637-0902/02 – Metalurgie čistých kovů (MČK)
| Garantující katedra | Katedra neželezných kovů, rafinace a recyklace | Kredity | 10 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc. |
| Úroveň studia | postgraduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | | Semestr | zimní + letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2010/2011 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | doktorské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Student doktorského studia bude schopen:
- 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
Individuální konzultace
Projekt
Anotace
Předmět zahrnuje teoretické základy přípravy vysoce čistých látek, vlastnosti a význam čistých látek. Způsoby dělení a rafinace látek, zásady při výrobě vysoce čistých látek. Vysoký stupeň chemické čistoty je možné dosáhnout metodami založenými na hydrometalurgických, chemických, fyzikálně-chemických a pyrometalurgických procesech.
Povinná literatura:
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
Konzultace
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)
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.