Grupa ultrawysokotemperaturowej ceramiki konstrukcyjnej

Grupa Ultrawysokotemperaturowej Ceramiki Konstrukcyjnej

Kierownik grupy:
prof. dr hab. inż. Zbigniew Pędzich

Pracownicy:
dr hab. Grzegorz Grabowski
dr hab. inż. Agnieszka Gubernat, prof. AGH
dr hab. inż. Łukasz Zych, prof. AGH
dr inż. Dariusz Zientara
dr inż. Kamil Kornaus
dr inż. Dawid Kozień

Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Czym się zajmujemy, co badamy?

Prowadzimy badania nad:

  • metodami syntezy węglików ze szczególnym uwzględnieniem Samorozwijającej się Syntezy Wysokotemperaturowej SHS i syntezy metodą reakcji w fazie stałej z wykorzystaniem niekonwencjonalnych substratów węglowych np. żywic fenolowo-formaldehydowych, grafitu ekspandowanego lub grafenu,
  • otrzymywaniem jednofazowych polikryształów węglikowych i azotkowych (węgliki i azotki diamentopodobne SiC𝑆𝑖𝐶, B4C𝐵4𝐶, Si3N4𝑆𝑖3𝑁4, AlN𝐴𝑙𝑁; węgliki i azotki metalopodobne tj. TiC𝑇𝑖𝐶, WC𝑊𝐶, NbC𝑁𝑏𝐶, TaC𝑇𝑎𝐶, CrxCy𝐶𝑟𝑥𝐶𝑦; TiN𝑇𝑖𝑁, ZrN𝑍𝑟𝑁, CrN𝐶𝑟𝑁) metodami spiekania w fazie stałej, spiekania aktywowanego lub spiekania z udziałem faz ciekłych, z użyciem technik spiekania swobodnego, spiekania pod ciśnieniem i izostatycznego spiekania pod ciśnieniem,
  • otrzymywaniem materiałów zaliczanych do ceramiki UHTC (Ultra High Temperature Ceramics) tj. węglików i borków metali 4 i 5 grupy układu okresowego pierwiastków chemicznych (TaC𝑇𝑎𝐶, HfC𝐻𝑓𝐶, NbC𝑁𝑏𝐶; TiB2𝑇𝑖𝐵2, ZrB2𝑍𝑟𝐵2, HfB2𝐻𝑓𝐵2),
  • otrzymywaniem ceramicznych kompozytów ziarnistych, w których osnową jak i wtrąceniami mogą być węgliki i azotki diamentopodobne (SiC𝑆𝑖𝐶, B4C𝐵4𝐶) lub węgliki, azotki i borki metalopodobne (WC𝑊𝐶, TiC𝑇𝑖𝐶, NbC𝑁𝑏𝐶, TaC𝑇𝑎𝐶, CrxCy𝐶𝑟𝑥𝐶𝑦, TiN𝑇𝑖𝑁, ZrN𝑍𝑟𝑁, CrN𝐶𝑟𝑁, TiB2𝑇𝑖𝐵2, ZrB2𝑍𝑟𝐵2, HfB2𝐻𝑓𝐵2). W kompozytach tych na skutek wytworzenia specyficznego stanu resztkowych naprężeń cieplnych oraz specyficznej mikrostruktury można modyfikować właściwości mechaniczne (twardość, wytrzymałość, odporność na kruche pękanie, ścieralność), właściwości cieplne (przewodzenie ciepła) i właściwości elektryczne (przewodnictwo elektryczne),
  • otrzymywaniem ceramicznych kompozytów z osnową polimerową,
  • ilościową analizą mikrostruktury kompozytów ceramicznych i materiałów polikrystalicznych. Dzięki uzyskanym w ten sposób informacjom o budowie wewnętrznej, możliwa jest optymalizacja składu, preparatyki i metod syntezy, tak aby w efekcie osiągnąć pożądane właściwości tworzyw,
  • w naszym zespole, prowadzimy również badania nad trójwymiarową rekonstrukcją mikrostruktury, a uzyskane modele geometryczne wykorzystujemy do symulacji numerycznych, mających na celu analizę właściwości termomechanicznych tworzyw ceramicznych.

Współpraca naukowo-badawcza

Krajowa współpraca naukowo-badawcza

  • AGH, Wydział Odlewnictwa;
  • AGH, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii;
  • AGH, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska;
  • Instytut Energetyki Oddział Ceramiki CEREL w Boguchwale;
  • Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska;
  • Politechnika Łódzka;
  • Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny;
  • Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Katowice;
  • Politechnika Warszawska: Wydział Chemiczny;
  • Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej;
  • Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Oddział Ceramiki i Betonów, Warszawa;
  • Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Oddział Materiałów Ogniotrwałych, Gliwice;
  • Sieć Badawcza Łukasiewicz, Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Oddział Szkła i Materiałów Budowlanych, Kraków;
  • Sieć Badawcza Łukasiewicz, Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Zakład Materiałów Kompozytowych i Ceramicznych, Warszawa;
  • Sieć Badawcza Łukasiewicz - Krakowski Instytut Technologiczny, Centrum Zaawansowanych Technik Wytwarzania;
  • Uniwersytet Jagielloński, Wydział Chemii.
     

Międzynarodowa współpraca naukowo-badawcza

  • Northwestern Polytechnical University w Xi’an, Chiny;
  • Jingdezhen Ceramic Institute (JCI), Chiny;
  • Institute of Materials Research, Slovak Academy of Sciences, Koszyce, Słowacja;
  • INSA (Institut Nationale des Sciences Appliquees) , MATEIS, Lyon, Francja.

Współpraca z przemysłem

  • ABB - Korporacyjne Centrum Badawcze, Kraków;
  • ANGA Uszczelnienia Mechaniczne Sp. z o.o., Kozy k. Bielska Białej;
  • CERAMIKA PARADYŻ SA, Opoczno;
  • CERTECH Sp. z o.o., Wilamowice;
  • GENICORE Sp. z o.o., Warszawa;
  • PPUiH INCERMET Kraków;
  • KROSGLASS S.A., Dział Jakości, Krosno;
  • NETZSCH Instrumenty Sp. z o.o., Kraków;
  • POCH S.A., Gliwice;
  • SGL Carbon Polska S.A., Racibórz.

Najważniejsze osiągnięcia grupy badawczej

  • Y. Liu, Y. Gao, J. Wang, C. Zhang, Z. Pędzich, J. Li, R. Hu, Formation mechanism of Si−Y−C𝑆𝑖−𝑌−𝐶 ceramic matrix by reactive melt infiltration using Si−Y𝑆𝑖−𝑌 alloy and properties of C/Si−Y−C𝐶/𝑆𝑖−𝑌−𝐶 composites, Ceramics International, 46 [4] (2020) 18976-18984;
  • T. Csanádi, M. Vojtko, R. Sedlák, A. Naughton-Duszová, Z. Pędzich, J. Dusza Anisotropic elasto-plastic transition of ZrB2𝑍𝑟𝐵2 grains in ZrB2−SiC𝑍𝑟𝐵2−𝑆𝑖𝐶 and ZrB2−B4C𝑍𝑟𝐵2−𝐵4𝐶 composites during nanoindentation. Journal of the European Ceramic Society. 40 [7] (2020) 2674-2682;
  • A. Wojteczko, G. Pétaud, R. Lach, Z. Pędzich. Lifetime determination of tetragonal zirconia under static loading using the dynamic test method. Journal of the European Ceramic Society. 37 [14] (2017) 4347-4350;
  • A. Gubernat, W. Pichór, D. Zientara, M. M. Bućko, Ł. Zych, D. Kozień. Direct synthesis of fine boron carbide powders using expanded graphite. Ceramics International 45 (2019) 22104–22109;
  • G. Grabowski. Modelling of thermal expansion of single- and two-phase ceramic polycrystals utilising synthetic 3D microstructures. Computational Materials Science 156 (2019) 7–16;
  • Ł. Zych, P. Rutkowski, L. Stobierski, D. Zientara, K. Mars, W. Piekarczyk. The manufacturing and properties of a nano-laminate derived from graphene powder. Carbon 95 (2015) 809–817.
  • J. Szczerba, D. Madej, Z. Pędzich, A. Bradecki, I. Jastrzębska, R. Prorok, Sposób otrzymywania kruszywa ogniotrwałego, Patent nr PL 236014 B1; Udziel. 2020-07-23; Opubl. 2020-11-30;
  • A. Marzec, Z. Pędzich, Sposób wytwarzania nanokompozytów TiO2−SnO2𝑇𝑖𝑂2−𝑆𝑛𝑂2, Patent PL 232775 B1; Udziel. 2019-03-22; Opubl. 2019-07-31;
  • A. Gubernat, Ł. Zych, W. Wierzba, Sposób wytwarzania wyrobów metodą odlewania z gęstwy lejnej na bazie węglika krzemu, Patent nr PL 229024 B1; Udziel. 2017-12-08; Opubl. 2018-05-30;
  • A. Gubernat, P. Rutkowski, L. Stobierski, D. Zientara, G. Grabowski, Sposób otrzymywania spieku węglika wolframu, Patent nr PL 235619 B1; Udziel. 2020-05-12; Opubl. 2020-09-21.