, Metallurgija Moskva, 1987. 6. VIGDOROVIČ, V.N., VOLPJAN, A.J. a 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, 368 s.

Doporučená literatura:

DRÁPALA, J. and KUCHAŘ, L. Metallurgy of Pure Metals. Cambridge International Science Publishing Ltd., 2008. ASM Handbook, Vol. 2, Properties and Selection: Alloys and Special-Purpose Materials. ASM International, 1990. CHAUDRON G.: Monographies sur les métaux de haute pureté. Masson, Paris, T.1 - 1972, T.2 - 1977, T.3 - 1977, in French.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

3 testy znalostí

E-learning

Ano – ½ předmětu

Další požadavky na studenta

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

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 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, platnost do: 2008/2009 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 45 (45) 0
                Projekt Projekt 15  0
                Písemka Písemka 30  0
        Zkouška Zkouška 55 (55) 0
                Písemná zkouška Písemná zkouška 25  0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 30  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2014/2015 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2009/2010 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2009/2010 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2009/2010 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2006/2007 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2005/2006 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2005/2006 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2004/2005 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2004/2005 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
FMMI 2013/2014 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI 2012/2013 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI_ECTS 2011/2012 prezenční čeština povinný 600 - Děkanát FMT stu. blok