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, 318
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]
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]
doc. Mgr. Jana Pavlů, Ph.D. +420 532 290 400310a [javascript protected email address]
RNDr. Milan Svoboda, CSc. +420 532 290 474409 [javascript protected email address]
Dr. Sanjay Gopal Ullattil +420 532 290 422319 [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]

Doktorandi


JménoTelefonMístnostE-mail
Mgr. Ing. Sabina Kovaříková Oweis +420 532 290 424322 [javascript protected email address]
Mgr. Dávid Mikšík +420 532 290 424322

Diplomanti


JménoTelefonMístnostE-mail
Bc. Jakub Kolář +420 532 290 427326 [javascript protected email address]
David Novák +420 532 290 478405


ČísloNázevŘešitel
CZ.02.01.01/00/22_008/0004631 Materiály a technologie pro udržitelný rozvoj (MATUR)Ing. Petr Miarka, Ph.D.
22-22187S Teoretické a experimentální studium soustavy Al-Ge-Mg-Sn s využitím nové 3. generace dat při termodynamickém modelování metodou CALPHADRNDr. Aleš Kroupa, CSc.

VŠECHNY PROJEKTY


ČísloNázevŘešitel
8J23AT006 Syntéza a charakterizace bimetalických nanočástic na substrátuMgr. Ondřej Zobač, Ph.D.
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)-H
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 ocelích
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 elementy
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 hydridů
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 zdroje
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 slitin
106/03/1355 Transportní procesy během tepelného zpracování ve slitinách Mg - Al
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 systém
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
106/99/1179 Permeabilita vodíku intermetalickými slitinami na bázi Ni3Al
OC P3.110 Simulace difúze po hranicích zrn
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
IAA2041501 Difúze niklu po hranicích zrn intermetalických sloučenin Ni3Al a NiAl s příměsemi bóru a v tuhých roztocích Ni-Al(-B)
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
IA24104 Redistribuce uhlíku ve svarových spojích feritických ocelí

VŠECHNY PROJEKTY

Termogravimetr a diferenční skenovací kalorimetr (TGA/DSC-MS) Linesis PT1000 STA + QMS

Kontakt: Mgr. Ondřej Zobač, Ph.D.
Linesis PT1000 STA + QMS - přístroj pro simultánní termogravimetrickou (TGA( a diferenciální skenovací kalorimetrickou (DSC) analýzu, měří tepelný tok i hmotnostní změnu vzorku v závislosti na teplotě nebo čase v inertní atmosféře v rozsahu teplot od RT do 1000 °C.

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:
Plně automatizovaný přístroj pro měření desorpce a absorpce plynů Sievertsovou metodou.

Diamantová pila LECO VC-50

Kontakt:
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:
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.


2025

Zobač O., Novák D., Pavlů J., Friák M., Kroupa A.: Thermodynamic study of binary phase diagram iron-selenium. CALPHAD 88 (2025) 102774



2024

Friák M., Čípek P., Pavlů J., Zobač O., Roupcová P., Miháliková I., Holec D., Msallamová Š., Michalcová A.: Structure-property relations in Pb-supersaturated metastable Sn-rich Pb-Sn alloys. Metall. Mater. Trans. A 55 (2024) 1867-1877

Rogl G., Eiberger M., Steiner S., Michor H., Buršík J., Giester G., Grytsiv A., Rogl P.: Borides Mn3-x{Rh,Ir}5B2 with Ti3Co5B2-type: X-ray single crystal and TEM data, physical properties. Solid State Sci. 154 (2024) 107583

Friák M., Zobač O., Chlup Z., Fikar O., Papež P., Zelený M., Kroupa A.: Materials properties of defect-stabilized off-stoichiometric tau-phase Al2Ge2Mg. Intermetallics 169 (2024) 108294

Životský O., Gembalová L., Jirásková Y., Buršík J., Čížek J.: Mn2FeSi alloys produced in bulk and ribbon form: Microstructure, defects, magnetism. AIP Conference Proceedings 3118 (2024) 020002

Brož P., Vřešťál J., Sopoušek J., Weiss K., Buršík J., Buršíková V., Záděra A., Müller P., Čupera J., Rogl G., Parzer M., Bauer E., Michor H., Rogl P.: High entropy alloys (FeCoNi)0.75Cr(0.25-x)Cux - thermal stability and physical properties. J. Alloys Comp. 993 (2024) 174628

Gokhman A., Nový Z., Čížek J., Salvetr P., Svoboda M., Kotous J., Motyčka P.: Twinning and precipitation processes in hardened and tempered 54SiCr6 spring steel. J. Mater. Eng. and Performance 34 (2024) 153292

Wibner P., Kriegel R., Garstenauer D., Zobač O., Kuběna I., Rösch N., Seyller T., Armbrüster M., Richter K.: Facile thermodynamically controlled synthesis of intermetallic Zn1-xPdx/Al2O3 and its methanol steam reforming properties. Journal of Physical Chemistry C 128 (2024) 6906-6916

Parzer M., Garmroudi F., Michor H., Yan X., Bauer E., Rogl G., Buršík J., Cottrell S., Podloucký R., Rogl P.: Vacancy-induced pseudogap formation in antiferromagnetic Cr0.86ZnSb. Phys. Rev. B 110 (2024) 195124

Weiser A., Todt J., Holcova J., Záležák T., Paulik A., Holec D., Jarý M., Zobač O., Mrázek J., Frenzel J., Keckes J., Dlouhý A.: Hydrogen penetration into the NiTi superelastic alloy investigated in-situ by synchrotron diffraction experiments. Acta Mater. 277 (2024) 120217

Záděra A., Sopoušek J., Buršík J., Čupera J., Brož P., Vít J.: Influence of substitution of Cr by Cu on phase equilibria and microstructures in the Fe-Ni-Co-Cr high-entropy alloys. Intermetallics 174 (2024) 108455

Rogl G., Binder G., Michor H., Buršík J., Eiberger M., Grytsiv A., Giester G., Rogl P.: Tau-borides (Mnx{Ru,Os,Ir}1-x)23B6: X-ray single crystal and TEM data, physical properties. J. Alloys Comp. 993 (2024) 174604

Romaka V., Rogl G., Buršík J., Grytsiv A., Giester G., Rogl P.: Novel compounds in the Sc-rich part of the systems Sc-{Co,Pd,Pt}-Ga: Structure and bonding. J. Alloys Comp. 998 (2024) 174864

Failamani F., Grytsiv A., Buršík J., Giester G., Rogl P.: The Ce-Ni-Si system revisited: More homologue compounds?. Inorganic Chemistry 63 (2024) 8604-8614

Kroupa A., Zobač O., Zemanová A., Richter K.: CALPHAD-type reassessment of Cu-Si and full assessment of the Al-Cu-Si systems. J. Phase Equil. Diffus. 45 (2024) 1206 -1243

Brož P., Yan X., Romaka V., Fabrichnaya O., Kriegel M., Buršíková V., Buršík J., Vřešťál J., Rogl G., Michor H., Bauer E., Eiberger M., Grytsiv A., Giester G., Rogl P.: Constitution, physical properties and thermodynamic modeling of the Hf-Mn system. J. Alloys Comp. 976 (2024) 173060

Garstenauer D., Guggenberger P., Zobač O., Jirsa F., Richter K.: Active site engineering of intermetallic nanoparticles by the vapour-solid synthesis: carbon black supported nickel tellurides for hydrogen evolution. Nanoscale 16 (2024) 20168-20181

Jirásková Y., Buršík J., Gembalová L., Čížek J., Pytlik J., Životský O.: Effect of Si and Al on structural and physical properties of ternary and quaternary Co2Fe-based Heusler alloys. Physica B 673 (2024) 415463

Navratilova P., Wojtas D., Wójcik A., Ullattil S., Goldbergová M.: Dual nature of MoO3 particles in human-derived macrophage milieu. ACS Applied Nano Materials 7 (2024) 21495-21506

Zobač O., Kroupa A., Dinsdale A.: Use of third generation data for the pure elements to model the thermodynamics of binary alloy systems: Part 3 - The theoretical prediction of the Al-Si-Zn system. CALPHAD 87 (2024) 102742



2023

Životský O., Jirásková Y., Buršík J., Janickovic D., Čížek J.: Effect of rapid solidification in Mn2FeSi alloy formation and its physical properties. J. Magn. Magn. Mater. 580 (2023) 170914

Zobač O., Žižka R., Roupcová P., Kroupa A.: Experimental study of the Ni-Se-Sn phase diagram isothermal sections at 800 K, 1000 K and 1100 K. J. Phase Equil. Diffus. 44 (2023) 594-605

Mrázek J., Kamrádková S., Buršík J., Skála R., Bartoň I., Vařák P., Baravets Y., Podrazký O.: Nanocrystalline (HoxY1-x)2Ti2O7 luminophores for short- and mid-infrared lasers. Journal of Sol-Gel Science and Technology 107 (2023) 320-328

Pizúrová N., Hlaváček A., Kavčiaková Z., Roupcová P., Kuběna I., Buršík J., Sokovnin S.: Nanoceria prepared by electron beam evaporation. Nanocon 2022 Conference proceedings 2022 (2023) 33-38

Zobač O., Karpíšková L., Kroupa A.: Experimental study of the ternary phase diagram Al-Ge-Mg. J. Phase Equil. Diffus. 44 (2023) 127-136

Zobač O., Kroupa A.: CALPHAD-Based thermodynamic description of the binary phase diagram Ge-Ti. J. Phase Equil. Diffus. 44 (2023) 115-126

Salvetr P., Gokhman A., Svoboda M., Donik Č., Podstranská I., Kotous J., Nový Z.: Effect of Cu alloying on mechanical properties of medium-C steel after lomg-time tempering at 500 °C. Materials 16 (2023) 2390

Král L., Chesalkin A., Čermák J., Roupcová P., Prusov E.: Influence of Fe on the hydrogen storage properties of LaCeNi alloys. Langmuir 39 (2023) 6061-6068

Homolová V., Čiripová L., Zobač O., Zemanová A., Falat L.: Experimental investigation phase equilibria of the Ho-Ir-O ternary system at 1073 K. Materials 16 (2023) 5406


všechny publikace