637-3008/02 – Metalurgie čistých kovů (MČK)

Garantující katedraKatedra neželezných kovů, rafinace a recyklaceKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduální
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2014/2015Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DRA30 prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+3
kombinovaná Zápočet a zkouška 16+0

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.

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

Prezenční forma (platnost od: 2014/2015 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40  25
        Zkouška Zkouška 60  26
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii
Kombinovaná forma (platnost od: 2014/2015 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40  25
        Zkouška Zkouška 60  26
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P angličtina Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
FMT+9360 2022/2023 prezenční angličtina volitelný odborný 600 - Děkanát FMT stu. blok
FMT+9360 2021/2022 prezenční angličtina volitelný odborný 600 - Děkanát FMT stu. blok
FMT+9360 2021/2022 prezenční angličtina volitelný odborný 600 - Děkanát FMT stu. blok
FMT+9360 2020/2021 prezenční angličtina volitelný odborný 600 - Děkanát FMT stu. blok
FMT 2019/2020 prezenční angličtina povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMT-nově akreditované-příprava 2019/2020 prezenční angličtina volitelný odborný 600 - Děkanát FMT stu. blok
FMMI 2018/2019 prezenční angličtina povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok