637-0903/02 – Metalurgie čistých kovů a speciálních slitin (MČKSA)

Garantující katedraKatedra neželezných kovů, rafinace a recyklaceKredity10
Garant předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Úroveň studiapostgraduálníPovinnostpovinně volitelný
RočníkSemestrzimní + letní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studiadoktorské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DRA30 prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zkouška 2+0
kombinovaná Zkouška 28+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Student doktorského studiua po absolvování předmětu získá schopnosti: - pochopit nutnost a význam čistých látek pro rozvoj nových oborů jako je mikroelektronika, optoelektronika, aj. - 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
Projekt

Anotace

Předmět zahrnuje teoretické základy technologií pro přípravu vysoce čistých látek, jako např. iontová výměna, destilace, elektrolýza, vakuová extrakce, směrová krystalizace, zonální tavení. Přednášky zahrnují také metody přípravy masivních polovodičových materiálů, kovových monokrystalů a tenkých vrstev metodami CVD, PVD. Materiály připravené těmito metodami patří mezi špičkové s aplikacemi v elektrotechnice, elektronice, lékařství, letectví, kosmonautice, jaderném a automobilovém průmyslu.

Povinná literatura:

DRÁPALA, J. Metalurgie čistých kovů. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2008. LOSERTOVÁ, M. Technologie speciálních slitin. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2013. KUCHAŘ, L. a J. DRÁPALA. Metalurgie čistých kovů: metody rafinace čistých látek. Košice: Nadácia R. Kammela, 2000. ISBN 80-7099-471-1. KUCHAŘ, L. Metalurgie čistých kovů. Část I. Krystalizační procesy. Skripta VŠB-TU Ostrava, 1988, 338 s. ABEL, L. A., ed. ASM handbook: nonferrous alloys and special-purpose materials. Volume 2, Properties and selection. 10th edition, Materials Park: ASM International, 2000. ISBN 0-87170-378-5

Doporučená literatura:

RŮŽIČKA, M. Technológia prípravy monokryštálov. V Bratislave: Slovenská technická univerzita, 2005. ISBN 80-227-2183-2. LORENC, M., J. ŠIK a L. VÁLEK. Technologie růstu monokrystalů křemíku Czochralskiho metodou. Online on: silicon.euweb.cz/LORENC_CZSi.pdf HARPER, Ch.A.Electronic Materials and Processes Handbook. 800 s. ISBN-13: 978-0071402149 BUCH, A. Pure metals properties: A scientific-technical handbook. Materials Park : ASM International, 1999, 306 s. ISBN 0-87170-637-7 BARTHEL, J., BUHRIG, E., HEIN, K. and KUCHAŘ, L. Kristallisation aus Schmelzen. Leipzig, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1983, 356 p., in German. FIALA, J., V. MENTL a P. ŠUTTA. Struktura a vlastnosti materiálů. Praha: Academia, 2003. ISBN 80-200-1223-0.

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

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

Kombinovaná forma (platnost od: 2013/2014 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zkouška Zkouška  
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (P2106) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (P2106) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (P2106) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (P2106) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (P2106) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (P2114) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (P2106) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (P2106) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (P2106) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (P2106) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (P2106) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (P2106) Metalurgie (2807V003) Chemická metalurgie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (P2106) Metalurgie (2109V036) Metalurgická technologie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku