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. +420 532 290 473 410 bursik@ipm.cz
RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc. +420 532 290 422 319 cermak@ipm.cz
Ing. Tomáš Káňa, Ph.D. +420 532 290 423 320 kana@ipm.cz
Ing. Lubomír Král, Ph.D. +420 532 290 427 326 lkral@ipm.cz
RNDr. Milan Svoboda, CSc. +420 532 290 474 409 svobm@ipm.cz
Ing. Adéla Zemanová, Ph.D. +420 532 290 402 302 zemanova@ipm.cz
Mgr. Ondřej Zobač, Ph.D. +420 532 290 401 302 zobac@ipm.cz

Techničtí pracovníci


JménoTelefonMístnostE-mail
Václav Dania +420 532 290 424 322 dania@ipm.cz
Jindřich Joukl +420 532 290 319 140 joukl@ipm.cz

Doktorandi


JménoTelefonMístnostE-mail
Ing. Ondřej Fikar +420 532 290 401 302 fikar.ondrej@ipm.cz

Diplomanti


JménoTelefonMístnostE-mail
Bc. Lenka Karpíšková +420 532 290 401 302
David Nejezchleba +420 532 290 427 326


ČísloNázevŘešitel
8J19AT011 Half-Heuslerovy termoelektrické slitiny s vysokou entropií a s vysokou účinností RNDr. 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-Te RNDr. Aleš Kroupa, CSc.
17-21683S Kinetika ukládání vodíku v nových komplexních hydridech typu (Mg-Ni-M-S)-H RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
17-15405S Pokročilé experimentální a teoretické přístupy k fázovým diagramům nanoslitin se zahrnutím vlivu velikosti částic RNDr. Aleš Kroupa, CSc.
17-12844S Tepelná a fázová stabilita pokročilých termoelektrických materiálů RNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
15-17875S Lokální mikrostrukturní změny vyvolané statickou a dynamickou indentací nanostrukturovaných a nanolaminovaných povlaků RNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
7AMB15AT002 Spinodální rozpad v half-Heuslerových slitinách: nanostrukturní cesta k termoelektrikám s vysokou účinností RNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
GA14-15576S Komplexní studium fázových diagramů pokročilých kovových materiálů, kombinující ab initio a semiempirické modelování s experimentálními postupy RNDr. Aleš Kroupa, CSc.
LD11024 Teoretické a experimentální studium fázových diagramů nanomateriálů RNDr. Aleš Kroupa, CSc.
P108/11/0148 Difúze uhlíku v uhlíkem přesycených ferritických a austenitických ocelích RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
P108/11/2260 Vztah mezi mikrostrukturou a creepovým chováním precipitačně zpevněných slitin připravených metodou ECAP RNDr. Milan Svoboda, CSc.
P108/10/1908 Termodynamika intermetalických fází z pohledu teoretických a experimentálních přístupů RNDr. Aleš Kroupa, CSc.
106/09/0814 Kinetika desorpce vodíku v intermetaliku Mg2Ni-H modifikovaném vybranými intersticiálními elementy RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
202/09/1013 Nukleace a růst kyslíkových precipitátů v křemíku RNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
106/09/0700 Termodynamika a mikrostruktura nanopráškových pájek šetrných k životnímu prostředí RNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
106/08/1241 Difúze železa v pokrokových objemových kovových sklech na bázi Fe Ing. Ivo Stloukal, Ph.D.
OC08053 Fázové rovnováhy ve vícesložkových soustavách Zn-Sn-X důležitých pro bezolovnaté pájky za vyšších teplot RNDr. Aleš Kroupa, CSc.
106/07/0010 Difúze vodíku v Mg-Ni slitinách modifikovaných vybranými prvky potlačujícími stabilitu hydridů RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
COST MP0602 HISOLD – Pokročilé materiály pro pájení za vyšších teplot RNDr. Aleš Kroupa, CSc.
106/07/1259 Kvazikrystalické fáze v systému Al-Pd-TM RNDr. Milan Svoboda, CSc.
106/07/1078 Teoretické a experimentální studium termodynamických vlastností intermetalických fází na bázi přechodných kovů RNDr. Aleš Kroupa, CSc.
KJB200410601 Slitiny stříbra, india a cínu jako možné materiály pro bezolovnaté pájky: interakce s niklem a paládiem Ing. Adéla Zemanová, Ph.D.
2A-1TP1/067 Výzkum technologií pro přenos vysokopotencionálního tepla z jaderného zdroje RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
106/05/2115 Difúze složek v perspektivních slitinách a kompozitech na bázi Mg Ing. Ivo Stloukal, Ph.D.
202/05/0607 Příprava uhlíkových mikro- a nanostruktur plazmovými technologiemi RNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
NMP2-CT-2003- 505504 European Lead - Free Soldering Network RNDr. Aleš Kroupa, CSc.
106/04/0228 Vliv difúze Fe, Nb a Mo na strukturní stabilitu FINEMET a NANOPERM slitin RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
106/03/1355 Transportní procesy během tepelného zpracování ve slitinách Mg - Al RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
Z2041904-I003 Difúze galia v polykrystalickém hořčíku Ing. Ivo Stloukal, Ph.D.
Z2041904-I004 Difúze izotopů 67Ga a 114mIn po hranicích zrn v Ni3Al
COST OC 531.02 Lead Free Solder Materials RNDr. Aleš Kroupa, CSc.
106/01/0384 Difúzní vlastnosti intermetalik se strukturou L12:Ni3Ga jako modelový systém RNDr. 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 Ni3Al RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
106/99/1179 Permeabilita vodíku intermetalickými slitinami na bázi Ni3Al RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
OC P3.110 Simulace difúze po hranicích zrn RNDr. 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 zirkoniem RNDr. 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 91 RNDr. Jiří Čermák, CSc., DSc.
IA24104 Redistribuce uhlíku ve svarových spojích feritických ocelí

VŠECHNY PROJEKTY

Transmisní elektronový mikroskop JEOL JEM-2100F

Kontakt: RNDr. Jiří Buršík, CSc., DSc.
Vysokorozlišovací transmisní elektronový mikroskop JEOL JEM-2100F s FEG zdrojem elektronů.

Transmisní elektronový mikroskop Philips CM12 STEM

Kontakt:
Analytický transmisní elektronový mikroskop Philips CM12 STEM s termoemisním zdrojem elektronů.

Rastrovací elektronový mikroskop Tescan LYRA 3 XMH FEG/SEM

Kontakt: Ing. Ivana Podstranská
Rastrovací elektronový mikroskop s FEG.

Rastrovací elektronový mikroskop Tescan LYRA 3 XMU FEG/SEMxFIB

Kontakt: Ing. Ivo Kuběna, Ph.D.
Rastrovací elektronový mikroskop Tescan LYRA 3 XMU FEG/SEMxFIB s FEG zdrojem elektronů.

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

Přístroj pro přesné iontové leštění, model 691 (PIPS) od firmy Gatan

Kontakt:
Přístroj pro přípravu vysoce kvalitních vzorků pro TEM pomocí svazků iontů argonu

Přístroj pro přesné iontové leštění, model 695 (PIPS II) od firmy Gatan

Kontakt: Ing. Dagmar Herzánová
Přístroj pro přípravu vysoce kvalitních vzorků pro TEM pomocí svazků iontů argonu.

Přístroj pro přípravu příčných řezů svazkem iontů - Cross Section Polisher SM-09010, JEOL

Kontakt:
Příprava příčných řezů z různých materiálů pro SEM pomocí svazku iontů argonu.

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



2020

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

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



2019

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

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

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

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

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


všechny publikace