637-0903/05 – Metalurgie čistých kovů a speciálních slitin (MČKSA)

Garantující katedraKatedra neželezných kovů, rafinace a recyklaceKredity10
Garant předmětudoc. Ing. Ivo Szurman, Ph.D.Garant verze předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Úroveň studiapostgraduálníPovinnostpovinně volitelný typu B
RočníkSemestrzimní + letní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studiadoktorské
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 Zkouška 20+0
kombinovaná Zkouška 20+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. Studijní opora, VŠB-TU Ostrava, 2008, 157 s. KUCHAŘ, L., DRÁPALA, J. Metalurgie čistých kovů. Metody rafinace čistých látek. Nadácia R. Kammela, Košice, 2000, 185 s. ISBN 8070994711. VŘEŠŤÁL, J., KUCHAŘ, L. Termodynamika rozdělování příměsí mezi kapalnou a tuhou fází slitin. Hutnické listy, vol. 45, 1990, No. 4, s. 286292. RŮŽIČKA, M. Technológia prípravy monokryštálov, STU Bratislava, 2005. 95 s. ISBN 80-227-2183-2.

Doporučená literatura:

LORENC, M., ŠIK, J., VÁLEK, L. Technologie růstu monokrystalů křemíku Czochralskiho metodou. Online on: silicon.euweb.cz/LORENC_CZSi.pdf FIALA, J., MENTL, V., ŠUTTA, P. Struktura a vlastnosti materiálů. Praha: Academia, 2003. ISBN 80-200-1223-0.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Ústní zkouška s písemnou přípravou, součástí hodnocení je vypracování a odevzdání projektu na téma z oblasti dizertační práce.

E-learning

DRÁPALA, J. Metalurgie čistých kovů. Studijní opora, VŠB-TU Ostrava, 2008, 157 s. http://katedry.fmmi.vsb.cz/Opory_FMMI/637/637-Drapala-Metalurgie-cistych-kovu.pdf LOSERTOVÁ, M. Technologie speciálních slitin. Studijní opora, VŠB-TU Ostrava, 2013, 156 s. http://katedry.fmmi.vsb.cz/Modin_Animace/Opory/03_Materialové_inzenyrstvi/07_Technologie_specialnich_slitin/Losertova_Technologie_specialnich_slitin.pdf

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. Charakteristiky vysoce čistých látek a metody stanovení čistoty. 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, extrakce, destilace, rektifikace, transportních reakcí, elektrodialýzy, elektrolýzy, elektropřenosu. Rovnovážný rozdělovací koeficient - metody stanovení, retrográdní rozpustnost, korelační závislosti ko na různých parametrech. Poměry na fázovém rozhraní krystal - tavenina, kinetický a efektivní rozdělovací koeficient, rovnice Burtona - Prima – Slichtera. Ternární systémy, rozdělovací koeficienty v ternárním systému. Metody stanovení kef z experimentálních výsledků: materiálové bilance, Vigdorovičovy, ztuhlá zóna, štěrbinová. 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, příčiny, 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. Metody PVD, CVD. 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 techniku, energetiku, dopravu, kosmonautiku, vysoce pevné materiály, paměťové slitiny, intermetalické sloučeniny.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2019/2020 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
2020/2021 (P0715D270007) Metalurgická technologie P angličtina Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (P0715D270007) Metalurgická technologie K angličtina Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2019/2020 (P0715D270007) Metalurgická technologie K angličtina Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2019/2020 (P0715D270007) Metalurgická technologie P angličtina Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku