KCiMO: Ultra-High-Temperature Ceramics Group

Head of the research group:: prof. dr hab. inż. Zbigniew Pędzich ;
Employees:: 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;

What we do, what we investigate?

The group specialises on:

methods of carbides synthesis with special emphasis on the Self-propagating High-temperature Synthesis (SHS) and synthesis by solid state reaction using unconventional carbon substrates e.g. phenol-formaldehyde resins, expanded graphite or graphene,
production of single-phase carbide and nitride polycrystals (diamond-like carbides and nitrides $SiC$, $B_4C$, $Si_3N_4$, $AlN$; metal-like carbides and nitrides, i.e. $TiC$, $WC$, $NbC$, $TaC$, $Cr_xC_y$; $TiN$, $ZrN$, $CrN$) by solid-state sintering, activated sintering or liquid-phase sintering methods using pressure-less sintering, hot pressing and hot isostatic pressing techniques,
production of materials classified as the Ultra-High Temperature Ceramics (UHTC), i.e. metal carbides and borides from 4th and 5th group of the periodic table ($TaC$, $HfC$, $NbC$; $TiB_2$, $ZrB_2$, $HfB_2$),
production of ceramic particulate composites in which both the matrix and the reinforcement can be carbides and diamond-like nitrides ($SiC$, $B_4C$) or metal-like carbides, nitrides and borides ($WC$, $TiC$, $NbC$, $TaC$, $Cr_xC_y$, $TiN$, $ZrN$, $CrN$, $TiB_2$, $ZrB_2$, $HfB_2$). Mechanical properties (hardness, strength, fracture toughness, wear resistance), thermal properties (heat conductivity) and electrical properties (electrical conductivity) can be modified in these composites due to the generation of a specific residual thermal stresses state and their microstructure,
production of polymer matrix composites reinforced with ceramic particles,
quantitative microstructure analysis of ceramic composites and polycrystalline materials. Results of the analysis make possible optimization of the composition, preparation and synthesis methods of the composite materials in order to achieve desired properties,
we also conduct research on the three-dimensional reconstruction of the microstructure, and the obtained geometrical models are used for numerical simulations aimed at the analysis of thermomechanical properties of ceramic materials.

Last update: 24 March 2021 przez: dr hab. inż. Agnieszka Gubernat, prof. AGH;

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.

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.

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

Publikacje

Y. Liu, Y. Gao, J. Wang, C. Zhang, Z. Pędzich, J. Li, R. Hu, Formation mechanism of $Si-Y-C$ ceramic matrix by reactive melt infiltration using $Si-Y$ alloy and properties of $C/Si-Y-C$ 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 $ZrB_2$ grains in $ZrB_2-SiC$ and $ZrB_2-B_4C$ 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.

Patenty

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 $TiO_2-SnO_2$, 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.

prof. dr hab. inż. Zbigniew Pędzich

Skrócony opis zainteresowań naukowych zamieszczony jest w profilu pracownika.

Opis szczegółowy można pobrać w postaci