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 experimentálních studií a modelování struktury

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]

Doktorandi


JménoTelefonMístnostE-mail
Ing. Ondřej Fikar +420 532 290 401302 [javascript protected email address]
Mgr. Dávid Mikšík +420 532 290 421318

Diplomanti


JménoTelefonMístnostE-mail
Bc. Kateřina Buchlovská +420 532 290 478405
Bc. Lenka Karpíšková +420 532 290 401302
David Nejezchleba +420 532 290 427326
David Novák +420 532 290 478405


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


2022


Zobač O., Richter K., Kroupa A.: Experimental Phase Diagram of the Ag-Se-Sn System at 250, 400 and 550 °C. J. Phase Equil. Diffus. 43 (2022) 32-42

Král P., Dvořák J., Sklenička V., Horita Z., Takizawa Y., Tang Y., Král L., Kvapilová M., Roupcová P., Horváth J.: Creep Resistance of S304H Austenitic Steel Processed by High-Pressure Sliding. Materials 15 (2022) 331

Verma R., Král L., Ostapovec A.: Faceting of {11-26} twin interfaces in rolled pure magnesium. Philos. Mag. 102 (2022) 861-874

Jirásková Y., Pizúrová N., Buršík J., Friák M., Čížek J., Vlasák T., Čegan T., Nikodym M., Luňáček J.: Magneto-structural correlations in Fe-25 at%Al influenced by substitution of Fe by Co and by thermal treatment. J. Alloys Comp. 904 (2022) 163996

Romaka V., Rogl G., Buršíková V., Buršík J., Michor H., Grytsiv A., Bauer E., Giester G., Rogl P.: Physical properties of {Ti,Zr,Hf}2Ni2Sn compounds. Dalton Trans. 51 (2022) 361-374



2021

Kroupa A., Record M., Chen H., Zobač O.: Bi-Sb-Sn (Bismuth-Antimony-Tin). Ternary Alloys - A Comprehensive Compendium of Evaluated Constitutional Data and Phase Diagram 20 (2021) 240-253

Fikar O., Vřešťál J., Kroupa A., Chen S.: The study of the Pb-Se-Te phase diagram: Part 2 - The thermodynamic assessment of the Se-Te and Pb-Se-Te systems. CALPHAD 74 (2021) 102309

Zobač O., Kroupa A.: Ag-Bi-Sn (Gold-Bismuth-Tin). Ternary Alloys - A Comprehensive Compendium of Evaluated Constitutional Data and Phase Diagram 20 (2021) 165-176

Gröbner J., Kroupa A., Zobač O.: Bi-Sn-Zn (Bismuth-Tin-Zinc). Ternary Alloys - A Comprehensive Compendium of Evaluated Constitutional Data and Phase Diagram 20 (2021) 254-271

Zelenka F., Brož P., Vřešťál J., Buršík J., Zemanová A., Rogl G., Rogl P.: Study of thermal stability of half-Heusler alloys TiFe1.33Sb and TixNb1-xFeSb (x = 0, 0.15) by differential thermal analysis and Knudsen effusion method. CALPHAD 74 (2021) 102292

Čermák J., Král L., Roupcová P.: Hydrogen desorption from alloys Mg-Cu(-KCl): Cu catalysis in detail. Int. J. Hydrogen Energy 46 (2021) 14494-14507

Bertolla L., Šulák I., Buršík J., Dlouhý I., Smilek J., Mácová P., Holas J.: Exfoliation of hexagonal boron nitride nanosheets in low-modulus concentrated alkali silicate pastes. Mater. Lett. 292 (2021) 129551

Král P., Dvořák J., Král L., Sklenička V., Horita Z., Takizawa Y., Tang Y., Kunčická L., Kvapilová M., Svobodová M.: Paper 035: Creep behaviour and microstructure changes of heat resistant steel P92 processed by severe plastic deformation. ECCC 2021, 5th Int. Creep and Fract. Conf. 2021 (2021) 123-132

Sopoušek J., Drenčaková D., Brož P., Buršík J., Zemanová A., Roupcová P.: On thermal stability of nanocrystalline Ag-Cu-S powders. J Nanopart Res 23 (2021) 138

Kirkovska I., Homolová V., Zobač O., Zemanová A.: Experimental Study and Thermodynamic Modeling of B-Fe-W System. J. Phase Equil. Diffus. 42 (2021) 499-514

Vřešťál J., Kroupa A., Zobač O.: Ni-Sb-Sn (Nickel-Antimony-Tin). Ternary Alloys - A Comprehensive Compendium of Evaluated Constitutional Data and Phase Diagram 20 (2021) 534-554

Pal-Val P., Vatazhuk O., Ostapovec A., Král L., Pinc J.: Thermoactivated Dislocation Motion in Rolled and Extruded Magnesium: Data of the Low-Temperature Acoustic Experiment . Metals 11 (2021) 1647

Kroupa A., Zobač O., Richter K.: The thermodynamic reassessment of the binary Al-Cu system. J. Mater. Sci. 56 (2021) 3430-3443

Rogl G., Renk O., Ghosh S., Mallik R., Grytsiv A., Buršík J., Schafler E., Tuomisto F., Bauer E., Rogl P.: Properties of HPT-Processed Large Bulks of p-Type Skutterudite DD0.7Fe3CoSb12 with ZT > 1.3. ACS Applied Energy Materials 4 (2021) 4831-4844

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

Káňa T., Čermák J., Král L.: Substitution of nickel in Mg2Ni and its hydride with elements from groups XIII and XIV: An ab initio study. Int. J. Hydrogen Energy 46 (2021) 15691-15701

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

Homolová V., Kroupa A.: Thermodynamic modeling of the Al-Co-Pd ternary system, aluminum rich corner. Metals 11 (2021) 1803

Gröbner J., Kroupa A., Zobač O.: Cr-Ni-Si (Chromium-Nickel-Silicon). Ternary Alloys - A Comprehensive Compendium of Evaluated Constitutional Data and Phase Diagram 20 (2021) 294-313

Chen S., Huang ., Hsu Y., Liu J., Zemanová A., Kroupa A.: Phase diagram of Pb-Se-Te system I: Experimental study. CALPHAD 74 (2021) 102310

Zobač O., Buchlovská K., Pavlů J., Kroupa A.: Thermodynamic Description of Binary System Nickel-Selenium. J. Phase Equil. Diffus. 42 (2021) 468-478

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

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

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) 141



2020

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


všechny publikace