Ústav fyziky materiálů AV ČR, v. v. i. > Výzkum > Skupina struktury fází a termodynamiky

Skupina struktury fází a termodynamiky

VedoucíRNDr. Aleš Kroupa, CSc.
E-mail [javascript protected email address]
Telefon+420 532 290 467, +420 532 290 474, +420 532 290 482
Místnost415, 409, 408
Nadřazená jednotkaOddělení termodynamiky a elektrických a magnetických vlastností

Výzkumné aktivity skupiny jsou zaměřeny na:


  • Experimentální studium mikrostruktury v souvislosti s fázovými transformacemi
  • Termodynamické modelování vícesložkových systémů a kinetiku fázových transformací
  • Studium difúzních procesů v pevných látkách a difúze vodíku ve vybraných funkčních materiálech


První téma zahrnuje aplikaci řádkovací i transmisní elektronové mikroskopie spojené s analytickými technikami (energiově a vlnově dispersní RTG analýza, difrakce zpětně odražených elektronů). Výzkum je zaměřen především na studium relace mezi mikrostrukturou (fázové a chemické složení, krystalová struktura a morfologie strukturních objektů) a mechanickými vlastnostmi širokého spektra moderních materiálů (nanostrukturované materiály, legované oceli, niklové superslitiny, hořčíkové slitiny a kompozity, bezolovnaté pájky). Druhé téma je založeno na aplikaci současných termodynamických modelů pro výpočty fázových diagramů vícesložkových systémů a pro simulaci difúzních procesů. Třetí téma je zaměřeno na studium objemové difúze a difúze podél drah o vysoké difuzivitě, chemické difúze pod koncentračním gradientem ve vícefázových materiálech a svarech a na studium transportních charakteristik vodíku v materiálech na bázi hořčíku, určených pro skladování energie.

Témata řešená v průběhu posledních pěti let:


  • Pokročilé experimentální a teoretické přístupy k fázovým diagramům nanoslitin se zahrnutím vlivu velikosti částic
  • Tepelná a fázová stabilita pokročilých termoelektrických materiálů
  • Lokální mikrostrukturní změny vyvolané statickou a dynamickou indentací nanostrukturovaných a nanolaminovaných povlaků
  • Vztah mezi mikrostrukturou a creepovým chováním precipitačně zpevněných slitin připravených metodou ECAP
  • Difúze vodíku v Mg, ve slitinách Mg-xNi, a ve slitinách Mg-xNi-yX modifikovaných třetím elementem X (X = Zn, Ga, In, Si, Ge a Sn)
  • Studium povrchu vybraných Ni slitin vystavených koroznímu působení roztavených halidových solí
  • Difúze uhlíku v uhlíkem přesycených feritických a austenitických ocelích
  • Kinetika desorpce vodíku v hořčíkových slitinách modifikovaných vybranými intersticiálními prvky

Patenty:


  • Porézní materiál pro ukládání vodíku a způsob jeho přípravy (č. pat. 302464)

Vědečtí pracovníci


JménoTelefonMístnostE-mail
RNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc. +420 532 290 473410 [javascript protected email address]
RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc. +420 532 290 422319 [javascript protected email address]
Ing. Tomáš Káňa, Ph.D. +420 532 290 423320 [javascript protected email address]
Ing. Lubomír Král, Ph.D. +420 532 290 427326 [javascript protected email address]
RNDr. Milan Svoboda, CSc. +420 532 290 474409 [javascript protected email address]
Ing. Adéla Zemanová, Ph.D. +420 532 290 402302 [javascript protected email address]
Mgr. Ondřej Zobač, Ph.D. +420 532 290 401302 [javascript protected email address]

Techničtí pracovníci


JménoTelefonMístnostE-mail
Václav Dania +420 532 290 425328 [javascript protected email address]
Jindřich Joukl +420 532 290 319140 [javascript protected email address]

Doktorandi


JménoTelefonMístnostE-mail
Ing. Ondřej Fikar +420 532 290 401302 [javascript protected email address]

Diplomanti


JménoTelefonMístnostE-mail
Bc. Lenka Karpíšková +420 532 290 401302
David Nejezchleba +420 532 290 427326


ČísloNázevŘešitel
8J19AT011 Half-Heuslerovy termoelektrické slitiny s vysokou entropií a s vysokou účinnostíRNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.

VŠECHNY PROJEKTY


ČísloNázevŘešitel
18-25660J Komplexní teoretické a experimentální studium fázových diagramů pokročilých thermoelektrických materiálů na bázi Ag-Pb-Sn-Te a Pb-Se-Sn-TeRNDr. Aleš Kroupa, CSc.
17-21683S Kinetika ukládání vodíku v nových komplexních hydridech typu (Mg-Ni-M-S)-HRNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
17-15405S Pokročilé experimentální a teoretické přístupy k fázovým diagramům nanoslitin se zahrnutím vlivu velikosti částicRNDr. Aleš Kroupa, CSc.
17-12844S Tepelná a fázová stabilita pokročilých termoelektrických materiálůRNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
15-17875S Lokální mikrostrukturní změny vyvolané statickou a dynamickou indentací nanostrukturovaných a nanolaminovaných povlakůRNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
7AMB15AT002 Spinodální rozpad v half-Heuslerových slitinách: nanostrukturní cesta k termoelektrikám s vysokou účinnostíRNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
GA14-15576S Komplexní studium fázových diagramů pokročilých kovových materiálů, kombinující ab initio a semiempirické modelování s experimentálními postupyRNDr. Aleš Kroupa, CSc.
LD11024 Teoretické a experimentální studium fázových diagramů nanomateriálůRNDr. Aleš Kroupa, CSc.
P108/11/0148 Difúze uhlíku v uhlíkem přesycených ferritických a austenitických ocelíchRNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
P108/11/2260 Vztah mezi mikrostrukturou a creepovým chováním precipitačně zpevněných slitin připravených metodou ECAPRNDr. Milan Svoboda, CSc.
P108/10/1908 Termodynamika intermetalických fází z pohledu teoretických a experimentálních přístupůRNDr. Aleš Kroupa, CSc.
106/09/0814 Kinetika desorpce vodíku v intermetaliku Mg2Ni-H modifikovaném vybranými intersticiálními elementyRNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
202/09/1013 Nukleace a růst kyslíkových precipitátů v křemíkuRNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
106/09/0700 Termodynamika a mikrostruktura nanopráškových pájek šetrných k životnímu prostředíRNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
106/08/1241 Difúze železa v pokrokových objemových kovových sklech na bázi FeIng. Ivo Stloukal, Ph.D.
OC08053 Fázové rovnováhy ve vícesložkových soustavách Zn-Sn-X důležitých pro bezolovnaté pájky za vyšších teplotRNDr. Aleš Kroupa, CSc.
106/07/0010 Difúze vodíku v Mg-Ni slitinách modifikovaných vybranými prvky potlačujícími stabilitu hydridůRNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
COST MP0602 HISOLD – Pokročilé materiály pro pájení za vyšších teplotRNDr. Aleš Kroupa, CSc.
106/07/1259 Kvazikrystalické fáze v systému Al-Pd-TMRNDr. Milan Svoboda, CSc.
106/07/1078 Teoretické a experimentální studium termodynamických vlastností intermetalických fází na bázi přechodných kovůRNDr. Aleš Kroupa, CSc.
KJB200410601 Slitiny stříbra, india a cínu jako možné materiály pro bezolovnaté pájky: interakce s niklem a paládiemIng. Adéla Zemanová, Ph.D.
2A-1TP1/067 Výzkum technologií pro přenos vysokopotencionálního tepla z jaderného zdrojeRNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
106/05/2115 Difúze složek v perspektivních slitinách a kompozitech na bázi MgIng. Ivo Stloukal, Ph.D.
202/05/0607 Příprava uhlíkových mikro- a nanostruktur plazmovými technologiemiRNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
NMP2-CT-2003- 505504 European Lead - Free Soldering NetworkRNDr. Aleš Kroupa, CSc.
106/04/0228 Vliv difúze Fe, Nb a Mo na strukturní stabilitu FINEMET a NANOPERM slitinRNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
106/03/1355 Transportní procesy během tepelného zpracování ve slitinách Mg - AlRNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
Z2041904-I003 Difúze galia v polykrystalickém hořčíkuIng. Ivo Stloukal, Ph.D.
Z2041904-I004 Difúze izotopů 67Ga a 114mIn po hranicích zrn v Ni3Al
COST OC 531.02 Lead Free Solder MaterialsRNDr. Aleš Kroupa, CSc.
106/01/0384 Difúzní vlastnosti intermetalik se strukturou L12:Ni3Ga jako modelový systémRNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
106/01/0379 Termodynamika a difúze hliníku a uhlíku v ocelích
106/01/0382 Zpětná difúze intersticiálních prvků ve svarových spojích ocelí
106/00/0173 Vzájemná difúze substitučních prvků v modifikovaných intermetalikách Ni3AlRNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
106/99/1179 Permeabilita vodíku intermetalickými slitinami na bázi Ni3AlRNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
OC P3.110 Simulace difúze po hranicích zrnRNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
106/98/1368 Difúzní zpracování vrstev připravených plazmovou nitridací
106/98/1367 Termodynamika a difúze fosforu a uhlíku v ocelích
106/96/0261 Difuze po hranicích zrn v intermetalických sloučeninách Ni3Al modifikovaných železem, chromem a zirkoniemRNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
IAA2041501 Difúze niklu po hranicích zrn intermetalických sloučenin Ni3Al a NiAl s příměsemi bóru a v tuhých roztocích Ni-Al(-B)RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
106/95/1532 Vliv Cr, Ni, a Si na redistribuci uhlíku ve feritických svarových spojích
106/94/0308 Simultánní difúze dusíku a uhlíku ve svarových spojích ocelí
106/93/0095 Difúze Mo, V a W po drahách o vysoké difuzivitě v BCC slitinách Fe-Cr, Fe-Cr-C a v 9%Cr oceli P 91RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
IA24104 Redistribuce uhlíku ve svarových spojích feritických ocelí

VŠECHNY PROJEKTY

Diferenciální skenovací kalorimetry DSC 204 Phoenix (pro nízké teploty) a DSC 404 Pegasus (pro vysoké teploty) firmy Netzsch

Kontakt: RNDr. Aleš Kroupa, CSc.
Přístroje jsou používány pro studium fázových přeměn v tuhých látkách v oblasti nízkých teplot (- 180  °C až 700 °C) – DSC 204 a vysokých teplot do 1600 °C – DSC404

Setaram PCT PRO – E&E

Kontakt: RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
Plně automatizovaný přístroj pro měření desorpce a absorpce plynů Sievertsovou metodou.

Diamantová pila LECO VC-50

Kontakt: RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
Pila s diamantovým řezným kotoučem pro přesné řezy s malou deformací. Je vhodná pro řezání extrémně tvrdých materiálů - keramiky i kovů.

IR PEC MILA-5000 ULVAC-RIKO, Inc.

Kontakt: Ing. Lubomír Král, Ph.D.
Pec s velmi rychlým ohřevem a ochlazením experimentálních vzorků ve vakuu, ochranné atmosféře nebo na vzduchu.

Laboratorní pec LAC LT

Kontakt: Ing. Lubomír Král, Ph.D.
Trubková horizontální laboratorní pec s vnitřním průměrem trubky 40mm. Pec je možné používat až do teploty 1300°C.

Laboratorní pece Classic

Kontakt: Ing. Lubomír Král, Ph.D.
Čtyři horizontální trubkové laboratorní pece s vnitřním průměrem trubky 40mm. Pece je možné používat až do teploty 1550°C. Teplota vzorku je snímána termočlánkem umístěným přímo u vzorku. Stabilita teploty u vzorku je ± 1°C.

Mikrotom Leica RM2255

Kontakt: Ing. Lubomír Král, Ph.D.
Rotační automatický mikrotom pro precizní řezání radioaktivních vzorků s přesným nastavením vzorků s nulovým referenčním bodem.

Pec Balzers VSG 02

Kontakt: RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
Indukční tavící pec s maximální hmotností taveniny do cca 0,3 kg. Možnost tavení ve vakuu nebo v ochranné atmosféře.

Pec MAM-1

Kontakt: Ing. Lubomír Král, Ph.D.
Pec MAM-1 je oblouková tavící pec určena pro tavení vsázek o hmotnosti 5-20g v ochranné atmosféře Ar. Tavení probíhá na měděné desce chlazené vodou, roztavenou vsázku je také možné nasát do kokily. Maximální teplota tavení je 3500°C.


2021

Životský O., Markov D., Hrabovská K., Buršík J., Jirásková Y.: Analysis of Magneto-Optical Hysteresis Loops of Amorphous and Surface-Crystalline Fe-Based Ribbons. Materials 14 (2021) 1-12

Životský O., Luňáček J., Jirásková Y., Buršík J., Ederer J., Janoš P., Cabanova K.: Influence of annealing temperature on degradation efficiency and iron oxide transformations in CeO2/Fe-oxide sorbents. AIP Adv. 11 (2021) 015308

Friák M., Mazalová M., Turek I., Zemanová A., Kastil J., Kamarad J., Míšek M., Arnold Z., Schneeweiss O., Všianská M., Zelený M., Kroupa A., Pavlů J., Šob M.: An Ab Initio Study of Pressure-Induced Changes of Magnetism in Austenitic Stoichiometric Ni2MnSn. Materials 14 (2021) 523

Yan X., Brož P., Vřešťál J., Vlach J., Buršík J., Mazalová M., Pavlů J., Smetana B., Rogl G., Eiberger M., Grytsiv A., Michor H., Müller H., Giester G., Rogl P.: On the constitution and thermodynamic modeling of the phase diagrams Nb-Mn and Ta-Mn. J. Alloys Comp. 865 (2021) 158715

Zelenka F., Strádal J., Brož P., Vřešťál J., Buršík J., Zemanová A., Rogl G., Rogl P.: Study of thermal stability of n-type skutterudites Sr0.07Ba0.07Yb0.07Co4Sb12 by differential thermal analysis and Knudsen effusion method. CALPHAD 73 (2021) 102258



2020

Rogl G., Soprunyuk V., Schranz W., Zehetbauer M., Buršík J., Müller H., Bauer E., Rogl P.: Resistivity and Thermal Expansion (4.2-820 K) of Skutterudites after Severe Plastic Deformation via HPT. Z. Anorg. Allg. Chem. 646 (2020) 1267-1272

Brož P., Zelenka F., Vřešťál J., Zemanová A., Kroupa A., Buršík J., Svoboda M., Šimoníková L., Pokorný T.: Experimental study and thermodynamic re-assessment of the Co-Sb system. CALPHAD 68 (2020) 101694

Rogl G., Ghosh S., Wang L., Buršík J., Grytsiv A., Kerber M., Bauer E., Mallik R., Chen X., Zehetbauer M., Rogl P.: Half-Heusler alloys: Enhancement of ZT after severe plastic deformation (ultra-low thermal conductivity). Acta Mater. 183 (2020) 285-300

Zobač O., Kroupa A.: The Thermodynamic Assessment of the Binary System Bi-Rh. J. Phase Equil. Diffus. 41 (2020) 900-906

Zobač O., Kroupa A., Richter K.: Experimental study of the Al-Cu-Zn ternary phase diagram. Mater. Sci. 55 (2020) 10796-10810

Chen S., Huang ., Hsu Y., Kroupa A.: Phase Diagram of the Pb-Se-Sn System. J. Electronic Mater. 49 (2020) 4714-4729

Dinsdale A., Zobač O., Kroupa A., Khvan A.: Use of third generation data for the elements to model the thermodynamics of binary alloy systems: Part 1 - The critical assessment of data for the Al-Zn system. CALPHAD 68 (2020) 101723

Zobač O., Kroupa A., Richter K.: Experimental isothermal sections of the ternary phase diagram Al-Cu-Si at 600 °C and 800 °C. J. Mater. Sci. 55 (2020) 15322-15333

Du J., Zemanová A., Hutabalian Y., Kroupa A., Chen S.: Phase diagram of Ag-Pb-Sn system. CALPHAD 71 (2020) 101997

Sklenička V., Kuchařová K., Svoboda M., Král P., Kvapilová M., Dvořák J.: The Creep Resistance of Short-Fibre Reinforced Metal Matrix Composites. Structural. Integr. 16 (2020) 93-99

Vykoukal V., Zelenka F., Buršík J., Káňa T., Kroupa A., Pinkas J.: Thermal properties of Ag@Ni core-shell nanoparticles. CALPHAD 69 (2020) 101741

Čermák J., Král L., Roupcová P.: Significantly decreased stability of MgH2 in the Mg-In-C alloy system: Long-period-stacking-ordering as a new way how to improve performance of hydrogen storage alloys?. Renewable Energy 150 (2020) 204-212

Čermák J., Král L., Roupcová P.: Significant decrease of hydride decomposition enthalpy in ordered Mg-In alloys induced by growing hydrogen concentration. Kovové materiály 58 (2020) 161-167

Jirásková Y., Buršík J., Ederer J., Janoš P., Jurica J., Luňáček J., Životský O.: Effect of magnetite transformations on degradation efficiency of cerium dioxide-magnetite composite. Journal of Materials Research and Technology 9 (2020) 4431-4439

Sopoušek J., Pinkas J., Buršík J., Svoboda M., Krásenský P.: Continuous Flow Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles Using Water-in-Oil Microemulsion. Colloid Journal 82 (2020) 727-734



2019

Brož P., Zelenka F., Sopoušek J., Hejduková M., Sojková T., Zobač O.: Thermal analysis and Knudsen effusion mass spectrometry combined in a specially-adapted commercial skimmer coupled instrument (Netzsch). CALPHAD 65 (2019) 86-92

Čermák J., Král L., Roupcová P.: Improved hydrogen sorption kinetics in Mg modified by chosen catalysts. Int. J. Hydrogen Energy 44 (2019) 8315-8324

Jirásková Y., Buršík J., Janoš P., Luňáček J., Chrobak A., Životský O.: Effect of Iron Impurities on Magnetic Properties of Nanosized CeO2 and Ce-Based Compounds. Metals 9 (2019) 222

Weiser A., Buršíková V., Jarý M., Dymáček P., Dugáček J., Frenzel J., Čermák J., Dlouhý A.: Strength of hydrogen-free and hydrogen-doped Ni50Ti50 shape memory platelets . Scr. Mater. 162 (2019) 151-155

Mrázek J., Vytykáčová S., Buršík J., Puchý V., Girman V., Peterka P., Kašík I.: Sol-gel route to nanocrystalline Eu2Ti2O7 films with tailored structural and optical properties. J. Amer. Ceram. Soc. 102 (2019) 6713-6723

Káňa T., Zouhar M., Černý M., Šob M.: Ab initio study of the theoretical strength and magnetism of the Fe-Pd, Fe-Pt and Fe-Cu nanocomposites. J. Magn. Magn. Mater. 469 (2019) 100-107

Brož P., Hejduková M., Vykoukal V., Zelenka F., Sopoušek J., Buršík J., Zobač O.: Study of surface effects and catalytic properties of selected Ni-based bimetallic nanoparticles by Knudsen effusion mass spectrometry. CALPHAD 64 (2019) 334-341

Král L., Čermák J.: Improvement of hydrogen storage properties of Mg by catalytic effect of Al-containing phases in Mg-Al-Ti-Zr-C powders. Int. J. Hydrogen Energy 44 (2019) 13561-13568

Buršík J., Buršíková V., Rogl G., Rogl P.: Local mechanical properties of advanced skutterudites processed by various routes. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 613 (2019) 012036

Brož P., Zelenka F., Kohoutek Z., Vřešťál J., Vykoukal V., Buršík J., Zemanová A., Rogl G., Rogl P.: Study of thermal stability of CoSb3 skutterudite by Knudsen effusion mass spectrometry. CALPHAD 65 (2019) 1-7

Vykoukal V., Halasta V., Babiak M., Buršík J., Pinkas J.: Morphology Control in AgCu Nanoalloy Synthesis by Molecular Cu(I) Precursors. Inorganic Chemistry 58 (2019) 15246-15254

Kroupa A., Watson A.: In Celebration of Prof. Jan Vřešťál's 80th Birthday. J. Phase Equil. Diffus. 40 (2019) 1-2

Zelenka F., Brož P., Vřešťál J., Buršík J., Rogl G., Grytsiv A., Rogl P.: Study of thermal stability of p-type skutterudites DD0.7Fe3CoSb12 by Knudsen effusion mass spectrometry. RSC Advances 9 (2019) 21451-21459

Kroupa A., Pavlů J., Šob M.: Professor Jan Vřešťál and His Contributions Towards the Implementing of Ab Initio Data into the CALPHAD Method and Extension of the Phase Diagram Calculations Down to 0 K. J. Phase Equil. Diffus. 40 (2019) 3-9

Životský O., Buršík J., Janičkovič D., Titov A., Jirásková Y.: Low-temperature magnetic transitions in Fe2MnSi Heusler alloys prepared in bulk and ribbon form. J. Magn. Magn. Mater. 475 (2019) 5-9

Jedličková V., Zemanová A., Kroupa A.: The Thermodynamic Assessment of the Co-Sn System. J. Phase Equil. Diffus. 40 (2019) 21-33

Zábranský L., Souček P., Vašina P., Dugáček J., Sťahel P., Buršík J., Svoboda M., Mikšová R., Peřina V., Balázsi K., Cigány Z., Buršíková V.: Microstructural changes of amorphous Mo-B-C coatings upon thermal annealing. Surf. Coat. Technol. 379 (2019) 125052

Vykoukal V., Buršík J., Roupcová P., Cullen D., Pinkas J.: Solvothermal hot injection synthesis of core-shell AgNi nanoparticles. J. Alloys Comp. 770 (2019) 377-385

Zobač O., Kroupa A., Zemanová A., Richter K.: Experimental Description of the Al-Cu Binary Phase Diagram. Metall. Mater. Trans. A 50 (2019) 3805-3815

Jirásková Y., Buršík J., Janičkovič D., Životský O.: Influence of Preparation Technology on Microstructural and Magnetic Properties of Fe2MnSi and Fe2MnAl Heusler Alloys. Materials 12 (2019) 1-14

Pinkas J., Sopoušek J., Brož P., Vykoukal V., Buršík J., Vřešťál J.: Synthesis, structure, stability and phase diagrams of selected bimetallic silver- and nickel-based nanoparticles. CALPHAD 64 (2019) 139-148

Sklenička V., Kuchařová K., Svoboda M., Kvapilová M., Král P., Dvořák J.: Creep behaviour of IN 740 alloy after HAZ thermal cycle simulations. Int. J. Pres. Ves. Pip. 178 (2019) 104000

Kroupa A., Vykoukal V., Káňa T., Zemanová A., Pinkas J., Šob M.: The theoretical and experimental study of the Sb-Sn nano-alloys. CALPHAD 64 (2019) 90-96


všechny publikace