637-0903/05 – Metalurgie čistých kovů a speciálních slitin (MČKSA)
| Garantující katedra | Katedra neželezných kovů, rafinace a recyklace | Kredity | 10 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Ivo Szurman, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc. |
| Úroveň studia | postgraduální | Povinnost | povinně volitelný typu B |
| Ročník | | Semestr | zimní + letní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | 2022/2023 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | doktorské |
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:
Doporučená literatura:
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.