637-3008/01 – Metalurgie čistých kovů (MČK)
| Garantující katedra | Katedra neželezných kovů, rafinace a recyklace | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2014/2015 | Rok zrušení | 2019/2020 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
- student bude umět definovat termodynamické a kinetické faktory nutné pro posouzení rafinačního efektu v oblasti metalurgie čistých kovů,
- student bude umět popsat a charakterizovat základní druhy metod rafinace látek pyro-, hydro- či elektrometalurgickými postupy
- student bude umět klasifikovat a objasnit stěžejní krystalizační metody pro přípravu krystalů s definovanými charakteristikami.
- student bude umět posoudit výběr vhodných fyzikálních, fyzikálně-chemických a metalurgických metod pro konkrétní případy syntézy či rafinace kovů, slitin a sloučenin,
- student bude umět vyhodnotit a aplikovat poznatky z teorie např. při návrhu optimální technologie čištění kovů nebo jejich mikrolegování.
Vyučovací metody
Přednášky
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 "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 nebo 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:
KUCHAŘ, L., DRÁPALA, J. Metalurgie čistých kovů. Vyd. Nadácia R. Kammela, VŠ-TU Košice, 2000.
KUCHAŘ, L. Metalurgie čistých kovů. Krystalizační metody. Skripta VŠB, 1988.
DRÁPALA, J., KUCHAŘ, L. Metalurgie čistých kovů. Návody do cvičení. Skripta VŠB, 1990.
Doporučená literatura:
VENKRBEC, J. Výrobní procesy III. Skripta ČVUT Praha, 1983, 216 s.
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Dva kontrolní testy v průběhu semestru.
E-learning
Není k dispozici.
Další požadavky na studenta
Čtyři výpočetní programy, návrh technologie rafinace
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. 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.
2. Teoretické základy iontové výměny, chromatografie, sorpce a extrakce.
3. Teoretické základy destilace, rektifikace, transportních reakcí. Teoretické základy elektrolýzy, elektrodialýzy, elektropřenosu.
4. Rovnovážný rozdělovací koeficient ko - metody stanovení, retrográdní rozpustnost, korelační závislosti ko na různých parametrech.
5. Termodynamické metody stanovení ko - teorie ideálních, zředěných, regulárních a reálných roztoků (metody Romaněnko, Kaufman, Pelton).
6. Ternární systémy, rozdělovací koeficient v ternárním systému.
7. Poměry na fázovém rozhraní krystal - tavenina, kinetický a efektivní rozdělovací koeficient, rovnice Burtona - Prima – Slichtera.
8. Metody stanovení kef z experimentálních výsledků, metody materiálové bilance, metody Vigdorovičovy, ztuhlá zóna, štěrbinová metoda
9. Jacksonova a Těmkinova teorie krystalizace, kinetika krystalizace. Teplotní a koncentrační poměry při krystalizaci, teplotní a koncentrační přechlazení, důsledky, Tillerova rovnice.
10. Konvekce v tavenině, vliv konvekce na vznik defektů, vztlaková, Marangoniho, rotační, magnetická konvekce.
11. Krystalizační metody, rozdělení krystalizačních technik. Směrová krystalizace - Bridgmanova metoda, CZ metoda tažení monokrystalů.
12. 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.
13. Epitaxní techniky vytváření tenkých vrstev – metody LPE, VPE, LE, SPE, EEE, MBE. Polovodičové materiály, rafinace a technologie výroby. Příprava polovodičových sloučenin z nestechiometrické taveniny.
14. 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